WO2017162237A1 - Heating device and method for heating a motor vehicle - Google Patents

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WO2017162237A1
WO2017162237A1 PCT/DE2017/100219 DE2017100219W WO2017162237A1 WO 2017162237 A1 WO2017162237 A1 WO 2017162237A1 DE 2017100219 W DE2017100219 W DE 2017100219W WO 2017162237 A1 WO2017162237 A1 WO 2017162237A1
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working medium
heat
evaporator
heating device
capillary structure
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PCT/DE2017/100219
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Inventor
Tobias Düpmeier
Benjamin Reul
Sven Przybylski
Maximilian Beye
Michael Padberg
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik Gmbh
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    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0096—Radiators for space heating

Abstract

The invention relates to a heating device (20) for a motor vehicle, comprising at least one heat exchanger (21) for heating a passenger compartment or a vehicle component, at least one evaporator (22, 41, 42) in which a working medium (31) can be evaporated by supplying heat by means of a heat source (25), and a heat conducting element which connects the heat exchanger (21) and the evaporator (22, 41, 42). The heat conducting element comprises a supply line (23, 35, 43, 46) and a return line (24, 34, 42, 45) for transporting the working medium (31). The invention further relates to a method for heating a passenger compartment or a vehicle component of a motor vehicle, wherein a working medium (31) is converted into a gaseous state in an evaporator (22, 41, 42) by supplying heat by means of a heat source (25) and conducted to a heat exchanger (21) via a heat conducting element, and the gaseous working medium (31) is condensed by releasing heat in the heat exchanger. The gaseous working medium (31) is conducted to the heat exchanger (21) from the evaporator (22, 41, 42) via a supply line (23, 35, 43, 46), and the condensed working medium (31) is conducted to the evaporator (22, 41, 42) from the heat exchanger (21) via a return line (24, 34, 42, 45).

Description

Heizvorrichtunq sowie Verfahren zur Beheizung eines Kraftfahrzeuges  Heizvorrichtunq and method for heating a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu Beheizung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. The invention relates to a heating device for a motor vehicle having the features of patent claim 1 and a method for heating a motor vehicle having the features of patent claim 14.
Es ist das Bestreben im modernen Fahrzeugbau, Wärme möglichst effizient und kostengünstig an die Stellen im Fahrzeug zu transportieren, wo sie benötigt wird. So ist gerade in der kalten Jahreszeit ein schnelles Aufheizen des Fahrgastinnenraumes erwünscht, um ein komfortables Fahrgefühl zu ermöglichen. Auch eine Fahrzeugbatterie oder OIreservoirs sollen wohltemperiert sein um ein optimales Arbeitsverhalten zu ermöglichen. It is the endeavor in modern vehicle construction to transport heat as efficiently and inexpensively as possible to the points in the vehicle where it is needed. Thus, especially in the cold season, a rapid heating of the passenger compartment is desired to allow a comfortable ride. Even a vehicle battery or oil reservoirs should be well-tempered to allow optimal working behavior.
Es ist aus der Stand der Technik bekannt, ein Arbeitsmedium zu erwärmen und an den Zielort zu transportieren, wo Wärme beim Abkühlen des Arbeitsmediums wieder frei wird und zum Beheizen des Fahrgastinnenraumes oder einer Fahrzeugkomponente genutzt werden kann. Hierbei kann beispielsweise die Abgaswärme genutzt werden. Gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist aber auch die Abgastemperatur bei Beginn der Fahrt zunächst sehr gering, so dass eine entsprechende Heizvorrichtung parallel dazu ein träges Ansprechverhalten aufweist. Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen muss zum Erwärmen des Arbeitsmediums grundsätzlich auf einen elektrischen Heizer ggf. auch in Kombination mit einer Wärmepumpe zurückgegriffen werden. It is known from the prior art to heat a working medium and to transport it to the destination, where heat during cooling of the working medium again is free and can be used to heat the passenger compartment or a vehicle component. In this case, for example, the exhaust heat can be used. Especially at low ambient temperatures but also the exhaust gas temperature at the beginning of the trip is initially very low, so that a corresponding heater has a sluggish response in parallel. In electrically powered vehicles must be used for heating the working fluid in principle to an electric heater, if necessary, in combination with a heat pump.
Die EP 2 407 328 A1 offenbart eine Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei der in einem Heizkreislauf ein flüssiges Arbeitsmedium, etwa Wasser, erwärmt wird und mittels einer Pumpe in Umlauf gebracht wird. Das Erwärmen erfolgt durch ein elektrisches Heizelement, das in dem Kreislauf angeordnet ist. Nachteilig an dieser Konstruktion ist zunächst das träge Ansprechverhalten des Systems. Es dauert relativ lange, das Wasservolumen derart zu erhitzen, um einen kontinuierlichen, hohen Wärmetransport in Gang zu setzen. Das bedeutet, dass es relativ lange dauert, die gewünschte Temperatur am Zielort zu erreichen. Weiterhin ist der Bauraumbedarf aufgrund der Mehrzahl an Einzelkomponenten relativ groß. Will man Wärmetauscher, Heizer, Pumpe und gegebenenfalls einen Ausgleichsbehälter miteinander verbinden, sind mindestens vier Leitungen für das Arbeitsmedium notwendig. Auch müssen die Leitungen für das Arbeitsmedium ausreichend groß dimensioniert werden, da bei zu kleinem Oberflächen-Volumen-Verhältnis der Wärmeverlust an den Leitungen durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung zu groß wird. Weiterhin ist das Temperaturfenster, innerhalb dessen das flüssige Arbeitsmedium erwärmt werden kann, nach oben hin durch die Siedetemperatur des Arbeitsmediums begrenzt. EP 2 407 328 A1 discloses a heating device for a motor vehicle, in which a liquid working medium, such as water, is heated in a heating circuit and circulated by means of a pump. The heating takes place by means of an electrical heating element which is arranged in the circuit. The disadvantage of this design is initially the sluggish response of the system. It takes a relatively long time to heat the water volume in such a way to initiate a continuous, high heat transfer. This means that it takes a relatively long time to reach the desired temperature at the destination. Furthermore, the space requirement due to the plurality of individual components is relatively large. If you want to connect the heat exchanger, heater, pump and possibly a surge tank with each other, at least four lines for the working fluid necessary. Also, the lines for the working medium must be sufficiently large dimensions, since too small a surface-volume ratio, the heat loss to the lines by heat conduction and heat radiation is too large. Furthermore, the temperature window within which the liquid working medium can be heated, limited at the top by the boiling temperature of the working medium.
Die DE 10 201 1 103 1 10 A1 offenbart eine Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Wärmetauscher zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder einer Fahrzeugkomponente, zumindest einem Verdampfer, in dem ein Arbeitsmedium unter Wärmezufuhr durch eine Wärmequelle verdampfbar ist sowie einem den Wärmetauscher und den Verdampfer verbindendes Wärmeleitungselement, wobei das Wärmeleitungselement eine Hinleitung und eine Rückleitung zum Transport des Arbeitsmediums umfasst. Bei der Wärmequelle handelt es sich um ein Abgasrohr, das durch die heißen Abgase erwärmt wird. Diese Wärme wird durch einen Verdampfer aufgenommen, wobei ein flüssiges Arbeitsmedium in einen gasförmigen Zustand überführt wird. Diese in dem Dampf gespeicherte latente Wärme kann dann beispielsweise zum Beheizen eines Fahrgastinnenraumes genutzt werden. Gerade bei niedrigen Außentemperaturen, etwa im Winter, ist das Abgas zumindest bei Fahrbeginn jedoch ebenfalls deutlich niedriger temperiert. Das bedeutet, dass eine solche Heizvorrichtung dann ein viel trägeres Ansprechverhalten aufweist und der Fahrgastinnenraum deutlich langsamer beheizt wird. Das ist den Bedürfnissen des Fahrgastes im Winter aber genau entgegengesetzt, denn gerade dann ist ein schnelles Erreichen eines Wohlfühlklimas erwünscht. Gleiches gilt, wenn die Vorrichtung gemäß der DE 10 201 1 103 1 10 A1 zum Erwärmen anderer Fahrzeugkomponenten, beispielsweise Ölreservoirs, eingesetzt wird. DE 10 201 1 103 1 10 A1 discloses a heating device for a motor vehicle with at least one heat exchanger for heating a passenger compartment or a vehicle component, at least one evaporator, in which a working fluid can be vaporized by supplying heat by a heat source and a connecting the heat exchanger and the evaporator Heat-conducting element, wherein the heat-conducting element comprises an outgoing line and a return line for transporting the working medium. The heat source is an exhaust pipe that is heated by the hot exhaust gases. This heat is absorbed by an evaporator, whereby a liquid working medium is converted into a gaseous state. This stored in the steam latent heat can then be used for example for heating a passenger compartment. Especially at low outside temperatures, such as in winter, the exhaust gas is at least at the start of driving, however, also much lower temperature. This means that such a heater then has a much slower response and the passenger compartment is heated much slower. However, this is exactly the opposite of the needs of the passenger in winter, because it is precisely then that it is desirable to achieve a comfortable climate quickly. The same applies if the device according to DE 10 201 1 103 1 10 A1 for heating other vehicle components, such as oil reservoir, is used.
Ausgehend davon ist es also die Aufgabe der Erfindung, eine auch bei niedrigen Außentemperaturen oder ohne unmittelbare Wärmequelle eine hinreichend schnelle Erwärmung der Zielorte für die transportierte Temperatur kostengünstig zu gewährleisten und eine entsprechende Vorrichtung und Verfahren zur Verfügung zu stellen. Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 13. On this basis, it is the object of the invention to ensure a sufficiently rapid heating of the destinations for the transported temperature even at low outdoor temperatures or without direct heat source and to provide a corresponding device and method. The objective part of the object is achieved by a heating device having the features of patent claim 1. Particular embodiments of the invention are the subject of the dependent claims 2 to 13.
Der verfahrenstechnische Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Besondere Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 15 und 16. The procedural part of the object is achieved by a method having the features of patent claim 14. Particular embodiments of the method are the subject matter of subclaims 15 and 16.
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Wärmetauscher zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder einer Fahrzeugkomponente, zumindest einem Verdampfer, in dem ein Arbeitsmedium unter Wärmezufuhr durch eine Wärmequelle verdampfbar ist sowie einem den Wärmetauscher und den Verdampfer verbindendes Wärmeleitungselement. Das Wärmeleitungselement umfasst eine Hinleitung und eine Rückleitung zum Transport des Arbeitsmediums und ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite einer ersten Wand eines Gehäuses des Verdampfers ein elektrischer Heizer als Wärmequelle angeordnet ist. The invention relates to a heating device for a motor vehicle with at least one heat exchanger for heating a passenger compartment or a vehicle component, at least one evaporator, in which a working fluid can be evaporated by supplying heat through a heat source and a heat conduction element connecting the heat exchanger and the evaporator. The heat-conducting element comprises an outgoing line and a return line for transporting the working medium and is characterized in that on the outside of a first wall of a housing of the evaporator, an electric heater is arranged as a heat source.
Das Arbeitsmedium wird hier zunächst in einem Verdampfer in einen gasförmigen Zustand überführt. Die Wärme wird dem Arbeitsmedium unmittelbar und lokal zugeführt und in Form von latenter Wärme im Dampf gespeichert und in dem Wärmetauscher wieder abgegeben. Der Transport des gasförmigen Arbeitsmediums und damit der darin gespeicherten Wärme zum Wärmetauscher erfolgt mit hoher Geschwindigkeit. Dies ermöglicht ein sehr schnelles Ansprechverhalten des Systems, so dass an den Zielorten im Fahrzeug, wo der Wärmetauscher angebracht ist, sehr zügig die erwartete Zieltemperatur erreicht wird. The working medium is first transferred here in an evaporator in a gaseous state. The heat is supplied to the working medium directly and locally and stored in the form of latent heat in the steam and released again in the heat exchanger. The transport of the gaseous working medium and thus the heat stored in the heat exchanger is carried out at high speed. This allows a very fast response of the system, so that at the target locations in the vehicle, where the heat exchanger is mounted, the expected target temperature is reached very quickly.
Bei den Zielorten kann es sich sowohl um einen Fahrgastinnenraum handeln als auch um eine Fahrzeugkomponente. Bei letzterer sind die Möglichkeiten vielfältig und reichen von der Fahrzeugbatterie über Behälter für zu erwärmende Flüssigkeiten, etwa Getriebeöle, bis hin zu kälteempfindlichen elektronischen Geräten. The destinations can be both a passenger compartment and a vehicle component. In the latter, the possibilities are varied and range from the vehicle battery via containers for liquids to be heated, such as gear oils, to cold-sensitive electronic devices.
Durch das Vorliegen des Arbeitsmediums in Gasform und die so vorliegende Ausnutzung der latenten Wärme sind auch die Wärmeverluste über die Leitungswände äußerst gering. Damit können die Leitungen dünner gestaltet werden und beanspruchen somit weniger Bauraum, was Gewicht einspart. Es sind auch lediglich zwei Leitungen notwendig, was den Bauraumbedarf weiter reduziert. Due to the presence of the working medium in gaseous form and the present utilization of latent heat and the heat losses through the pipe walls are extremely low. Thus, the lines can be made thinner and thus take less space, which saves weight. There are only two lines necessary, which further reduces the space requirement.
Als Arbeitsmedium kommen beispielsweise Wasser oder Alkohole in Frage. Als besonders geeignet haben sich Methanol oder Ethanol erwiesen. Die Auswahl des Arbeitsmediums hängt von dem vorgesehenen Temperaturfenster im Betrieb ab, auf das die Siedetemperatur des Arbeitsmediums abgestimmt wird. As a working medium, for example, water or alcohols come into question. Methanol or ethanol have proven to be particularly suitable. The selection of the working medium depends on the intended temperature window during operation, to which the boiling temperature of the working medium is adjusted.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung um ein abgeschlossenes System mit einem geschlossenen Kreislauf für das Arbeitsmedium handelt, so dass keine regelmäßige Wartung des Systems wegen Verschmutzung oder Flüssigkeitsverlusten notwendig ist. In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hinleitung zum Transport eines gasförmigen Anteils des Arbeitsmediums von dem Verdampfer zu dem Wärmetauscher dient und die Rückleitung zum Transport eines flüssigen Anteils des Arbeitsmediums von dem Wärmetauscher zu dem Verdampfer dient. A further advantage is that the heating device according to the invention is a closed system with a closed circuit for the working medium, so that no regular maintenance of the system due to contamination or fluid loss is necessary. In a particular embodiment of the invention it is provided that the forward line is used to transport a gaseous portion of the working medium from the evaporator to the heat exchanger and the return line serves to transport a liquid portion of the working medium from the heat exchanger to the evaporator.
Das Arbeitsmedium wird in dem Verdampfer in einen gasförmigen Zustand überführt und dieser Dampf über die Hinleitung zu dem Wärmetauscher transportiert. Dort wird das gasförmige Arbeitsmedium unter Abgabe von Wärme kondensiert und in flüssigem Zustand über die Rückleitung wieder zum Verdampfer zurückgeleitet. Auf diese Weise wird die vollständige in dem gasförmigen Arbeitsmedium gespeicherte latente Wärmemenge im Wärmetauscher abgegeben. Durch die getrennten Leitungen werden die gasförmigen und flüssigen Anteile des Arbeitsmediums räumlich getrennt voneinander transportiert, so dass keine Wärmeverluste durch ein Abkühlen des Gases an der Flüssigkeit entstehen. Dies verbessert zusätzlich die Effizienz der Heizvorrichtung. The working medium is converted into a gaseous state in the evaporator and this steam is transported via the forward line to the heat exchanger. There, the gaseous working fluid is condensed with the release of heat and returned in the liquid state via the return line back to the evaporator. In this way, the full stored in the gaseous working fluid latent heat in the heat exchanger is released. Due to the separate lines, the gaseous and liquid fractions of the working medium are transported spatially separated from each other, so that no heat loss caused by cooling of the gas to the liquid. This additionally improves the efficiency of the heater.
Weiterhin umfasst der Verdampfer bevorzugt eine Kapillarstruktur, die zwischen der Hinleitung und der Rückleitung angeordnet ist. Bei der Kapillarstruktur handelt es sich um ein poröses, bevorzugt metallisches, Material, das bevorzugt in einem Sinterprozess hergestellt wird. Die Kapillarstruktur besteht aus einem mikroskopisch kleinen System aus Kavernen und Kanälen und besitzt vorzugsweise eine Porosität zwischen 40% und 60%, weiter bevorzugt zwischen 45% und 55%, besonders bevorzugt zwischen 48% und 52%. Furthermore, the evaporator preferably comprises a capillary structure, which is arranged between the forward line and the return line. The capillary structure is a porous, preferably metallic, material, which is preferably produced in a sintering process. The capillary structure consists of a microscopic system of caverns and channels and preferably has a porosity between 40% and 60%, more preferably between 45% and 55%, particularly preferably between 48% and 52%.
Die Kapillarstruktur ist beim Starten der Heizvorrichtung und während des Betriebes immer mit flüssigem Arbeitsmedium gesättigt. Die Wärme wird vorzugsweise auf der hinleitungsseitigen Seite der Kapillarstruktur in den Verdampfer eingebracht. Dort verdampft das flüssige Arbeitsmedium und strömt in Richtung der Hinleitung. Auf der rückleitungsseitigen Seite der Kapillarstruktur liegt das Arbeitsmedium hingegen flüssig vor. Die beiden Seiten der Kapillarstruktur werden gegeneinander abgedichtet, so dass gasförmiger und flüssiger Anteil des Arbeitsmediums sich nicht miteinander vermischen können. Die beiden voneinander getrennten Seiten der Kapillarstruktur werden Dampfseite und Flüssigseite des Verdampfers genannt. Auf der Dampfseite des Verdampfers herrscht durch das Vorliegen des Arbeitsmediums als Gas und auf Grund der höheren Temperatur ein höherer Druck als auf der Flüssigseite. Bedingt durch diese Druckdifferenz, die durch entgegenwirkende Kapillarkräfte aufrecht gehalten wird, wird der Dampf dann wie beschrieben zum Wärmetauscher transportiert und wieder kondensiert, so dass das flüssige Arbeitsmedium zurück zum Verdampfer auf dessen Flüssigseite fließen kann. Durch Kapillarkräfte wird kontinuierlich flüssiges Arbeitsmedium von der Flüssigseite in die Kapillarstruktur nachgezogen und auf der Dampfseite verdampft. Auf diese Weise wird ein Kreislauf für das Arbeitsmedium initiiert, ohne dass eine zusätzliche Pumpe notwendig ist. Dies verringert ebenfalls den Bauraumbedarf führt zu einer weiteren Kompaktheit der Heizvorrichtung. Außerdem wird der Energieverbrauch durch das Eliminieren einer elektrisch betriebenen Pumpe reduziert. Die zum Anschluss der Pumpe an einen Kreislauf notwendigen Leitungen können ebenso eingespart werden. The capillary structure is always saturated when starting the heater and during operation with liquid working fluid. The heat is preferably introduced into the evaporator on the upstream side of the capillary structure. There, the liquid working medium evaporates and flows in the direction of the forward line. On the return side of the capillary structure, however, the working medium is liquid. The two sides of the capillary structure are sealed against each other, so that gaseous and liquid portion of the working medium can not mix with each other. The two separate sides of the capillary structure are called the vapor side and the liquid side of the evaporator. On the steam side of the evaporator prevails by the presence of the working medium as a gas and due to the higher temperature, a higher pressure than on the liquid side. Due to this pressure difference, which is maintained by counteracting capillary forces, the steam is then transported as described to the heat exchanger and condensed again, so that the liquid working medium can flow back to the evaporator on the liquid side. Capillary forces continuously draw liquid working fluid from the liquid side into the capillary structure and vaporize it on the steam side. In this way, a circuit for the working fluid is initiated without the need for an additional pump. This also reduces the space requirement leads to a further compactness of the heater. In addition, the power consumption is reduced by eliminating an electrically driven pump. The necessary to connect the pump to a circuit lines can also be saved.
Bevorzugt ist die Kapillarstruktur in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse zwischen der Rückleitung der Kapillarstruktur einen Hohlraum zur Aufnahme des rücktransportierten Arbeitsmediums aufweist. Preferably, the capillary structure is arranged in a housing, wherein the housing between the return line of the capillary structure has a cavity for receiving the back-transported working medium.
Wie bereits erwähnt soll die Kapillarstruktur zu jedem Zeitpunkt des Betriebes der Heizvorrichtung mit flüssigem Arbeitsmedium gesättigt sein. Ist dies nicht der Fall und trocknet die Kapillarstruktur aus, wird das Arbeitsmedium nicht effektiv verdampft und der Wirkungsgrad der Heizvorrichtung wird geringer. Um die Sättigung zu gewährleisten, muss die gesamte Oberfläche der Kapillarstruktur auf der Flüssigseite mit flüssigem Arbeitsmedium benetzt sein. Dies wird erreicht durch einen Hohlraum der in dem Gehäuse zwischen der Kapillarstruktur und der Gehäusewand auf der Flüssigseite ausgebildet wird. In diesem Hohlraum sammelt sich die vom Wärmetauscher rücktransportierte Flüssigkeit, so dass immer eine ausreichende Benetzung der Kapillarstruktur gewährleistet ist. As already mentioned, the capillary structure should be saturated with liquid working medium at any time during the operation of the heating device. If this is not the case and dries out the capillary structure, the working fluid is not effectively evaporated and the efficiency of the heater is lower. To ensure saturation, the entire surface of the capillary structure on the liquid side must be wetted with liquid working medium. This is achieved by a cavity which is formed in the housing between the capillary structure and the housing wall on the liquid side. In this cavity, the liquid transported back from the heat exchanger collects, so that always a sufficient wetting of the capillary structure is ensured.
Bereits bei der Auslegung der Heizvorrichtung ist darauf zu achten, dass eine ausreichende Menge an Arbeitsmedium in dem System vorgesehen ist, um jederzeit eine Sättigung der Kapillarstruktur gewährleisten zu können. Insbesondere beim Start des Systems, wenn der Kreislauf des Arbeitsmediums erst anläuft, ist für einen kontinuierlichen Nachfluss des Arbeitsmediums zur Kapillarstruktur zu sorgen. Already in the design of the heater is to ensure that a sufficient amount of working fluid is provided in the system to ensure at any time saturation of the capillary structure can. Especially when Start the system, when the circulation of the working medium is only started, to ensure a continuous flow of the working medium to the capillary structure.
Der elektrische Heizer wird bevorzugt in vollflächige Anlage mir der ersten Wand des Gehäuses gebracht. Dies kann über eine Flächenpressung erfolgen, aber auch durch eine stoffschlüssige Verbindung. Dadurch wird die elektrisch erzeugte Wärme unmittelbar in den Verdampfer eingetragen und ein unmittelbares Verdampfen des Arbeitsmediums ermöglich. Dies steigert wiederum das Ansprechverhalten und die Effizienz des Systems. The electric heater is preferably brought into full-surface contact with the first wall of the housing. This can be done via a surface pressure, but also by a cohesive connection. As a result, the electrically generated heat is introduced directly into the evaporator and allows immediate evaporation of the working medium. This in turn increases the response and efficiency of the system.
Ein elektrischer Heizer macht die Heizvorrichtung in ihrem Betrieb unabhängig von anderen möglichen Wärmequellen, wie etwa dem Abgasstrang. Insbesondere bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wo es keine Abgaswärme zu verwerten gibt, ist ein elektrischer Heizer vorteilhaft. Zudem ist dadurch eine kontinuierliche und steuerbare Wärmezufuhr möglich. An electric heater makes the heater in its operation independent of other possible heat sources, such as the exhaust line. In particular, in electrically powered vehicles, where there is no exhaust heat to exploit, an electric heater is advantageous. In addition, a continuous and controllable heat supply is possible.
Auch bei konventionell betriebenen Fahrzeugen treten Situationen auf, in denen keine oder nur geringe Abgaswärme vorhanden ist. Beispielsweise kann bei niedrigen Außentemperaturen, solange die Abgastemperatur zu niedrig für einen effektiven Betrieb der Heizvorrichtung ist, der elektrische Heizer die Wärmezufuhr für den Verdampfer übernehmen. Bevorzugt sind dann sowohl der elektrische Heizer als auch der Abgasstrang an der Außenseite einer ersten Wand des Gehäuses angeordnet. Even with conventionally operated vehicles occur situations in which little or no exhaust heat is available. For example, at low outdoor temperatures, as long as the exhaust gas temperature is too low for effective operation of the heater, the electric heater can take over the heat input to the evaporator. Preferably, both the electric heater and the exhaust gas line are then arranged on the outside of a first wall of the housing.
Einen weiteren Anwendungsfall stellt die Fahrzeugbatterie in besondere bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug dar. Wird etwa die eine Batterie bei stillstehendem Kraftfahrzeug geladen und ist dabei eine Temperierung der Batterie notwendig, kann auch dafür eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einem elektrischen Heizer genutzt werden. A further application is the vehicle battery in particular in an electrically powered vehicle. If, for example, a battery is charged when the motor vehicle is stationary and a temperature control of the battery is necessary, a heating device according to the invention with an electric heater can also be used for this purpose.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Kapillarstruktur an der Innenseite der ersten Wand des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch wird der Wärmeeintrag in die Kapillarstruktur weiter optimiert und die Verdampfung des Arbeitsmediums noch effektiver durchgeführt. Gleichzeitig wird durch diese Anordnung in einfacher Weise der oben beschriebene Hohlraum zwischen Kapillarstruktur und der Gehäusewand erzeugt und die Dampf- und Flüssigseite des Verdampfers sind durch eine Dichtung auf der Flüssigseite der Kapillarstruktur sehr einfach voneinander abzutrennen. It is preferably provided that the capillary structure is arranged on the inside of the first wall of the housing. This further optimizes the heat input into the capillary structure and makes the evaporation of the working medium even more effective. At the same time by this arrangement in a simple manner, the above-described cavity between the capillary structure and the housing wall produced and the vapor and liquid side of the evaporator are very easy to separate from each other by a seal on the liquid side of the capillary structure.
Weiterhin sieht eine besondere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Kapillarstruktur an ihrer an der ersten Wand anliegenden Oberfläche in ihrer Längsund/oder Querrichtung verlaufende einstückig und materialeinheitliche, ausgebildete Dampfrillen aufweist. Diese Dampfrillen liegen mithin auf der Dampfseite der Kapillarstruktur vor und dienen dazu, das gasförmige Arbeitsmedium zügig zu der Hinleitung abzuleiten. Zusätzlich kann ein Dampfsammeiraum unmittelbar vor der Hinleitung vorgesehen sein, in den die Dampfrillen münden. Dadurch wird die Verdampfung des Arbeitsmediums effektiver gestaltet. Furthermore, a particular embodiment of the invention provides that the capillary structure has, on its surface lying against the first wall, in its longitudinal and / or transverse direction integrally and material-uniform, formed steam grooves. These steam grooves are therefore on the steam side of the capillary structure and serve to quickly divert the gaseous working fluid to the outgoing line. In addition, a Dampfsammeiraum be provided immediately before the forward line into which the steam grooves open. This will make the evaporation of the working fluid more effective.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen der Kapillarstruktur und der Innenseite der ersten Wand des Gehäuses Abstandhalter angeordnet sind, die zusammen mit der Kapillarstruktur und der ersten Wand in Längs- und/oder Querrichtung der Kapillarstruktur verlaufende Dampfrillen ausbilden. Alternatively it can be provided that between the capillary structure and the inside of the first wall of the housing spacers are arranged, which form together with the capillary structure and the first wall in the longitudinal and / or transverse direction of the capillary extending steam grooves.
In dieser Variante kann die Kapillarstruktur einfacher hergestellt werden. Die Abstandshalter können beispielsweise als Stege oder Sicken aus der Gehäusewand ausgebildet sein. Alternativ können auch Pins vorgesehen sein, die einstückig aus der Wand ausgebildet sein können oder form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Wand verbunden sind. In this variant, the capillary structure can be made simpler. The spacers may be formed, for example, as webs or beads of the housing wall. Alternatively, it can also be provided pins, which may be integrally formed from the wall or positively and / or non-positively and / or materially connected to the wall.
Eine weitere besondere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass ein Ausgleichsvolumen für das Arbeitsmedium vorgesehen ist. Another particular embodiment of the invention provides that a compensation volume for the working medium is provided.
Wie bereits weiter oben beschrieben, muss gewährleistet sein, dass die Kapillarstruktur jederzeit mit flüssigem Arbeitsmedium gesättigt ist. Es ist daher grundsätzlich eine möglichst große Menge des Arbeitsmediums in dem System wünschenswert, um einen kontinuierlichen Nachfluss zu der Kapillarstruktur zu gewährleisten. Dementsprechend ist ein Ausgleichsvolumen vorgesehen, der das nicht im direkten Umlauf befindliche Arbeitsmedium aufnimmt. Beim Startzustand muss auch unbedingt eine Restmenge an flüssigem Arbeitsmedium in dem Ausgleichsvolumen vorhanden sein, damit ein unmittelbarer Nachfluss zur Sättigung der Kapillarstruktur gegeben ist. As already described above, it must be ensured that the capillary structure is saturated at all times with liquid working medium. It is therefore in principle desirable to use the largest possible amount of the working medium in the system in order to ensure a continuous flow to the capillary structure. Accordingly, a compensation volume is provided which receives the working medium not in direct circulation. At the start state, it is imperative that a residual amount of liquid working medium be present in the equalizing volume so that there is an immediate flow to saturate the capillary structure.
Das Gesamtvolumen muss aber so bemessen sein, dass zu jedem Betriebszeitpunkt das System lediglich durch den Dampfdruck und nicht durch hydrostatischen Druck belastet wird, selbst wenn das gesamte Arbeitsmedium in den gasförmigen Zustand übergegangen ist. Ansonsten besteht die Gefahr des Berstens des Systems. However, the total volume must be such that at any point in time, the system is only loaded by the vapor pressure and not by hydrostatic pressure, even if the entire working medium has gone into the gaseous state. Otherwise, there is a risk of bursting the system.
Bevorzugt ist das Ausgleichsvolumen für das Arbeitsmedium in oder unmittelbar an dem Gehäuse vorgesehen. Durch diese kompakte Konzeption wird der benötigte Bauraum weiter optimiert. Preferably, the compensation volume for the working medium is provided in or directly on the housing. This compact design further optimizes the required installation space.
Besonders bevorzugt ist das Ausgleichsvolumen als Ausstülpung einer zweiten Wand des Gehäuses ausgebildet. Auch dies ermöglicht eine bauraumoptimierte Gestaltung des Verdampfers, da das Ausgleichsvolumen nahezu beliebig geformt werden und an den vorhandenen Bauraum angepasst werden kann. Particularly preferably, the compensation volume is designed as a protuberance of a second wall of the housing. This also allows a space-optimized design of the evaporator, since the compensation volume can be formed almost arbitrarily and adapted to the available space.
Eine einstückige Ausbildung des Ausgleichsvolumens in der Gehäusewand ermöglicht zudem eine ideale Dichtigkeit des Ausgleichsvolumens. A one-piece design of the compensation volume in the housing wall also allows an ideal tightness of the compensation volume.
Die Ausstülpung für das Ausgleichsvolumen ist bevorzugt gegenüberliegend von der Kapillarstruktur an der zweiten Wand des Gehäuses ausgebildet und formt eine dachartige Struktur. Diese Gestaltung ermöglicht es, dass sich Dampf der sich unerwünscht auf der Flüssigseite des Verdampfers gebildet hat, dort an der höchsten Stelle der Ausstülpung sammeln kann, damit wird vermieden, dass sich der Dampf in der Umgebung der Kapillarstruktur sammelt und eine Untersättigung der Kapillarstruktur ermöglicht. Der in der Ausstülpung gesammelte Dampf kann ebenfalls über eine separate Leitung in die Hinleitung geleitet werden. The protuberance for the compensating volume is preferably formed opposite the capillary structure on the second wall of the housing and forms a roof-like structure. This design allows vapor which has formed undesirably on the liquid side of the evaporator to collect there at the highest point of the protuberance, thereby preventing the vapor from collecting in the vicinity of the capillary structure and allowing for under-saturation of the capillary structure. The vapor collected in the protuberance may also be directed to the outgoing conduit via a separate conduit.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an der ersten Wand des Gehäuses Flansche ausgebildet sind, die die Wärmequelle zumindest teilweise umgreifen. Diese Ausgestaltung verbessert die Ausnutzung der Wärmequelle und damit den Wärmeeintrag in den Verdampfer. Bei den Flanschen kann es sich beispielsweise um in die Wand eingeformte Sicken handeln oder um Finnen die einstückig aus der Wand ausgeformt sind oder stoffschlüssig mit der Wand verbunden sind. A further embodiment of the invention provides that on the first wall of the housing flanges are formed, which surround the heat source at least partially. This embodiment improves the utilization of the heat source and thus the heat input into the evaporator. The flanges may be, for example, molded into the wall beads or Finns the are integrally formed from the wall or are integrally connected to the wall.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass zwei Verdampfer vorzugsweise symmetrisch an einer Wärmequelle angeordnet sind und über jeweils ein Wärmeleitungselement mit einem oder mit jeweils einem Wärmetauscher verbunden sind. It is particularly preferably provided that two evaporators are preferably arranged symmetrically on a heat source and are connected in each case via a heat conduction element with one or each with a heat exchanger.
Weiterhin bevorzugt sind die Flansche der Gehäuse der beiden Verdampfer so ausgebildet sind, dass die Wärmequelle vollständig umgriffen wird. Further preferably, the flanges of the housing of the two evaporators are formed so that the heat source is completely encompassed.
Auch diese Ausgestaltungen dienen der Optimierung der Wärmenutzung. Die an der Wärmequelle anliegenden Wände der Verdampfer und jeweiligen Flansche bilden dann einen Hohlraum, in dem die Wärmequelle vollflächig anliegend angeordnet ist. Auf diese Weise kann nahezu die gesamte von der Wärmequelle zur Verfügung gestellte Wärme in den Kreislauf des Arbeitsmediums eingeleitet werden. Dabei können beide Verdampfer über ihre Wärmeleitungselemente mit einem einzigen Wärmetauscher verbunden sein und somit die lokal zur Verfügung gestellte Wärmemenge erhöhen. Andererseits können auch unterschiedliche Orte im Fahrzeug mit Wärme versorgt werden, indem jeder Verdampfer mit einem separaten Wärmetauscher verbunden ist. These embodiments also serve to optimize the use of heat. The voltage applied to the heat source walls of the evaporator and respective flanges then form a cavity in which the heat source is disposed over the entire surface. In this way, almost all of the heat provided by the heat source can be introduced into the circulation of the working medium. Both evaporators can be connected via their heat-conducting elements with a single heat exchanger and thus increase the amount of heat available locally. On the other hand, different locations in the vehicle can be supplied with heat by each evaporator is connected to a separate heat exchanger.
Diese Anordnung kann im Grund beliebig erweitert werden. Bei einer langgestreckten Wärmequelle wie etwa einem Abgasstrang oder einem entsprechend gestalteten elektrischen Heizer, können mehrere Verdampfer hintereinander angeordnet und eine Mehrzahl von Zielorten im Fahrzeug mit Wärme versorgt werden. This arrangement can basically be extended as desired. In an elongated heat source such as an exhaust line or a correspondingly designed electrical heater, a plurality of evaporators can be arranged one behind the other and a plurality of destinations in the vehicle can be supplied with heat.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder einer Fahrzeugkomponente eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Arbeitsmedium unter Wärmezufuhr durch eine als elektrischer Heizer ausgeführte Wärmequelle in einem Verdampfer in einem gasförmigen Zustand überführt und über ein Wärmeleitungselement zu einem Wärmetauscher geleitet wird, wo das gasförmige Arbeitsmedium unter Abgabe von Wärme kondensiert. Das gasförmige Arbeitsmedium wird über eine Hinleitung von dem Verdampfer zu dem Wärmetauscher geleitet wird und das kondensierte Arbeitsmedium wird über eine Rückleitung von dem Wärmetauscher zu dem Verdampfer geleitet. Furthermore, the invention relates to a method for heating a passenger compartment or a vehicle component of a motor vehicle, wherein a working fluid is transferred under heat by a designed as an electric heater heat source in an evaporator in a gaseous state and passed through a heat conducting element to a heat exchanger, where the gaseous working fluid condensed with the release of heat. The gaseous working medium is via an outgoing line from the evaporator to the Heat exchanger is passed and the condensed working medium is passed via a return line from the heat exchanger to the evaporator.
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist insbesondere der unmittelbare Wärmeeintrag in das Arbeitsmedium und die dortige Speicherung in Form von latenter Wärme. Die gespeicherte Wärme wird damit sehr schnell zu den Wärmetauschern transportiert und ein Fahrgastinnenraum oder eine Fahrzeugkomponente, kann sehr zügig auf die gewünschte Zieltemperatur gebracht werden. Das System weist somit ein schnelleres Ansprechverhalten auf, als bei einer lediglichen Erwärmung eines Arbeitsmediums, das in seinem vorliegenden Aggregatzustand verbleibt. Weitere Aspekte und Vorteile des Verfahrens wurden oben bereits im Zusammenhang mit der Heizvorrichtung erläutert. An advantage of this method is in particular the direct heat input into the working medium and the local storage in the form of latent heat. The stored heat is thus very quickly transported to the heat exchangers and a passenger compartment or a vehicle component can be brought very quickly to the desired target temperature. The system thus has a faster response than merely heating a working medium which remains in its present state of aggregation. Further aspects and advantages of the method have already been explained above in connection with the heating device.
Durch den Wärmetransport in Form von latenter Wärme wird der Wärmeverlust in den Leitungen gering gehalten, was eine hohe energiesparende Effizienz des Verfahrens zur Folge hat. The heat transfer in the form of latent heat, the heat loss is kept low in the lines, resulting in a high energy-saving efficiency of the process.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das kondensierte Arbeitsmedium durch Kapillarkräfte von einer Flüssigseite des Verdampfers durch eine zwischen der Hinleitung und der Rückleitung angeordneten Kapillarstruktur zu einer Dampfseite des Verdampfers geleitet wird. It is preferably provided that the condensed working medium is conducted by capillary forces from a liquid side of the evaporator through a capillary structure arranged between the outfeed line and the return line to a vapor side of the evaporator.
Wie weiter oben im Zusammenhang mit der Heizvorrichtung selbst beschrieben führt das Verdampfen des Arbeitsmediums auf der Dampfseite des Verdampfers zu einer Druckdifferenz zwischen Dampfseite und Flüssigseite, wodurch der Dampf zu dem Wärmetauscher transportiert wird. Die Druckdifferenz wird die durch entgegenwirkende Kapillarkräfte aufrecht gehalten. Bedingt durch Kapillarkräfte wird flüssiges Arbeitsmedium in die Kapillarstruktur nachgezogen und ein somit Kreislauf für das Arbeitsmedium angetrieben. Eine zusätzliche Pumpe ist obsolet, was die Effizienz des Systems weiter verbessert, da keine zusätzliche Energie zum Betrieb der Pumpe benötigt wird. As described above in the context of the heater itself, evaporation of the working fluid on the vapor side of the evaporator results in a pressure difference between the vapor side and the fluid side, thereby transporting the vapor to the heat exchanger. The pressure difference is maintained by counteracting capillary forces. Due to capillary forces liquid working fluid is drawn into the capillary structure and thus driven a circuit for the working fluid. An additional pump is obsolete, which further improves the efficiency of the system, since no additional energy is needed to operate the pump.
Besonders bevorzugt wird das Arbeitsmedium bei einer Temperatur zwischen 50°C und 200°C, bevorzugt zwischen 60°C und 130°C, besonders bevorzugt zwischen 70°C und 1 10°C verdampft. Das im jeweiligen Anwendungsfall vorgesehene Temperaturfenster hängt dabei von der gewünschten Zieltemperatur am Wärmetauscher und dem zum Einsatz kommenden Arbeitsmedium ab. Particularly preferably, the working medium is evaporated at a temperature between 50 ° C and 200 ° C, preferably between 60 ° C and 130 ° C, more preferably between 70 ° C and 1 10 ° C. The temperature window provided in the respective application depends on the desired target temperature at the heat exchanger and the working medium used.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren erläutert. The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments in the figures.
Es zeigen Show it
Figur 1 eine Schemazeichnung einer aus dem Stand der Technik bekannten Figure 1 is a schematic drawing of a known from the prior art
Heizvorrichtung  heater
Figur 2 eine Schemazeichnung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung Figur 3 eine Schnittdarstellung eines Verdampfers Figure 2 is a schematic diagram of a heating device according to the invention Figure 3 is a sectional view of an evaporator
Figur 4 eine Schnittdarstellung eines Verdampfers mit einem Figure 4 is a sectional view of an evaporator with a
Ausgleichsvolumen  compensating volume
Figur 5 eine Schnittdarstellung einer Ausgestaltung mit zwei Verdampfern Figure 5 is a sectional view of an embodiment with two evaporators
Die Figur 1 zeigt eine Heizvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, in einer schematischen Darstellung. Die Heizvorrichtung besteht aus einem Widerstandsheizelement 1 1 , in dem das in dem Kreislauf der Heizvorrichtung 10 enthaltene Wasser erhitzt wird. Über eine erste Leitung 12 gelangt das Wasser in einen Wärmetauscher 13, wo das Wasser abgekühlt und die freiwerdende Wärme an ihren vorgesehenen Ort, beispielsweise den Fahrgastinnenraum, abgegeben wird. Das abgekühlte Wasser wird über eine zweite Leitung 14 durch einen Ausgleichsbehälter 15 geführt, der wiederum über eine dritte Leitung 16 mit einer Pumpe 17 verbunden ist. Von der Pumpe 17 wird das Wasser über eine vierte Leitung 18 zurück in das Widerstandsheizelement 1 1 geleitet und der Kreislauf beginnt von neuem. 1 shows a heating device 10 for a motor vehicle, as known from the prior art, in a schematic representation. The heating device consists of a resistance heating element 1 1, in which the water contained in the circulation of the heating device 10 is heated. Via a first line 12, the water passes into a heat exchanger 13, where the water is cooled and the heat released at their intended location, such as the passenger compartment, is discharged. The cooled water is passed via a second line 14 through a surge tank 15, which in turn is connected via a third line 16 to a pump 17. From the pump 17, the water is passed through a fourth line 18 back into the resistance heating element 1 1 and the cycle begins again.
Bei dem Widerstandsheizelement 1 1 kann es sich beispielsweise um einen sogenannten PTC-Heizer handeln, der mit einer Leistung von bis zu einigen Kilowatt, beispielsweise 5 Kilowatt, das Wasser erwärmt. Als zusätzlicher Stromverbraucher ist die Pumpe 17 zu sehen, die in dieser Heizvorrichtung 10 zwingend notwendig ist, um den Wasserkreislauf am Laufen zu halten. Zudem führen Wärmeaufnahme und der Wärmetransport zu einem relativ langsamen Ansprechverhalten des Systems. The resistance heating element 11 may, for example, be a so-called PTC heater which heats the water with a power of up to a few kilowatts, for example 5 kilowatts. As an additional power consumer is the pump 17, which is mandatory in this heater 10 is essential to keep the water cycle running. In addition, heat absorption and heat transport lead to a relatively slow response of the system.
In der praktischen Umsetzung ist diese Heizvorrichtung 10 zudem sehr bauraumeinnehmend, was neben den einzelnen Komponenten auch an den vier Leitungen 12, 14, 16, 18 liegt. Werden diese zu dünn ausgelegt, ist wegen des großen Oberflächen-Volumen-Verhältnisses der Wärmeverlust über die Leitungswände zu groß. Ein Mindestvolumen für diese Leitungen 12, 14, 16, 18 ist daher unabdingbar. Neben dem beanspruchten Gesamtvolumen geht dies zudem mit einer geringeren Flexibilität bei der Leitungsführung einher. In practical implementation, this heater 10 is also very space-consuming, which is in addition to the individual components on the four lines 12, 14, 16, 18. If these are designed too thin, the heat loss through the pipe walls is too high because of the large surface-to-volume ratio. A minimum volume for these lines 12, 14, 16, 18 is therefore essential. In addition to the claimed total volume, this is also associated with a lower flexibility in the wiring.
Wasser siedet unter Normalbedingungen bei 100°C, so dass die einbringbare Wärmemenge begrenzt ist. Zudem macht die temperaturbedingte Volumenänderung einen zusätzlichen großvolumigen Ausgleichbehälter 15 notwendig. Water boils under normal conditions at 100 ° C, so that the amount of heat that can be introduced is limited. In addition, the temperature-induced volume change makes an additional large-volume expansion tank 15 necessary.
Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung 20 für ein Kraftfahrzeug hingegen zeigt Figur 2. Diese weist einen Wärmetauscher 21 zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder einer Fahrzeugkomponente (jeweils nicht näher dargestellt) auf. Bei der Fahrzeugkomponente handelt es sich um einen Bestandteil des Kraftfahrzeugs, der dauerhaft oder in bestimmten Situationen erwärmt werden soll. Beispiele hierfür sind die Batterie oder ein Behältnis für Getriebeöl. Weiterhin weist die Heizvorrichtung einen Verdampfer 22 auf, in dem ein Arbeitsmedium 31 unter Wärmezufuhr durch eine Wärmequelle 25 verdampfbar ist. Weiterhin ist ein Wärmeleitungselement vorhanden, das eine Hinleitung 23 und eine Rückleitung 24 zum Transport des Arbeitsmediums 31 umfasst. Die Wärmequelle 25 ist als elektrischer Heizer ausgeführt, der über eine Spannungsquelle 19 mit Strom versorgt wird. On the other hand, a heating device 20 according to the invention for a motor vehicle is shown in FIG. 2. It has a heat exchanger 21 for heating a passenger compartment or a vehicle component (each not shown in greater detail). The vehicle component is a component of the motor vehicle that is to be heated permanently or in certain situations. Examples include the battery or a container for transmission oil. Furthermore, the heating device has an evaporator 22, in which a working medium 31 is heatable by supplying heat by a heat source 25. Furthermore, a heat conduction element is present, which comprises an outgoing line 23 and a return line 24 for transporting the working medium 31. The heat source 25 is designed as an electric heater, which is powered by a voltage source 19 with power.
In der Heizvorrichtung 20 muss kein vollständiges Flüssigkeitsvolumen erwärmt werden, es wird ein Arbeitsmedium 31 verdampft und die eingebrachte Wärme in Form von latenter Wärme in dem gasförmigen Arbeitsmedium 31 gespeichert. Bei dem Arbeitsmedium 31 kann es sich beispielsweise um Wasser handeln, aber auch um Alkohole wie Methanol oder Ethanol. Das zum Einsatz kommende Arbeitsmedium 31 hängt maßgeblich von dem Temperaturfenster ab, bei dem der Wärmetauscher betrieben werden soll. Daran angepasst ist nämlich der Verdampfungspunkt des Arbeitsmediums zu wählen. In the heating device 20, a complete liquid volume need not be heated, a working medium 31 is vaporized and the heat introduced is stored in the form of latent heat in the gaseous working medium 31. The working medium 31 may be, for example, water, but also alcohols such as methanol or ethanol. The used Working medium 31 depends largely on the temperature window at which the heat exchanger is to be operated. Adapted to this is namely to choose the evaporation point of the working medium.
Das verdampfte Arbeitsmedium 31 wird über die Hinleitung 23 zum Wärmetauscher 21 geführt. Dort wird der Dampf kondensiert und gibt die Wärme wieder ab, die dem Zielort zugeführt wird. Das flüssige Arbeitsmedium 31 wird über die Rückleitung 24 zurück zum Verdampfer 22 transportiert. Da der Wärmetransport in Form von latenter Wärme stattfindet, ist der Wärmeverlust über die Wände der Hinleitung 23 sehr viel geringer, als im beschriebenen Stand der Technik. Die Leitungen 23, 24 können dünner gestaltet werden, was sie kleinvolumiger, leichter und flexibler macht. Es sind auch nur zwei Leitungen 23, 24 notwendig, was die Heizvorrichtung 20 insgesamt kompakter macht. The vaporized working fluid 31 is guided via the forward line 23 to the heat exchanger 21. There, the steam is condensed and releases the heat that is supplied to the destination. The liquid working medium 31 is transported via the return line 24 back to the evaporator 22. Since the heat transfer takes place in the form of latent heat, the heat loss through the walls of the lead 23 is much lower than in the described prior art. The lines 23, 24 can be made thinner, which makes them smaller volume, lighter and more flexible. There are also only two lines 23, 24 necessary, which makes the heater 20 more compact overall.
Bereits bei der Auslegung kann das System hinsichtlich der benötigten Menge des Arbeitsmediums 31 konzipiert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, welches Volumen das gesamte verdampfte Arbeitsmedium 31 besitzt. Zu keinem Zeitpunkt jedoch ist die Heizvorrichtung 20 vollständig mit flüssigem Arbeitsmedium 31 gefüllt. Dadurch entfällt ein großvolumiger, separater Ausgleichsbehälter 15. Zwar ist ein kleineres Ausgleichsvolumen 37 notwendig, das jedoch unproblematisch in unmittelbarer Nähe zu dem Verdampfer 22 angeordnet oder in diesem selbst ausgebildet werden kann. So wird ebenfalls eine hohe Kompaktheit in der Bauweise ermöglicht. Already during the design, the system can be designed with regard to the required amount of the working medium 31. It is to be considered, which volume has the entire evaporated working medium 31. At no time, however, is the heater 20 completely filled with liquid working medium 31. Although this eliminates the need for a large volume, separate expansion tank 15. Although a smaller compensating volume 37 is necessary, it can be arranged without problems in the immediate vicinity of the evaporator 22 or can be formed in the latter itself. So also a high compactness in the construction is made possible.
Schließlich wird durch das Verdampfen des Arbeitsmediums 31 und des Transport des gasförmigen Arbeitsmediums 31 der Wärmetransport sehr zügig bewerkstelligt. Dies ermöglicht ein sehr schnelles Ansprechverhalten des Systems. Durch den Wärmetauscher 21 kann der Fahrgastraum oder die Fahrzeugkomponente zügig aufgeheizt werden, insbesondere in der kalten Jahreszeit führt dies zu einem deutlich verbesserten Fahrkomfort. Finally, by the evaporation of the working medium 31 and the transport of the gaseous working medium 31, the heat transfer accomplished very quickly. This allows a very fast response of the system. By the heat exchanger 21, the passenger compartment or the vehicle component can be heated quickly, especially in the cold season, this leads to a significantly improved ride comfort.
In Figur 3 ist eine mögliche Ausgestaltung des Verdampfers 22 detaillierter dargestellt. Zwischen der Hinleitung 35 und der Rückleitung 34 ist eine Kapillarstruktur 28 angeordnet. Diese besteht aus einem porösen Material, wobei die Porosität zwischen 40% und 60%, bevorzugt zwischen 45% und 55%, besonders bevorzugt zwischen 48% und 52% liegt. Es handelt sich hierbei um ein gesintertes metallisches Material, beispielsweise Kupfer. Die Kapillarstruktur 28 ist in einem Gehäuse 26 untergebracht, in das die Rückleitung 34 hinein- und die Hinleitung 35 herausführt. FIG. 3 shows a possible embodiment of the evaporator 22 in more detail. Between the forward line 35 and the return line 34, a capillary structure 28 is arranged. This consists of a porous material, the Porosity between 40% and 60%, preferably between 45% and 55%, particularly preferably between 48% and 52%. It is a sintered metallic material, such as copper. The capillary structure 28 is housed in a housing 26, in which the return line 34 into and out the forward line 35 leads.
Die Kapillarstruktur 28 ist dabei an einer Innenseite einer ersten Wand 27 des Gehäuses 26 angeordnet. Die erste Wand 27 bildet gleichzeitig einen Deckel des Gehäuses 26. Auf der gegenüberliegenden Außenseite der ersten Wand 27 ist eine Wärmequelle 25 angeordnet. The capillary structure 28 is arranged on an inner side of a first wall 27 of the housing 26. The first wall 27 simultaneously forms a cover of the housing 26. On the opposite outer side of the first wall 27, a heat source 25 is arranged.
Zwischen der Kapillarstruktur 28 und einer zweiten Wand 30 des Gehäuses 26 ist ein Hohlraum 36 ausgebildet. In diesem Hohlraum 36 kann sich das flüssige Arbeitsmedium 31 sammeln, so dass (auf die Darstellung in Figur 3 bezogen) die Oberseite der Kapillarstruktur 28, auch deren Flüssigseite genannt, stets benetzt ist und die Kapillarstruktur 28 selbst mit flüssigem Arbeitsmedium 31 gesättigt ist. Durch Dichtungen 32 ist die Flüssigseite der Kapillarstruktur 28 von der gegenüberliegenden sogenannten Dampfseite abgedichtet. Between the capillary structure 28 and a second wall 30 of the housing 26, a cavity 36 is formed. In this cavity 36, the liquid working medium 31 can collect, so that (referred to the illustration in Figure 3), the top of the capillary 28, also called the liquid side, is always wetted and the capillary 28 itself saturated with liquid working medium 31. By seals 32, the liquid side of the capillary 28 is sealed from the opposite so-called steam side.
Die Wärmequelle 25 erwärmt das Arbeitsmedium 31 , das sich auf der Dampfseite in der Kapillarstruktur 28 befindet und verdampft dieses. Der Dampf sammelt sich in Dampfrillen 29, die in der Kapillarstruktur 28 an ihrer an der ersten Wand 27 anliegenden Oberfläche, also der Dampfseite, einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sind. The heat source 25 heats the working medium 31, which is located on the steam side in the capillary structure 28 and vaporizes this. The vapor collects in vapor grooves 29, which are formed in the capillary structure 28 at its abutting the first wall 27 surface, so the steam side, in one piece and of uniform material.
Auf der Dampfseite des Verdampfers herrscht auf Grund der höheren Temperatur ein höherer Druck als auf der Flüssigseite. Durch Kapillarkräfte wird das flüssige Arbeitsmedium 31 weiter von der Flüssigseite durch die Kapillarstruktur 28 auf die Dampfseite gesogen und dort wiederum verdampft. Der Dampf strömt, bedingt durch die herrschende Druckdifferenz, die durch entgegenwirkende Kapillarkräfte aufrecht gehalten wird, in einen Dampfsammeiraum 33 von dem aus die Hinleitung 35 zum hier nicht dargestellten Wärmetauscher 21 führt (Flussrichtung B des gasförmigen Arbeitsmediums). Dort kondensiert der Dampf und wird über die Rückleitung 34 zurück in den Hohlraum 36 in dem Gehäuse 26 geleitet (Flussrichtung A des flüssigen Arbeitsmediums). Hier zeigt sich ein weiterer vorteilhafter Aspekt der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 20. Der durch die Druckdifferenz angetriebene Strom des Arbeitsmediums 31 führt zu einem automatischen Kreislauf des Arbeitsmediums 31 in der Heizvorrichtung 20. Dadurch wird eine zusätzliche Pumpe, mithin ein zusätzlicher Energieverbraucher, überflüssig und gleichzeitig zusätzlich Bauraum eingespart. On the steam side of the evaporator there is a higher pressure than on the liquid side due to the higher temperature. By capillary forces, the liquid working medium 31 is further drawn from the liquid side through the capillary 28 to the steam side and there again evaporated. The steam flows, due to the prevailing pressure difference, which is held up by counteracting capillary forces in a Dampfsammeiraum 33 from which the forward line 35 to the heat exchanger 21, not shown here (flow direction B of the gaseous working medium). There, the vapor condenses and is passed via the return line 34 back into the cavity 36 in the housing 26 (flow direction A of liquid working medium). This shows a further advantageous aspect of the heating device 20 according to the invention. The current of the working medium 31 driven by the pressure difference leads to an automatic circulation of the working medium 31 in the heating device 20. This eliminates the need for an additional pump, hence an additional energy consumer, and at the same time additional space saved.
Beim Erwärmen des Arbeitsmediums 31 wird dieses bei einer Temperatur zwischen 50°C und 200°C, bevorzugt zwischen 60°C und 130°C, besonders bevorzugt zwischen 70°C und 1 10°C verdampft. Das Dampfvolumen ist gewöhnlich größer als das Flüssigvolumen des Arbeitsmediums 31 . Dies ist bei der Auslegung des Gesamtsystems der Heizvorrichtung 20 zu berücksichtigen. When the working medium 31 is heated, it is evaporated at a temperature between 50 ° C. and 200 ° C., preferably between 60 ° C. and 130 ° C., particularly preferably between 70 ° C. and 110 ° C. The vapor volume is usually larger than the liquid volume of the working medium 31. This is to be considered in the design of the overall system of the heater 20.
Es ist grundsätzlich eine möglichst große Menge des Arbeitsmediums 31 in dem System wünschenswert, um einen kontinuierlichen Nachfluss zu der Kapillarstruktur 28 zu gewährleisten, damit diese stets durch das flüssige Arbeitsmedium 31 gesättigt bleibt. Allerdings ist auch der zur Verfügung stehende Bauraum und das Gesamtgewicht des Systems zu beachten. In principle, the largest possible amount of the working medium 31 in the system is desirable in order to ensure a continuous flow to the capillary structure 28 so that it always remains saturated by the liquid working medium 31. However, the available installation space and the total weight of the system must also be taken into account.
Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass zu jedem Betriebszeitpunkt das System lediglich durch den Dampfdruck und nicht durch hydrostatischen Druck belastet wird, selbst wenn das gesamte Arbeitsmedium 31 in den gasförmigen Zustand übergegangen ist. Ansonsten besteht die Gefahr des Berstens des Systems. Dementsprechend wird die Befüllung des Gesamtsystems minimal gehalten und es ist ein Ausgleichsvolumen 37 vorgesehen, des das nicht im direkten Umlauf befindliche Arbeitsmedium 31 aufnimmt. At the same time, it must be ensured that at any point in time the system is only loaded by the vapor pressure and not by hydrostatic pressure, even if the entire working medium 31 has gone into the gaseous state. Otherwise, there is a risk of bursting the system. Accordingly, the filling of the entire system is kept to a minimum and it is a compensating volume 37 is provided which receives the not in direct circulation working medium 31.
Ein solches Ausgleichsvolumen 37 kann als separates Behältnis im Kreislauf vorgesehen sein, aber auch direkt aus dem Gehäuse 26 des Verdampfers 22 ausgeformt sein, wie in Figur 4 dargestellt. Dort ist der Ausgleichsvolumen 37 aus einer zweiten Wand 30 des Gehäuses 26 ausgeformt. Er wird gebildet aus schrägen Wänden 38, 39, die in der Bildebene aus der zweiten Wand 30 nach oben geführt werden. Abgeschlossen wird der Ausgleichsvolumen 37 durch eine Deckfläche 40. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass sich gasförmiges Arbeitsmedium 31 auch auf der Flüssigseite der Kapillarstruktur bildet. Dies ist nicht erwünscht und kann zu einer mangelhaften Sättigung der Kapillarstruktur 28 mit Arbeitsmedium 31 führen. In diesem Fall hat die hier dargestellte Ausgestaltung des Ausgleichsvolumens 37 weitere Vorteile. Der entstehende Dampf sammelt sich in dem Bereich unterhalb der Deckfläche 40 und damit möglichst weit entfernt von der Kapillarstruktur 28, wodurch eine vollständige Benetzung der Kapillarstruktur 28 mit flüssigem Arbeitsmedium 31 gewahrt bleibt. Es ist auch möglich das Ausgleichsvolumen 37 mit einer zusätzlichen, an der Deckfläche 40 angebrachten Leitung mit dem Dampfsammeiraum 33 oder direkt mit der Hinleitung 35 zu verbinden, um den unter der Deckfläche 40 gesammelten Dampf direkt wieder dem Kreislauf zuzuführen. Such a compensating volume 37 may be provided as a separate container in the circuit, but also be formed directly from the housing 26 of the evaporator 22, as shown in Figure 4. There, the compensation volume 37 is formed from a second wall 30 of the housing 26. It is formed by inclined walls 38, 39, which are guided in the image plane from the second wall 30 upwards. The compensation volume 37 is completed by a cover surface 40. In principle, it is also possible that gaseous working medium 31 also forms on the liquid side of the capillary structure. This is undesirable and may result in poor saturation of the capillary structure 28 with working fluid 31. In this case, the embodiment of the compensation volume 37 shown here has further advantages. The resulting vapor collects in the region below the top surface 40 and thus as far as possible from the capillary structure 28, whereby complete wetting of the capillary structure 28 with liquid working medium 31 is maintained. It is also possible to connect the compensation volume 37 with an additional line attached to the top surface 40 to the vapor collection chamber 33 or directly to the delivery line 35 in order to directly recirculate the vapor collected under the top surface 40.
Um eine noch effektivere Ausnutzung der durch die Wärmequelle 25 zur Verfügung gestellten Wärme zu erreichen, können zwei Verdampfer 41 , 44 symmetrisch an der Wärmequelle 25 angeordnet sein, wie Figur 5 dies zeigt. Der erste Verdampfer 41 und der zweite Verdampfer 44 weisen jeweils zwei Flansche 47, 48, 49, 50 auf, die an den Gehäusen der Verdampfer 41 , 44 angebracht sind. Diese Flansche 47, 48, 49, 50 umgreifen die Wärmequellen 25 vollständig. Somit kann die gesamte umfangsseitig abgestrahlte Wärme der Wärmequelle 25 aufgenommen und dem Arbeitsmedium 31 zugeführt werden. Die Verdampfer 41 , 44 verfügen über jeweils eine Hinleitung 43, 46 und eine Rückleitung 42, 45 durch die das gasförmige Arbeitsmedium 31 in Flussrichtung B, B' abtransportiert und das flüssige Arbeitsmedium 31 in Flussrichtung A, A' rückgeführt wird. In order to achieve even more effective utilization of the heat provided by the heat source 25, two evaporators 41, 44 may be arranged symmetrically on the heat source 25, as shown in FIG. 5. The first evaporator 41 and the second evaporator 44 each have two flanges 47, 48, 49, 50 which are attached to the housings of the evaporators 41, 44. These flanges 47, 48, 49, 50 completely surround the heat sources 25. Thus, the entire circumferentially radiated heat of the heat source 25 can be recorded and fed to the working medium 31. The evaporators 41, 44 each have an outgoing line 43, 46 and a return line 42, 45 through which the gaseous working medium 31 is transported away in the flow direction B, B 'and the liquid working medium 31 is returned in the flow direction A, A'.
Dabei können die erste Hinleitung 43 und die zweite Hinleitung 46 zu jeweils unterschiedlichen Empfängern für die transportierte Wärme führen, es können aber auch beide Hinleitungen 43, 46 zu ein und demselben Wärmetauscher führen. Für die erste und zweite Rückleitung 42, 45 gilt dies in analoger Weise. Bezuqszeichen: In this case, the first forward line 43 and the second forward line 46 can each lead to different receivers for the transported heat, but it is also possible for both forward lines 43, 46 to lead to one and the same heat exchanger. For the first and second return lines 42, 45, this applies analogously. REFERENCE CHARACTERS:
10 Heizvorrichtung 10 heating device
1 1 Widerstandsheizelement 1 1 resistance heating element
12 erste Leitung 12 first line
13 Wärmetauscher  13 heat exchangers
4 zweite Leitung  4 second line
15 Ausgleichsbehälter 15 expansion tank
16 dritte Leitung 16 third line
17 Pumpe  17 pump
18 vierte Leitung  18 fourth line
19 Spannungsquelle 19 voltage source
20 Heizvorrichtung 20 heating device
21 Wärmetauscher  21 heat exchangers
22 Verdampfer  22 evaporator
23 Hinleitung  23 forwarding
24 Rückleitung  24 return
25 Wärmequelle  25 heat source
26 Gehäuse  26 housing
27 erste Wand  27 first wall
28 Kapillarstruktur  28 capillary structure
29 Dampfrillen  29 steam grooves
30 zweite Wand  30 second wall
31 Arbeitsmedium  31 working medium
32 Dichtung  32 seal
33 Dampfsammeiraum 33 steam collection room
34 Rückleitung 34 return
35 Hinleitung  35 forwarding
36 Hohlraum  36 cavity
37 Ausgleichsvolumen 37 compensation volume
38 schräge Wand 38 sloping wall
39 schräge Wand  39 sloping wall
40 Giebel  40 gables
41 Verdampfer  41 evaporator
42 Rückleitung Hinleitung Verdampfer Rückleitung Hinleitung Flansch Flansch Flansch Flansch 42 return Outlet Evaporator Return Line Outline Flange Flange Flange Flange
Flussrichtung Flussrichtung Flussrichtung Flussrichtung Flow direction Flow direction Flow direction Flow direction

Claims

Patentansprüche claims
Heizvorrichtung (20) für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Wärmetauscher (21) zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder einer Fahrzeugkomponente, zumindest einem Verdampfer (22,41,44), in dem ein Arbeitsmedium (31) unter Wärmezufuhr durch eine Wärmequelle (25) verdampfbar ist sowie einem den Wärmetauscher (21) und den Verdampfer (22,41,44) verbindendes Wärmeleitungselement, wobei das Wärmeleitungselement eine Hinleitung (23,35,43,46) und eine Rückleitung (24,34,42,45) zum Transport des Arbeitsmediums (31) umfasst, d a d u rch g e k e n n z e i c h n e t, dass an der Außenseite einer ersten Wand (27) eines Gehäuses (26) des Verdampfers (22,41,44) ein elektrischer Heizer als Wärmequelle (25) angeordnet ist. Heating device (20) for a motor vehicle with at least one heat exchanger (21) for heating a passenger compartment or a vehicle component, at least one evaporator (22,41,44) in which a working fluid (31) is heatable by a heat source (25) and a heat conduction element connecting the heat exchanger (21) and the evaporator (22, 41, 44), the heat conduction element being an outfeed line (23, 35, 43, 46) and a return line (24, 34, 42, 45) for transporting the working medium (31), dadu rch characterized in that on the outside of a first wall (27) of a housing (26) of the evaporator (22,41,44), an electrical heater is arranged as a heat source (25).
Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinleitung (23,35,43,46) zum Transport eines gasförmigen Anteils des Arbeitsmediums (31) von dem Verdampfer (22,41,44) zu dem Wärmetauscher (21) dient und die Rückleitung (24,34,42,45) zum Transport eines flüssigen Anteils des Arbeitsmediums (31) von dem Wärmetauscher (21) zu dem Verdampfer (22,41,44) dient. Heating device (20) according to claim 1, characterized in that the forward line (23,35,43,46) for transporting a gaseous portion of the working medium (31) from the evaporator (22,41,44) to the heat exchanger (21) and the return line (24,34,42,45) for transporting a liquid portion of the working medium (31) from the heat exchanger (21) to the evaporator (22,41,44) is used.
Heizvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , Heating device (20) according to one of claims 1 or 2,
d adu rch g eke n nze i ch net, dass der Verdampfer (22,41 ,44) eine Kapillarstruktur (28) umfasst, die zwischen der Hinleitung (23,35,43,46) und der Rückleitung (24,34,42,45) angeordnet ist. That is to say that the evaporator (22, 41, 44) comprises a capillary structure (28) which is arranged between the delivery line (23, 35, 43, 46) and the return line (24, 34, 42) , 45) is arranged.
Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (28) in dem Gehäuse (26) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (26) zwischen der Rückleitung (24,34,42,45) und der Kapillarstruktur (28) einen Hohlraum (36) zur Aufnahme des rücktransportierten Arbeitsmediums (31) aufweist. Heating device (20) according to claim 3, characterized in that the capillary structure (28) is arranged in the housing (26), the housing (26) being arranged between the return line (24, 34, 42, 45) and the capillary structure (28). Having a cavity (36) for receiving the back-transported working medium (31).
5. Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (28) an der Innenseite der ersten Wand (27) des Gehäuses (26) angeordnet ist. 5. heating device (20) according to claim 4, characterized in that the capillary structure (28) on the inside of the first wall (27) of the housing (26) is arranged.
6. Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (28) an ihrer an der ersten Wand (27) anliegenden Oberfläche in ihrer Längs- und/oder Querrichtung verlaufende einstückig und materialeinheitliche, ausgebildete Dampfrillen (29) aufweist. 6. Heating device (20) according to claim 5, characterized in that the capillary structure (28) at its on the first wall (27) abutting surface in its longitudinal and / or transverse direction extending integrally and material-uniform, formed steam grooves (29).
7. Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass zwischen der Kapillarstruktur (28) und der Innenseite der ersten Wand (27) des Gehäuses (26) Abstandhalter angeordnet sind, die zusammen mit der Kapillarstruktur (28) und der ersten Wand in Längs- und/oder Querrichtung der Kapillarstruktur (28) verlaufende Dampfrillen (29) ausbilden. 7. Heating device (20) according to claim 5, characterized in that between the capillary structure (28) and the inside of the first wall (27) of the housing (26) spacers are arranged, which together with the capillary structure (28) and the first Form wall in the longitudinal and / or transverse direction of the capillary structure (28) extending steam grooves (29).
8. Heizvorrichtung (20) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d ad u rch g e ke n nze i ch n et, dass ein Ausgleichsvolumen (37) für das Arbeitsmedium (31) vorgesehen ist. 8. Heating device (20) according to one or more of the preceding claims, characterized in that a compensation volume (37) for the working medium (31) is provided.
9. Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (37) für das Arbeitsmedium (31) in oder unmittelbar an dem Gehäuse (26) vorgesehen ist. 9. heating device (20) according to claim 8, characterized in that the compensating volume (37) for the working medium (31) in or directly on the housing (26) is provided.
10. Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass das Ausgleichsvolumen (37) als Ausstülpung einer zweiten Wand (30) des Gehäuses (26) ausgebildet ist. 10. Heating device (20) according to claim 9, characterized in that the compensating volume (37) is formed as a protuberance of a second wall (30) of the housing (26).
11. Heizvorrichtung (20) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, dass an der ersten Wand (27) des Gehäuses (26) Flansche (47,48,49,50) ausgebildet sind, die die Wärmequelle (25) zumindest teilweise umgreifen. 11. A heating device (20) according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the first wall (27) of the housing (26) flanges (47,48,49,50) are formed that at least partially surround the heat source (25).
12. Heizvorrichtung (20) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n ze i c h n e t, dass zwei Verdampfer (22,41,44) vorzugsweise symmetrisch an einer Wärmequelle (25) angeordnet sind und über jeweils ein Wärmeleitungselement mit einem oder mit jeweils einem Wärmetauscher (21) verbunden sind. 12. Heating device (20) according to one or more of the preceding claims, characterized ze ichnet that two evaporators (22,41,44) are preferably arranged symmetrically to a heat source (25) and via a respective heat conducting element with one or each with a heat exchanger (21) are connected.
13. Heizvorrichtung (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (47,48,49,50) der Gehäuse (26) der beiden Verdampfer (22,41,44) so ausgebildet sind, dass die Wärmequelle (25) vollständig umgriffen wird. 13. Heating device (20) according to claim 12, characterized in that the flanges (47,48,49,50) of the housing (26) of the two evaporators (22,41,44) are formed so that the heat source (25) is completely encompassed.
14. Verfahren zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder einer Fahrzeugkomponente eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Arbeitsmedium (31) unter Wärmezufuhr durch eine als elektrischer Heizer ausgeführte Wärmequelle (25) in einem Verdampfer (22,41,44) in einem gasförmigen Zustand überführt und über ein Wärmeleitungselement zu einem Wärmetauscher (21) geleitet wird, wo das gasförmige Arbeitsmedium (31) unter Abgabe von Wärme kondensiert, wobei das gasförmige Arbeitsmedium (31) über eine Hinleitung (23,35,43,46) von dem Verdampfer (22,41,44) zu dem Wärmetauscher (21) geleitet wird und das kondensierte Arbeitsmedium (31) über eine Rückleitung (24,34,44,45) von dem Wärmetauscher (21) zu dem Verdampfer (22,41 ,44) geleitet wird. 14. A method for heating a passenger compartment or a vehicle component of a motor vehicle, wherein a working medium (31) under heat supplied by a designed as an electric heater heat source (25) in an evaporator (22,41,44) transferred in a gaseous state and via a heat conduction element to a heat exchanger (21) is passed, where the gaseous working medium (31) condenses with the release of heat, wherein the gaseous working medium (31) via an outfeed line (23,35,43,46) from the evaporator (22,41,44 ) is passed to the heat exchanger (21) and the condensed working medium (31) via a return line (24,34,44,45) from the heat exchanger (21) to the evaporator (22,41, 44) is passed.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das kondensierte Arbeitsmedium (31) durch Kapillarkräfte von einer Flüssigseite des Verdampfers (22,41,44) durch eine zwischen der Hinleitung (23,35,43,46) und der Rückleitung (24,34,42,45) angeordneten Kapillarstruktur (28) zu einer Dampfseite des Verdampfers (22,41 ,44) geleitet wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that the condensed working medium (31) by capillary forces from a liquid side of the evaporator (22,41,44) by a between the forward line (23,35,43,46) and the return line (24 , 34,42,45) arranged capillary structure (28) to a steam side of the evaporator (22,41, 44) is passed.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium (31 ) bei einer Temperatur zwischen 50°C und 200°C, bevorzugt zwischen 60°C und 130°C, besonders bevorzugt zwischen 70°C und 110°C verdampft wird. 16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the working medium (31) at a temperature between 50 ° C and 200 ° C, preferably between 60 ° C and 130 ° C, more preferably between 70 ° C and 110 ° C. is evaporated.
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