WO2018158286A1 - Heizeinrichtung - Google Patents

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WO2018158286A1
WO2018158286A1 PCT/EP2018/054873 EP2018054873W WO2018158286A1 WO 2018158286 A1 WO2018158286 A1 WO 2018158286A1 EP 2018054873 W EP2018054873 W EP 2018054873W WO 2018158286 A1 WO2018158286 A1 WO 2018158286A1
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WO
WIPO (PCT)
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tubes
chamber
outlet
inlet
electrically heatable
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/054873
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kohl
Wolfgang Seewald
Falk Viehrig
Regina Zeiler
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Publication of WO2018158286A1 publication Critical patent/WO2018158286A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0475—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
    • F28D1/0476—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend the conduits having a non-circular cross-section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00328—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-air type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • F24H3/0429—For vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
    • B60H2001/2296—Constructional features integration into fluid/air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0096—Radiators for space heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system

Definitions

  • the invention relates to a heating device, in particular for heating a
  • Motor vehicles usually have a heated vehicle interior.
  • motor vehicles with internal combustion engines usually have a connected in the cooling circuit of an internal combustion engine
  • Heating heat exchanger used for heating the vehicle interior.
  • the air flowing through the heating heat exchanger is heated and supplied to the vehicle interior.
  • heater and heater and the terms heater and heater are used interchangeably hereinafter in the context of the present invention. This means that a heater can be used for heating or heating and thus can also be used as a heater.
  • the electric auxiliary heating has the advantage that the necessary electrical heaters are relatively inexpensive compared to other solutions and that the heat generated is relatively spontaneous, because the electrical power is almost immediately converted into noticeable heat. Furthermore, electric heaters are space-saving and thus flexibly installable in a motor vehicle.
  • the importance of electric heating or heating is even greater, since heating via waste heat of the internal combustion engine is not possible.
  • electric power of about more than 3 kW are needed. This also means that a high power density is advantageous.
  • the vehicle electrical system voltage is usually over 60 Voltage, sometimes even over 300 V. Due to the high demanded
  • Heating power on (zu-) heater this electric heater is operated with the high voltage to keep the current occurring during operation current as low as possible.
  • a hazard can be excluded by the heater during operation or during maintenance.
  • Coolant-side heater called.
  • Such a heater is also referred to as an air-side heater.
  • the air-side heaters are temporally more spontaneous, since the electrical energy is converted to almost one hundred percent in air heating.
  • the efficiency is nearly one hundred percent.
  • it can usefully be used only for heating the interior of the vehicle cabin.
  • it is useful in the vehicle interior, ie in the
  • Air conditioner integrated.
  • the integration of a high voltage component in the interior is safety-related, however, consuming and usually means a more complex construction of the air conditioner, which increases the cost.
  • the coolant-side heating device is not quite as spontaneous and efficient in its heating effect, since the electrical energy is only used to warm up the fluid, for example in a small water cycle.
  • the heated fluid or water is used to heat the air flowing into the interior air.
  • the coolant-side heating device can be mounted at different locations outside of the interior in the motor vehicle.
  • the air conditioner can be used as in a classic motor vehicle, without major structural changes are necessary.
  • Another advantage of the coolant-side heater is the ability to heat or heat a battery, for example, in a pure electric vehicle, by the warm water or by the coolant with.
  • Resistance heating device with a helical heating coil in a coolant-flowed housing.
  • this heating coil is a turn helical heating wire.
  • Heating elements give their heat only indirectly to the coolant, since the heating unit, consisting of heating elements and contact electrodes, is electrically insulated. The heat must be at least through the electrical insulation from poorly thermally conductive materials and through the housing of the coolant-carrying channel to heat the coolant.
  • Housing is a fairly massive cast body having U-shaped recesses which protrude into the fluid chambers.
  • the coolant then flows around the U-shaped recesses meandering around.
  • the heating elements which are insulated on both sides.
  • the heating unit consisting of PTC heating elements and
  • the coolant-side PTC heaters usually have a large number of heating units consisting of two contact electrodes and PTC heating elements and insulation.
  • DE 10 2010 ⁇ 0660 446 A1 discloses a resistance heater in which three adjacently arranged heating stages are provided as heating wire windings which have PTC resistance characteristics. Due to the change in resistance due to temperature change so can possibly make a statement about the presence of a coolant and a
  • Heating device represent. Since each heating stage consists of several turns, there is a risk that overheating may occur locally without these overheating being detected. This could be the case, for example, when only the first turn of the first heating stage is outside the coolant in the standing installation state. Accordingly, this first turn can overheat without causing a sufficient change in resistance, since most of the heating step is still wetted by coolant. Such situations can arise, for example, by a creeping loss of coolant or by a coolant pump failure.
  • An embodiment of the invention relates to a heater having a header and a tube fin block, wherein the header is divided by a partition in an inlet chamber and an outlet chamber, the tube fin block having a plurality of tubes and rib members, wherein the tubes are bent such that each a first end of a tube leads into and is fluidly connected to the inlet chamber and a second end of a tube in the
  • Outlet chamber is and fluidly connected thereto, wherein at least some of the rib members are arranged so that they are connected to at least one of the tubes, wherein the first and the second end of a respective tube in a longitudinal direction of the tube rib block adjacent to each other.
  • the longitudinal direction of the rib members are arranged so that they are connected to at least one of the tubes, wherein the first and the second end of a respective tube in a longitudinal direction of the tube rib block adjacent to each other.
  • Tube rib block the direction in which the collecting box
  • the longitudinal direction is transverse to
  • Air flow direction of the air through the tube fin block As a result, a heating device can be provided which requires little installation space and nevertheless effects homogeneous heating of the air flowing through the pipe fin block.
  • a heating device By the provision of only one collecting tank on one side of the tube fin block space can be saved.
  • the inlet chamber and the outlet chamber are arranged to run parallel to one another, the inlet chamber or the outlet chamber being arranged on the side of the collecting box facing the tubular rib block and the outlet chamber or the inlet chamber being arranged on the side of the collecting box facing away from the tubular rib block. It is thereby achieved that the inlet chamber and the outlet chamber are respectively arranged extending along the Rohrrippenbtocks and the tubes of the tube fin block over the entire length of the tube rib block or the inlet chamber and the
  • Outlet chamber with these are fluidly connected, wherein the tubes can be designed simply and easily with the inlet chamber and the
  • Outlet chamber are connectable.
  • the tubes are fluidly connected to the inlet chamber such that the first ends of the tubes open into the inlet chamber through a wall of the header and the tubes are fluidly connected to the outlet chamber such that the second ends lead the tubes through a wall of the header into the inlet chamber and open through the partition into the outlet chamber.
  • the ends of the tubes can each be guided from one side to the collecting box and they can be passed through an outer wall of the collecting tank or through an outer wall and the partition wall to be guided into the inlet chamber or into the outlet chamber or with this to be fluidly connected.
  • the tubes are fluidly connected to the outlet chamber such that the second ends of the tubes open into the outlet chamber through a wall of the header and the tubes are fluidly coupled to the inlet chamber such that the first ends of the tubes pass through a wall of the header into the outlet chamber and open through the partition in the inlet chamber. This also a simple space-saving design is achieved.
  • the inlet chamber is designed such that the ends of the tubes, which lead through the inlet chamber and open into the outlet chamber, only partially block the inlet chamber and allow fluid flow around the ends of the tubes or the outlet chamber is formed in that the ends of the tubes which lead through the outlet chamber and open into the inlet chamber, Block outlet chamber only partially and allow fluid flow around the ends of the tubes.
  • the inlet chamber and / or the outlet chamber are thereby permitted to be made wider in the air flow direction than the tubes, so that the tubes do not completely block the internal cross section of the inlet chamber and / or the outlet chamber.
  • a suitable fluid flow is achieved in the inlet chamber or in the outlet chamber in order to be able to flow in or out of the fluid.
  • the inlet chamber is provided with an inlet connection for the inflow of a fluid into the inlet chamber and that the outlet chamber is provided with an outlet connection for the outflow of the fluid out of the outlet chamber.
  • the heater can be connected to a fluid circuit to flow hot fluid through the heater. By heat exchange from the fluid to the air flowing through the tube fin block air, the air can be used to heat a motor vehicle interior.
  • the connection arrangement can be adapted to the available construction space and provided connection configuration of the supply lines.
  • At least one electrically heatable heating element is expedient for at least one electrically heatable heating element to be integrated in the tubular rib block, in particular a plurality of electrically heatable heating elements being integrated. This can in addition to the heating of the air through the fluid additionally or alternatively heated by electrically heatable heating elements.
  • the electrically heatable heating element or the electrically heatable heating elements is arranged adjacent to a rib element or are.
  • the electrically generated heat is passed on or transferred as directly as possible via the rib elements to the air flowing through the rib elements.
  • the electrically heatable heating element or the electrically heatable heating elements is respectively arranged between two rib elements or are. Thereby, an effective heat transfer to the air can be achieved, because the heat can be discharged on both sides of a rib element.
  • the electrically heatable heating element or the electrically heatable heating elements is arranged adjacent to a pipe or are. Thereby, the tube and thus also the fluid flowing through the tube can be heated by the electrically heatable element. This increases the heat output through the fins as the temperature of the fluid increases,
  • the electrically heatable heating element or the electrically heatable heating elements is respectively arranged between two tubes or are.
  • the heat transfer to the fluid can be improved.
  • the tubes are U-shaped and have an inlet-side tube leg and an outlet-side tube leg.
  • the inlet side tube leg communicates with the inlet chamber and the outlet side tube leg communicates with the outlet chamber, these pipes are easy to make and can be easily installed into a flat tube fin block. Due to the fact that the tubes have their own deflection, the temperature profile of the air flowing through the tube fin block becomes relatively homogeneous.
  • an electrically heatable heating element or that or all of the electrically heatable heating elements adjacent to an inlet side pipe leg and / or to an outlet side pipe leg is or are arranged. Then, the fluid flowing through the tubes may be heated to flow from the inlet chamber and / or to the outlet chamber.
  • an electrically heatable heating element or that or all electrically heatable heating elements between two inlet-side pipe legs is or are arranged. This heats the fluid quickly, which flows through the pipes, and allows the heat to be released back into the air.
  • an electrically heatable heating element or if the or all electrically heatable heating elements is or are arranged between two outlet-side pipe legs. As a result, the fluid, which flows through the tubes, is also heated further and can subsequently release the heat back to the air well.
  • the electrically heatable heating elements are connected to one another via a bridge, wherein the bridge is arranged in particular on the opposite side of the collection box of the tube fin block.
  • the pipes can be installed together with the bridge and optionally form a structural unit of an electric heater.
  • the bridge has an electronic control unit for controlling the electrically heatable heating elements.
  • Fig. 1 is an illustration of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a sectional view of the embodiment of
  • FIG. 1 A first figure.
  • Fig. 3 is a sectional view of the embodiment of
  • FIG. 1 A first figure.
  • Fig. 4 is a schematic representation of another
  • Fig. 5 is a schematic representation of another
  • FIG. 6 is a schematic representation of another
  • Fig. 7 is a schematic representation of another
  • Fig. 8 is a schematic representation of another electric heater according to the invention.
  • Fig. 9 is a schematic representation of another
  • Fig. 10 is a schematic representation of another
  • Embodiment of an electric heater according to the invention Embodiment of an electric heater according to the invention.
  • FIGS. 1, 2 and 3 show in different views a schematic embodiment of a heating device 1 according to the invention.
  • FIG. 1 shows the heating device 1 in a side view and FIGS. 2 and 3 each show a partial section of FIG. 1 along the line AA or along the line B-B.
  • the heater 1 has a pipe fin block 2 and a collecting box 3.
  • the collecting box 3 is along the longitudinal direction L of Pipe rib block 2 arranged on one side of the tube rib block 2.
  • the longitudinal direction L is also the longitudinal direction of the collecting tank 3.
  • the collecting box 3 is divided by means of a dividing wall 4 into an inlet chamber 5 and into an outlet chamber 6.
  • the dividing wall 4 extends in the direction of the longitudinal direction L and is in a horizontal direction
  • Chamber is divided.
  • the tube rib block 2 adjacent chamber is on its full length between the tube lip block 2 and the
  • the tube fin block 2 has a plurality of tubes 7 and of
  • the tubes 7 and the rib members 8 form the tube fin block 2 and they are in a layered according to Figure 1
  • Rib elements 8 alternate in the longitudinal direction L. It can be seen in FIG. 1 that a rib element 8 is arranged in each case between two tubes 7. In this case, edge-side rib elements could also be arranged which would be arranged adjacent to the edge tubes 9.
  • the tubes 7 are preferably designed as flat tubes whose width direction is aligned in the direction of air flow LR, ie in the image plane. Thus, the air can flow on the tubes 7 along its width direction.
  • the tubes 7 are bent in such a way that in each case a first end 10 of a tube 7 leads into the inlet chamber 5 and is in fluid communication therewith and in each case a second end 11 of a tube 7 leads into the outlet chamber 6 and is fluid-connected thereto.
  • the end 10 is guided through openings 12 in the outer wall 13 of the collecting tank 3 and sealed in a fluid-tight manner.
  • the end 1 1 is guided both through openings 12 in the outer wall 13 and through openings 14 in the partition wall 4 and sealed at the openings 12, 1 4 fluid-tight.
  • FIG 2 shows the arrangement of an end 10 in the inlet chamber 5, in which hot fluid flows.
  • the ends 10 protrude approximately halfway or less into the inlet chamber 5 and the fluid 15 flows into the open end of the tube 7.
  • the tube 7 is guided through an opening 12 in the outer wall 13 into the inlet chamber 5.
  • the connection between the outer wall 13 and the tube 7 is sealed in the region of the opening 12.
  • FIG. 3 shows the arrangement of an end 11 in the outlet chamber 6, in which at least somewhat cooled fluid flows.
  • the ends 1 1 protrude about halfway or less into the outlet chamber 6 and the fluid 15 flows out of the open end of the tube 7.
  • the tube 7 is guided through an opening 12 in the outer wall 13 and through an opening 14 in the partition wall 4 into the outlet chamber 6.
  • the connection between the Au OWand 13 and the partition 4 and the tube 7 is sealed in the region of the opening 2 and 14, respectively.
  • the figure 1 also shows that the tubes 7 are U-shaped.
  • the tubes 7 have a deflection 16 relative to the collecting box.
  • the tubes 7 are arranged adjacent to each other in the longitudinal direction, so that the deflections 1 6 of the individual tubes 7 are also arranged adjacent to each other.
  • the tube fin block 2 thus has only one
  • the tubes 7 are also arranged such that the first and second ends 10, 11 of a respective tube 7 are arranged adjacent to each other in a longitudinal direction L of the tube fin block 2.
  • Rib members 8 or all of the rib members 8 are arranged such that they are connected to at least one of the tubes 7.
  • connected means that the rib elements 8 are in thermal contact with the tubes 7.
  • the rib elements 8 are soldered or glued to the tubes o.a.
  • Figure 1 it can be further seen that the inlet chamber 5 and the
  • Outlet chamber 6 are arranged to extend parallel to each other.
  • the inlet chamber 5 or the outlet chamber 6 is arranged on the side of the collecting tank 3 facing the pipe rib block 2, and the outlet chamber 6 or the inlet chamber 5 is correspondingly arranged on the side of the collecting tank 3 facing away from the pipe rib block 2.
  • the inlet chamber 5 is arranged adjacent to the tubular rib block 2.
  • FIG. 1 shows that the tubes 7 are in such a way connected to the inlet chamber 5
  • the wall 13 is an outer wall of the collecting tank 3, which adjoins the pipe rib block.
  • the tubes are fluidly connected to the outlet chamber such that the second ends of the tubes open into the outlet chamber through a wall of the header and the tubes are fluidly coupled to the inlet chamber such that the first ends of the tubes are connected through a first outlet Lead the wall of the collecting tank into the outlet chamber and open through the dividing wall into the inlet chamber.
  • the outlet chamber 6 is arranged adjacent to the tube fin block.
  • Figures 2 and 3 show that the inlet chamber 5 is formed such that the ends 11 of the tubes passing through the inlet chamber 5 and opening into the outlet chamber 6 only partially block the inlet chamber 5 and fluid flow around the ends of the tubes allow.
  • Inlet chamber 5 is, in the air flow direction LR, wider than the ends 1 1 of the tubes 7, so that laterally, in particular on both sides, past the tubes 7, a fluid flow is possible.
  • the outlet chamber is located adjacent to the tube fin block, it is also advantageous if the outlet chamber is configured such that the ends of the tubes passing through the outlet chamber and opening into the inlet chamber only partially block the outlet chamber and fluid flow around the ends the pipes allowed.
  • FIG. 1 furthermore shows that the heating device 1 has an inlet connection 17 and an outlet connection 18.
  • the inlet chamber 5 is provided with the inlet port 17 for the inflow of a fluid 15 in the Inlet chamber 5,
  • the outlet chamber 6 is provided with the outlet port 18 for outflow of the fluid from the outlet chamber 6.
  • Outlet connection in particular as a connecting piece optional and advantageous in the direction of the longitudinal direction L.
  • Outlet port 18 are disposed at the same end portion of the header tank. In this case, the inlet port 17 and / or the
  • Outlet port 18 in particular as a connecting piece optional and advantageous in the direction of the longitudinal direction L.
  • the inlet port 17 and / or the outlet port 18 are arranged on an upper side of the collecting tank.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a device according to the invention
  • the heater 101 is basically similar in structure to the heater 1 of Figs. 1 to 3, wherein instead of some
  • Rib elements 8 of Figure 1 each have an electrically heatable
  • Heating element 20 is disposed between tubes 107.
  • FIG. 4 shows a heating device 101 in a side view.
  • Heater 101 includes a tube fin block 102 and a
  • the collecting box 103 is along the longitudinal direction L of the tube fin block 102 is disposed on one side of the tube fin block 102.
  • the longitudinal direction L is also the longitudinal direction of the
  • the collection box 103 is divided by means of a partition 104 into an inlet chamber 105 and into an outlet chamber 106.
  • the partition wall 104 extends in the direction of the longitudinal direction L and is oriented in a horizontal direction, so that the collecting box 103 is subdivided into a chamber adjacent the tubular rib block 102, see FIG. 105, and into a chamber facing away from the tubular rib block 102, see FIG. 105.
  • the chamber adjacent to the tubular rib block 1 02, see FIG. 105 is arranged at its full length between the tubular rib block 102 and the chamber remote from the tubular rib block 102, see FIG. 106.
  • the tube fin block 102 has a plurality of tubes 107 and rib members 108, wherein in the tube fin block 102 also electrically heatable heating elements 120 are arranged, which are arranged between pairs of tubes 107 instead of rib members.
  • the tubes 107, the heating elements 120 and the fin elements 108 form the tube rib block 102 and they are in a layered arrangement according to FIG.
  • a rib element 108 is respectively arranged between two tubes 107.
  • the heating elements 1 20 are arranged between two tubes 107. This could also be edge-side rib elements
  • a rib element 108 and / or a heating element 120 is arranged on both sides of the tubes 107, except for the two rim tubes 1 09, in each case adjacent thereto.
  • the tubes 107 are preferably formed as flat tubes, whose
  • Width direction in the air flow direction LR that is aligned in the image plane.
  • the tubes 107 are bent in such a way, in particular U-shaped, that in each case a first end 1 10 of a tube 107 leads into the inlet chamber 105 and is fluidly connected thereto and in each case a second end 1 1 1 of a tube 107 leads into the outlet chamber 106 and with this is fluid-connected.
  • the end 1 10 is guided through openings 1 12 in the Au OWwand 1 1 3 of the collecting tank 103 and sealed fluid-tight.
  • the end 1 1 1 is both by
  • FIG. 4 shows that the tubes 107 are U-shaped.
  • the tubes 107 have a deflection 16 relative to the collecting box 103.
  • the tubes 107 are arranged adjacent to one another in the longitudinal direction, so that the deflections 16 of the individual tubes 107 are likewise arranged adjacent to one another.
  • the tube fin block 102 thus has only one collecting box 103, wherein on the opposite side of the collecting tank 103 side of the tube fin block 1 02, the deflections 1 16 of the tubes 107 are arranged.
  • the tubes 1 07 are also arranged such that the first and the second end 1 10, 1 1 1 of a respective tube 107 in a longitudinal direction L of the tube fin block 102 adjacent to each other are arranged. In this case, the ends 1 10 and 1 1 1 alternate in the longitudinal direction. It can also be seen in FIG. 4 that the arrangement of the tubes 107 in FIG. 4 that the arrangement of the tubes 107 in FIG. 4 that the arrangement of the tubes 107 in FIG. 4 that the arrangement of the tubes 107 in
  • Lengthwise L is the same. This means that the inlet end 1 10 is arranged from right to left before the outlet end 1 1 1.
  • the tubes 107 in this case form a row of tubes 107 which are arranged identically in the same direction. Thus, in each case two ends 1 10 on the inlet side are separated from one another by an outlet-side end 11 1. The same applies to the outlet-side ends 1 1 1.
  • Rib members 108 or all of the rib members 108 are disposed so as to be connected to at least one of the tubes 107. This means that the rib elements 108 are in thermal contact with the tubes 107.
  • the rib members 108 are soldered or glued to the pipes or the like.
  • Heating elements 120 or all of the heating elements 120 are arranged such that they are connected to at least one of the tubes 107. This means that the heating elements 120 are in thermal contact with the tubes 107.
  • the heating elements 120 are soldered or glued to the pipes or the like.
  • inlet chamber 105 and the outlet chamber 106 are arranged to run parallel to one another.
  • the inlet chamber 105 or the outlet chamber 106 is on the
  • FIG. 4 further shows that the tubes 107 are in such a way with the inlet chamber
  • the tubes 107 are fluidly connected, that the first ends 1 10 of the tubes 107 open through a wall 1 3 of the collecting tank 103 in the inlet chamber 105 and that the tubes 107 are fluidly connected to the outlet chamber 106 such that the second ends 1 1 1 of the tubes 107 through the wall 1 13 of the
  • Lead collecting tank 103 in the inlet chamber 105 and through the
  • the wall 1 13 is an outer wall of the header tank 103, which is adjacent to the tube fin block 102.
  • the tubes are fluidly connected to the outlet chamber such that the second ends of the tubes open into the outlet chamber through a wall of the header and the tubes are fluidly coupled to the inlet chamber such that the first ends of the tubes are connected through a first outlet Lead the wall of the collecting tank into the outlet chamber and open through the dividing wall into the inlet chamber.
  • the outlet chamber 6 is arranged adjacent to the tube fin block.
  • FIG. 4 furthermore shows that the heating device 101 has a
  • Inlet port 1 17 and an outlet port 1 18 has.
  • Inlet chamber 105 is provided with the inlet port 17 to
  • Outlet port 1 18 are arranged at the same end region of the collecting tank 103.
  • the inlet connection 1 17 and / or the outlet connection 1 18 can have, in particular as a connecting piece, optionally and advantageously in the direction of the longitudinal direction L. Also alternatively, it may be advantageous that the inlet port 1 17 and / or the
  • Outlet port 1 18 are arranged on an upper side 121 of the collecting tank.
  • FIG. 4 further shows that the electrically heatable heating elements 120 are arranged between in each case two tubes 107, the electrically heatable heating element 120 in this case being arranged between an inlet side
  • Pipe gifts! 122 and an outlet side tube leg 123 of the tube is arranged.
  • the U-shaped tube 107 is subdivided into an inlet side
  • At least one electrically heatable heating element 120 is integrated in the tubular rib block 102, in particular a plurality of electrically heatable heating elements 120.
  • FIG. 4 shows that the electrically heatable heating elements 10 are connected to one another via a bridge 130.
  • the bridge 130 is advantageously and optionally on the side opposite the collecting tank 103 side of the tube rib block 102nd
  • the bridge 130 can have an electronic control unit for controlling the electrically heatable heating elements 120.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a heating device 201 according to the invention, which substantially corresponds to the heating device 101 of FIG description thereof is fully incorporated by reference.
  • the electrically heatable heating elements 220 are not arranged between two tubes but between in each case two rib elements 208. Thereby, the air flowing through the tube fin block 202 can be heated up faster.
  • inlet connection 21 7 and the outlet connection 218 are arranged on the same side of the collecting tank 203. However, this may also be otherwise formed, as shown for example in Figure 4.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a heating device 301 according to the invention, which substantially corresponds to the heating device 201 of FIG. It should be noted, however, that the inlet port 31 7 and the outlet port 318 on opposite sides of
  • Collection box 303 are arranged.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a heating device 401 according to the invention, which substantially corresponds to the heating device 201 of FIG. It can be seen, however, that the inlet port 41 7 and the outlet port 418 are arranged at the top of the collecting tank 403. In this case, the outlet port protrudes through the wall 440 into the outlet chamber 406. Also, the inlet port protrudes through the wall 440 and through the partition wall 404 into the inlet chamber 405.
  • Figures 8 and 9 show further embodiments of a
  • Heating device 501 or, 601 the embodiment of the
  • FIG. 8 shows that the U-shaped tube 507 is subdivided into an inlet-side tube leg 522 and an outlet-side tube leg 523 and the deflection 516.
  • the electrically heatable heating elements 520 are arranged between two respective tubes 507, the electrically heatable heating element 520 being present between two inlet side
  • Tube legs 522 is arranged.
  • FIG. 9 shows that the U-shaped tube 607 is subdivided into an inlet-side tube leg 622 and an outlet-side tube leg 623 and the deflection 616.
  • the electrically heatable heating elements 620 are arranged between two respective tubes 607, with the electrically heatable heating element 520 in the process between two outlet-side
  • Tube legs 623 is arranged.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a heating device 701 which corresponds to the embodiment of the heating device 601 of FIG.
  • FIG. 10 shows that the U-shaped tube 707 is subdivided into an inlet-side tube leg 722 and an outlet-side tube leg 723 and the deflection 716.
  • the electrically heatable heating elements 720 are connected between a respective tube 707, such as the outlet-side tube leg 723, and a Rib member 708 arranged.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701 ) mit einem Sammelkasten (3, 103, 203, 303, 403) und mit einem Rohrrippenblock (2, 102, 202), wobei der Sammelkasten (3, 103, 203, 303, 403) mittels einer Trennwand (4, 104, 404) in eine Einlasskammer (5, 105, 405) und eine Auslasskammer (6, 106, 406) unterteilt ist, wobei der Rohrrippenblock (2, 102, 202) eine Mehrzahl von Rohren (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) und Rippenelementen (8, 108, 208, 708) aufweist, wobei die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) derart gebogen sind, dass jeweils ein erstes Ende (10, 110) eines Rohrs (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) in die Einlasskammer (5, 105, 405) führt und mit dieser fluidverbunden ist und jeweils ein zweites Ende (11, 111) eines Rohrs (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) in die Auslasskammer (6, 106, 406) führt und mit dieser fluidverbunden ist, wobei zumindest einzelne der Rippenelemente (8, 108, 208, 708) derart angeordnet sind, dass sie mit zumindest einem der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) verbunden sind, wobei das erste und das zweite Ende (10, 110; 11, 111) eines jeweiligen Rohres (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) in einer Längsrichtung des Rohrrippenblocks (2, 102, 202) benachbart zueinander angeordnet sind.

Description

Heizeinrichtunq
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, insbesondere zur Beheizung eines
Innenraums eines Kraftfahrzeugs. Hintergrund der Erfindung
Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise einen beheizbaren Fahrzeuginnenraum auf. Dazu weisen Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor üblicherweise einen im Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors angeschlossenen
Heizungswärmeübertrager auf, durch welchen heißes Kühlmittel strömt, das vom Verbrennungsmotor erwärmt wird. Das Kühlmittel wird dabei primär verwendet, um den Verbrennungsmotor zu kühlen. Die Abwärme des
Verbrennungsmotors wird auf das Kühlmittel übertragen und wird im
Heizungswärmeübertrager zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Dabei wird die durch den Heizungswärmeübertrager strömende Luft erwärmt und dem Fahrzeuginnenraum zugeführt.
Insbesondere Kraftfahrzeuge mit verbrauchsarmen Verbrennungsmotoren, die weniger Abwärme erzeugen, und Kraftfahrzeuge mit Plug-In/Range Extender benötigen für die Innenraumbeheizung Zuheizeinrichtungen. Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb benötigen zusätzliche Heizeinrichtungen, da eine Erwärmung mit vom Verbrennungsmotor erwärmtem Kühlmittel bei diesen Kraftfahrzeugen grundsätzlich nicht zur Verfügung steht, weil sie keinen Verbrennungsmotor aufweisen. Dabei ist vo allem in der Startphase und/oder bei geringen
Außentemperaturen ein Zuheizen bzw. ein Heizen erwünscht oder notwendig.
Hierfür sind verschiedene Heizeinrichtungen bzw. Zuheizeinrichtungen bekannt geworden, wie beispielsweise elektrische Zuheizeinrichtungen, Wärmepumpeneinrichtungen, Brennstoffheizer, sowie eine Zuheizung mittels Abgas-Wärmeübertragern.
Die Bezeichnungen Heizung und Zuheizung und die Bezeichnungen Heizer und Zuheizer werden im Nachfolgenden im Sinne der vorliegenden Erfindung synonym verwendet. Dies bedeutet, dass ein Heizer zum Heizen oder zum Zuheizen verwendet werden kann und somit auch als Zuheizer verwendet werden kann.
Die elektrische Zuheizung hat den Vorteil, dass die dafür notwendigen elektrischen Heizeinrichtungen im Vergleich zu anderen Lösungen relativ kostengünstig sind und dass die erzeugte Wärme relativ spontan spürbar ist, weil die elektrische Leistung quasi sofort in spürbare Wärme umgesetzt wird. Weiterhin sind elektrische Heizeinrichtungen platzsparend und damit in einem Kraftfahrzeug flexibel einbaubar.
Für hybridisierte Fahrzeuge oder rein elektrisch betriebene Fahrzeuge ist der Stellenwert der elektrischen Heizung bzw. Zuheizung noch größer, da eine Erwärmung über Abwärme des Verbrennungsmotors nicht möglich ist. Bei solchen Kraftfahrzeugen werden elektrische Leistungen von etwa mehr als 3 kW benötigt. Dies bedeutet auch, dass eine hohe Leistungsdichte vorteilhaft ist. Bei solchen Kraftfahrzeugen liegt die Bordnetzspannung meist über 60 Volt, teilweise sogar über 300 V. Aufgrund der hohen geforderten
Heizleistungen am (Zu-)Heizer wird auch diese elektrische Heizeinrichtung mit der hohen Spannung betrieben um die im Betrieb auftretende Stromstärke möglichst gering zu halten.
Ein solcher Heizer bzw. Zuheizer als Heizeinrichtung für
Hochvoltanwendungen, also für Spannungen über 60 Volt, muss so
ausgebildet sein, dass eine Gefährdung durch die Heizeinrichtung im Betrieb oder bei einer Wartung ausgeschlossen werden kann.
Bei den elektrischen Heizeinrichtungen als Zuheizer oder als alleinige Heizer gibt es grundsätzlich die Möglichkeit, dass die elektrische Leistung direkt in ein flüssiges Medium, wie beispielsweise ein Kühlmittel, geleitet wird, welches über einen weiteren Wärmetauscher die Wärme in den Innenraum des Kraftfahrzeugs abgibt. Eine solche Heizeinrichtung wird auch als
kühlmittelseitige Heizeinrichtung bezeichnet.
Auch gibt es die Möglichkeit, dass die elektrische Leistung an die Luft abgegeben wird und diese erwärmte Luft für die Beheizung des Innenraums herangezogen wird. Eine solche Heizeinrichtung wird auch als luftseitige Heizeinrichtung bezeichnet.
Die luftseitigen Heizeinrichtungen sind zeitlich spontaner, da die elektrische Energie zu nahezu hundert Prozent in Lufterwärmung umgesetzt wird. Der Wirkungsgrad liegt bei nahezu hundert Prozent. Er kann sinnvollerweise jedoch nur zur Erwärmung des Innenraumes der Fahrzeugkabine eingesetzt werden. Ebenso ist er sinnvollerweise im Fahrzeuginnenraum, also im
Klimagerät, integriert. Die Integration einer Hochspannungskomponente im Innenraum ist sicherheitsbedingt jedoch aufwendig und bedeutet in der Regel eine aufwändigere Konstruktion des Klimageräts, was die Kosten erhöht. Die kühlmittelseitige Heizeinrichtung ist in ihrer Heizwirkung nicht ganz so spontan und effizient, da die elektrische Energie erst genutzt wird, um das Fluid, beispielsweise in einem kleinen Wasserkreislauf, aufzuwärmen. An einem separaten Kühlmittel/Luft-Wärmeübertrager, wie bei einem
Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, wird das erwärmte Fluid bzw. Wasser genutzt, um die in den Innenraum einströmende Luft zu erwärmen.
Es befindet sich dabei vorzugsweise keine Hochspannungskomponente im Innenraum des Kraftfahrzeugs. Auch ist es bei dieser Konstellation vorteilhaft, dass die kühlmittelseitige Heizeinrichtung an verschiedenen Stellen außerhalb des Innenraums im Kraftfahrzeug angebracht werden kann. Das Klimagerät kann wie bei einem klassischen Kraftfahrzeug genutzt werden, ohne dass große konstruktive Änderungen notwendig werden. Ein weiterer Vorteil der kühlmittelseitigen Heizeinrichtung ist die Möglichkeit, eine Batterie, beispielsweise bei einem reinen Elektrofahrzeug, durch das warme Wasser bzw. durch das Kühlmittel mit zu beheizen bzw. aufwärmen zu können.
Im Stand der Technik sind verschiedene kühlmittelseitige Heizeinrichtungen bekannt geworden. Die DE 10 2010 060 446 A1 offenbart eine
Widerstandsheizeinrichtung mit einer wendeiförmigen Heizwendel in einem kühlmitteldurchströmten Gehäuse. In dieser Heizwendel befindet sich ein wiederum wendeiförmiger Heizdraht. Der Spannungsabfall bzw. der
Stromfluss erfolgt entlang dieses wendeiförmig gewickelten Heizdrahtes. Die Konstruktion ist allerdings sehr aufwändig und damit auch in der Herstellung teuer.
Es sind auch Heizeinrichtungen mit PTC-Heizelementen bekannt, die mittels Kontaktelektroden bestromt werden, siehe die EP 1 872 986 A1. Die
Heizelemente geben ihre Wärme nur indirekt an das Kühlmittel, da die Heizeinheit, bestehend aus Heizelementen und Kontaktelektroden, elektrisch isoliert ist. Die Wärme muss dabei zumindest durch die elektrische Isolation aus schlecht thermisch leitenden Materialien und durch das Gehäuse des kühlmittelführenden Kanals, um das Kühlmittel zu erwärmen. Bei dem
Gehäuse handelt es sich um einen recht massiven Gusskörper, der U-förmige Ausnehmungen aufweist, die in die Fluidkammern hineinragen. Das Kühlmittel strömt dann um die U-förmigen Ausnehmungen mäanderformig herum. In diesen Fluidkammern sitzen die Heizelemente, die auf beiden Seiten isoliert sind. Die Heizeinheit bestehend aus PTC-Heizelementen und
Kontaktelektroden wird dann mit einem Klemmkeil aus Aluminium in die U- förmigen Ausnehmungen eingepresst. Durch diese Verpressung erfolgen die elektrische Kontaktierung zwischen PTC-Heizelementen und
Kontaktelektroden und die thermische Kontaktierung zwischen Heizeinheit und U-förmiger Ausnehmung. Solche Heizeinrichtungen sind auch durch die EP 2 637 475 A1 und durch die EP 2 440 004 B1 bekannt geworden. Die Heizeinrichtungen gemäß dem Stand der Technik weisen dabei auch Nachteile auf. Die kühlmittelseitigen Widerstandsheizer weisen keine
Eigensicherheit der Heizeinheit bezüglich einer Temperaturüberhöhung auf. Daher ist eine Temperaturüberwachung und eine entsprechende Abschaltung notwendig, beispielsweise bei einem plötzlichen Stillstand des
Kühlmittelvolumenstroms. Die kühlmittelseitigen PTC-Heizeinrichtungen weisen üblicherweise eine hohe Anzahl an Heizeinheiten auf, die aus zwei Kontaktelektroden und PTC-Heizelementen und Isolationen bestehen.
Dadurch resultiert ein eher hoher Montageaufwand. Durch die Gussgehäuse resultieren schwere und große Ausführungen. Im Gegensatz zu PTC- Heizeinrichtungen können sich Widerstandsheizeinrichtungen nicht oder nur sehr bedingt selbst regulieren. Eine sehr begrenzte Selbstregulierung kann durch die Verwendung eines Heizdrahtes erreicht werden, der eine PTC- Widerstandscharakteristik aufweist. Dennoch kann bei Ausbleiben
ausreichender Kühlung nicht verhindert werden, dass Überhitzungen des Heizdrahtes oder des Wärmeübertragers auftreten. Die DE 10 2010· 0660 446 A1 offenbart eine Widerstandsheizeinrichtung, bei welcher drei benachbart angeordnete Heizstufen als Heizdrahtwindungen Vorgesehen sind, welche PTC-Widerstandscharakteristik aufweisen. Durch die Widerstandsänderung infolge Temperaturänderung lässt sich so evtl. eine Aussage über das Vorhandensein eines Kühlmittels und über eine
ausreichende Strömungsgeschwindigkeit des zu erwärmenden Kühlmittels treffen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass man durch die drei Stufen insgesamt sechs Durchtritte in der Anschlussplatte benötigt. Je mehr Durchtritte und Heizwendeln vorhanden sind, desto mehr elektrische Anschlussstelten sind notwendig, die verbunden werden müssen. Dies führt zu einer erhöhten
Möglichkeit von potentiellen Fehlerquellen und zu einer erhöhten Anzahl von mehr Lötstellen, die eine potentielle Gefahr für Undichtigkeiten der
Heizeinrichtung darstellen. Da jede Heizstufe aus mehreren Windungen besteht, besteht die Gefahr, dass es lokal zu Überhitzungen kommen kann, ohne dass diese Überhitzungen detektiert werden. Das könnte beispielsweise dann der Fall sein, wenn im stehenden Einbauzustand sich nur die erste Windung der ersten Heizstufe außerhalb des Kühlmittels befindet. Diese erste Windung kann sich entsprechend übermäßig erhitzen ohne dabei eine ausreichende Widerstandsänderung herbeizuführen, da der größte Teil der Heizstufe noch von Kühlmittel benetzt wird. Solche Situationen können beispielsweise durch einen schleichenden Kühlmittelverlust oder durch einen Kühlmittelpumpenausfall entstehen.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe. Lösung. Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Heizeinrichtung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik einfach und kostengünstig herzustellen ist und dennoch gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung mit einem Sammelkasten und mit einem Rohrrippenblock, wobei der Sammelkasten mittels einer Trennwand in eine Einlasskammer und eine Auslasskammer unterteilt ist, wobei der Rohrrippenblock eine Mehrzahl von Rohren und Rippenelementen aufweist, wobei die Rohre derart gebogen sind, dass jeweils ein erstes Ende eines Rohrs in die Einlasskammer führt und mit dieser fluidverbunden ist und jeweils ein zweites Ende eines Rohrs in die
Auslasskammer führt und mit dieser fluidverbunden ist, wobei zumindest einzelne der Rippenelemente derart angeordnet sind, dass sie mit zumindest einem der Rohre verbunden sind, wobei das erste und das zweite Ende eines jeweiligen Rohres in einer Längsrichtung des Rohrrippenblocks benachbart zueinander angeordnet sind. Dabei ist die Längsrichtung des
Rohrrippenblocks die Richtung, in welcher sich der Sammelkasten
längserstreckt. Die Längsrichtung steht dabei quer zur
Luftdurchströmungsrichtung der Luft durch den Rohrrippenblock. Dadurch kann eine Heizeinrichtung geschaffen werden, die wenig Bauraum benötigt und dennoch eine homogene Aufheizung der durch den Rohrrippenblock strömenden Luft bewirkt. Durch die Vorsehung nur eines Sammelkastens an einer Seite des Rohrrippenblocks kann Bauraum eingespart werden. Durch die Gestattung der Rohre wird eine relativ gleichmäßige Verteilung der Wärme erreicht, was zu einer homogenen Lufterwärmung der den Rohrrippenblock durchströmenden Luft führt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Eintasskammer und die Auslasskammer parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, wobei die Einlasskammer oder die Auslasskammer auf der dem Rohrrippenblock zugewandten Seite des Sammelkastens angeordnet ist und die Auslasskammer oder die Einlasskammer auf der dem Rohrrippenblock abgewandten Seite des Sammelkastens angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Einlasskammer und die Auslasskammer jeweils entlang des Rohrrippenbtocks sich erstreckend angeordnet sind und die Rohre des Rohrrippenblocks über die gesamte Länge des Rohrrippenblocks bzw. der Einlasskammer und der
Auslasskammer mit diesen fluidverbindbar sind, wobei die Rohre dabei einfach gestaltet sein können und einfach mit der Einlasskammer und der
Auslasskammer verbindbar sind.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es auch vorteilhaft, wenn die Rohre derart mit der Einlasskammer fluidverbunden sind, dass die ersten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Einlasskammer münden und dass die Rohre derart mit der Auslasskammer fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Einlasskammer führen und durch die Trennwand in die Auslasskammer münden. Dadurch können die Enden der Rohre jeweils von einer Seite hin zum Sammelkasten geführt werden und sie können durch eine Außenwand des Sammelkastens bzw. durch eine Außenwand und die Trennwand geführt werden, um in die Einlasskammer bzw. in die Auslasskammer geführt zu werden bzw. mit dieser fluidverbunden zu sein.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die Rohre derart mit der Auslasskammer fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Auslasskammer münden und dass die Rohre derart mit der Einlasskammer fluidverbunden sind, dass die ersten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Auslasskammer führen und durch die Trennwand in die Einlasskammer münden. Auch dadurch wird eine einfache bauraumsparende Gestaltung erreicht.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn die Einlasskammer derart ausgebildet ist, dass die Enden der Rohre, die durch die Einlasskammer führen und in die Auslasskammer münden, die Einlasskammer nur teilweise blockieren und eine Fluidströmung um die Enden der Rohre erlaubt oder die Auslasskammer derart ausgebildet ist, dass die Enden der Rohre, die durch die Auslasskammer führen und in die Einlasskammer münden, die Auslasskammer nur teilweise blockieren und eine Fluidströmung um die Enden der Rohre erlaubt. Die Einlasskammer und/oder die Auslasskammer sind dabei derart gestattet, dass sie in Luftströmungsrichtung breiter gestaltet sind als die Rohre, so dass die Rohre den inneren Querschnitt der Einlasskammer und/oder der Auslasskammer nicht vollständig blockieren. Dadurch wird eine geeignete Fluidströmung in der Einlasskammer bzw. in der Auslasskammer erreicht, um das Fluid ein- oder ausströmen zu können.
Auch ist es auch vorteilhaft, dass die Einlasskammer mit einem Einlassanschluss versehen ist zur Einströmung eines Fluids in die Einlasskammer und dass die Auslasskammer mit einem Auslassanschluss versehen ist zur Ausströmung des Fluids aus der Auslasskammer. Dadurch kann die Heizeinrichtung an einen Fluidkreislauf angeschlossen werden, um heißes Fluid durch die Heizeinrichtung strömen zu lassen. Durch Wärmetausch von dem Fluid auf die durch den Rohrrippenblock strömende Luft kann die Luft zur Beheizung eines Kraftfahrzeuginnenraums genutzt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn der Einlassanschluss und der Auslassanschluss an gegenüberliegenden Endbereichen des Sammelkastens angeordnet sind oder dass der Einlassanschluss und der Auslassanschluss an dem gleichen Endbereich des Sammelkastens angeordnet sind oder dass der Einlassanschluss und der Auslassanschluss an einer Oberseite des Sammelkastens angeordnet sind. Dadurch kann die Anschlussanordnung je nach verfügbarem Bau räum und vorgesehener Anschlusskonfiguration der Versorgungsleitungen angepasst werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn in den Rohrrippenblock zumindest ein elektrisch aufheizbares Heizelemente integriert ist, insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch aufheizbaren Heizelementen integriert sind. Dadurch kann neben der Aufheizung der Luft durch das Fluid zusätzlich oder alternativ durch elektrisch aufheizbare Heizelemente erwärmt werden.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das elektrisch aufheizbare Heizelement oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente benachbart zu einem Rippenelement angeordnet ist bzw. sind. Dadurch wird die elektrisch erzeugte Wärme möglichst direkt über die Rippenelemente an die die Rippenelemente durchströmende Luft weitergegeben bzw. übetrtragen. So ist es auch vorteilhaft, wenn das elektrisch aufheizbare Heizelement oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente jeweils zwischen zwei Rippenelementen angeordnet ist bzw. sind. Dadurch kann eine effektive Wärmeübertragung an die Luft erreicht werden, weil die Wärme beidseitig an ein Rippenelement abgegeben werden kann.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn das elektrisch aufheizbare Heizelement oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente benachbart zu einem Rohr angeordnet ist bzw. sind. Dadurch kann das Rohr und damit auch das durch das Rohr strömende Fluid durch das elektrisch aufheizbare Element erwärmt werden. Dadurch wird die Wärmeabgabe über die Rippen erhöht, weil die Temperatur des Fluids ansteigt,
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das elektrisch aufheizbare Heizelement oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente jeweils zwischen zwei Rohren angeordnet ist bzw. sind. Damit kann der Wärmeübergang auf das Fluid verbessert werden.
Gemäß einem Gedanken der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Rohre U- förmig ausgebildet sind und einen einlassseitigen Rohrschenkel und einen auslassseitigen Rohrschenkel aufweisen. Der einlassseitige Rohrschenkel kommuniziert mit der Einlasskammer und der auslassseitige Rohrschenkel kommuniziert dabei mit der Auslasskammer, Diese Rohre lassen sich gut herstellen und sie können gut zu einem ebenen Rohrrippenblock verbaut werden. Dadurch, dass die Rohre eine eigene Umlenkung aufweisen, wird das Temperaturprofil der den Rohrrippenblock durchströmenden Luft relativ homogen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn ein elektrisch aufheizbares Heizelement oder dass die oder alle elektrisch aufheizbaren Heizelemente benachbart zu einem einlassseitigen Rohrschenkel und/oder zu einem auslassseitigen Rohrschenkel angeordnet ist bzw. sind. Dann kann das durch die Rohre strömende Fluid von der Einlasskammer und/oder zu der Auslasskammer strömend erwärmt werden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn ein elektrisch aufheizbares Heizelement oder dass die oder alle elektrisch aufheizbaren Heizelemente zwischen zwei einlassseitigen Rohrschenkeln angeordnet ist bzw. sind. Dadurch wird das Fluid schnell erwärmt, welches durch die Rohre strömt und kann die Wärme wieder gut an die Luft abgeben. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken ist es günstig, wenn ein elektrisch aufheizbares Heizelement oder wenn die oder alle elektrisch aufheizbaren Heizelemente zwischen zwei auslassseitigen Rohrschenkeln angeordnet ist bzw. sind. Dadurch wird das Fluid ebenso weiter erwärmt, welches durch die Rohre strömt und kann die Wärme anschließend wieder gut an die Luft abgeben.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die elektrisch aufheizbaren Heizelemente über eine Brücke miteinander verbunden sind, wobei die Brücke insbesondere auf der dem Sammelkasten gegenüberliegenden Seite des Rohrrippenblocks angeordnet ist. Dadurch können die Rohre mit der Brücke zusammen verbaut werden und gegebenenfalls eine bauliche Einheit einer elektrischen Zuheizung bilden. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Brücke eine elektronische Steuereinheit aufweist zur Steuerung der elektrisch aufheizbaren Heizelemente.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende
Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage mehrerer
Ausführungsbeispiele anhand der Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtung,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der
Figur 1 ,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der
Figur 1 ,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung, Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung, Fig. 8 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung, und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figuren 1 , 2 und 3 zeigen in verschiedenen Ansichten ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinhchtung 1 . Die Figur 1 zeigt die Heizeinrichtung 1 in einer Seitenansicht und die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils einen Teilschnitt der Figur 1 gemäß Linie A-A bzw. gemäß der Linie ß-B. Die Heizeinrichtung 1 weist einen Rohrrippenblock 2 und einen Sammelkasten 3 auf. Der Sammelkasten 3 ist entlang der Längsrichtung L des Rohrrippenblocks 2 an einer Seite des Rohrrippenblocks 2 angeordnet. Dabei ist die Längsrichtung L auch die Längsrichtung des Sammelkastens 3.
Der Sammelkasten 3 ist mittels einer Trennwand 4 in eine Einlasskammer 5 und in eine Auslasskammer 6 unterteilt Dabei verläuft die Trennwand 4 in Richtung der Längsrichtung L und ist in einer horizontalen Richtung
ausgerichtet, so dass der Sammelkasten 3 in eine dem Rohrrippenblock 2 benachbarte Kammer und in eine dem Rohrrippenblock 2 abgewandte
Kammer unterteilt ist. Die dem Rohrrippenblock 2 benachbarte Kammer ist auf ihrer vollen Länge zwischen dem Rohrippenblock 2 und der dem
Rohrrippenblock abgewandten Kammer angeordnet.
Der Rohrrippenblock 2 weist eine Mehrzahl von Rohren 7 und von
Rippenelementen 8 auf. Die Rohre 7 und die Rippenelemente 8 bilden den Rohrrippenblock 2 und sie sind gemäß Figur 1 in einer geschichteten
Anordnung angeordnet, so dass die Rohre 7 und die Rippenelemente 8 derart benachbart angeordnet sind, dass sich jeweils die Rohre 7 und die
Rippenelemente 8 in Längsrichtung L abwechseln. Man erkennt in Figur 1 , dass ein Rippenelement 8 jeweils zwischen zwei Rohren 7 angeordnet ist. Dabei könnten auch noch randseitige Rippenelemente angeordnet sein, die benachbart zu den Randrohren 9 angeordnet wären.
Auch ist in der Figur 1 zu erkennen, dass beiderseits der Rohre 7, bis auf die beiden Randrohre 9, jeweils benachbart dazu ein Rippenelement 8
angeordnet ist.
Die Rohre 7 sind bevorzugt als Flachrohre ausgebildet, deren Breitenrichtung in Luftströmungsrichtung LR, also in die Bildebene hinein, ausgerichtet ist. So kann die Luft an den Rohren 7 entlang ihrer Breitenrichtung strömen. Die Rohre 7 sind derart gebogen, dass jeweils ein erstes Ende 10 eines Rohrs 7 in die Einlasskam mer 5 führt und mit dieser fluidverbunden ist und jeweils ein zweites Ende 1 1 eines Rohrs 7 in die Auslasskammer 6 führt und mit dieser fluidverbunden ist. Das Ende 10 wird durch Öffnungen 12 in der Au ßenwand 13 des Sammelkastens 3 geführt und fluiddicht abgedichtet. Das Ende 1 1 wird sowohl durch Öffnungen 12 in der Außenwand 13 als auch durch Öffnungen 14 in der Trennwand 4 geführt und jeweils an den Öffnungen 12, 1 4 fluiddicht abgedichtet. Die Figur 2 zeigt die Anordnung eines Endes 10 in der Einlasskammer 5, in welcher heißes Fluid strömt. Die Enden 10 ragen etwa bis zur Hälfte oder weniger in die Einlasskammer 5 hinein und das Fluid 1 5 strömt in das offene Ende des Rohrs 7 ein. Dabei ist das Rohr 7 durch eine Öffnung 12 in der Au ßenwand 13 in die Einlasskammer 5 geführt. Die Verbindung zwischen der Außenwand 13 und dem Rohr 7 ist im Bereich der Öffnung 12 abgedichtet.
Die Figur 3 zeigt die Anordnung eines Endes 1 1 in der Auslasskammer 6, in welcher zumindest etwas abgekühlteres Fluid strömt. Die Enden 1 1 ragen etwa bis zur Hälfte oder weniger in die Auslasskammer 6 hinein und das Fluid 15 strömt aus dem offenen Ende des Rohrs 7 aus. Dabei ist das Rohr 7 durch eine Öffnung 12 in der Außenwand 13 und durch eine Öffnung 14 in der Trennwand 4 in die Auslasskammer 6 geführt. Die Verbindung zwischen der Au ßenwand 13 bzw. der Trennwand 4 und dem Rohr 7 ist im Bereich der Öffnung 2 bzw. 14 jeweils abgedichtet.
Die Figur 1 zeigt weiterhin, dass die Rohre 7 U-förmig ausgebildet sind. Die Rohre 7 weisen gegenüber dem Sammelkasten eine Umlenkung 16 auf. Die Rohre 7 sind in Längsrichtung benachbart zueinander angeordnet, so dass die Umlenkungen 1 6 der einzelnen Rohre 7 ebenfalls benachbart zueinander angeordnet sind. Der Rohrrippenblock 2 weist dabei also nur einen
Sammelkasten 3 auf, wobei an der dem Sammelkasten 3 gegenüberliegenden Seite des Rohrrippenblocks 2 die Umlenkungen 16 der Rohre 7 angeordnet sind. Dabei sind die Rohre 7 auch derart angeordnet, dass das erste und das zweite Ende 10, 1 1 eines jeweiligen Rohres 7 in einer Längsrichtung L des Rohrrippenblocks 2 benachbart zueinander angeordnet sind.
In Figur 1 ist zu erkennen, dass die Anordnung der Rohre in Längsrichtung gleich ist. Dies bedeutet, dass das einlassseitige Ende 10 von rechts nach links vor dem auslassseitigen Ende 1 1 angeordnet ist. Die Rohre 7 bilden dabei eine Reihe entsprechend gleich angeordneter Rohre 7. So sind jeweils zwei einlassseitige Enden 10 durch ein auslassseitiges Ende 1 1 voneinander getrennt. Gleiches gilt für die auslassseitigen Enden.
Weiterhin ist in Figur 1 zu erkennen, dass zumindest einzelne der
Rippenelemente 8 oder alle der Rippenelemente 8 derart angeordnet sind, dass sie mit zumindest einem der Rohre 7 verbunden sind. Dabei bedeutet verbunden, dass die Rippenelemente 8 in thermischem Kontakt zu den Rohren 7 sind. Vorteilhaft sind die Rippenelemente 8 mit den Rohren verlötet oder verklebt o.a. In Figur 1 ist weiterhin zu erkennen, dass die Einlasskammer 5 und die
Auslasskammer 6 parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Die
Einlasskammer 5 oder die Auslasskammer 6 ist auf der dem Rohrrippenblock 2 zugewandten Seite des Sammelkastens 3 angeordnet und entsprechend ist die Auslasskammer 6 oder die Einlasskammer 5 auf der dem Rohrrippenblock 2 abgewandten Seite des Sammelkastens 3 angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Einlasskammer 5 dem Rohrrippenblock 2 benachbart angeordnet ist.
Die Figur 1 zeigt, dass die Rohre 7 derart mit der Einlasskammer 5
fluidverbunden sind, dass die ersten Enden 10 der Rohre 7 durch eine Wand 13 des Sammelkastens 3 in die Einlasskammer 5 münden und dass die Rohre 7 derart mit der Auslasskammer 6 fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden 1 1 der Rohre 7 durch die Wand 13 des Sammelkastens 3 in die
Einlasskammer 5 führen und durch die Trennwand 4 in die Auslasskammer 6 münden. Die Wand 13 ist dabei eine Außenwand des Sammelkastens 3, die an den Rohrrippenblock angrenzt.
Alternativ kann es auch sein, wenn die Rohre derart mit der Auslasskammer fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Auslasskammer münden und dass die Rohre derart mit der Einlasskammer fluidverbunden sind, dass die ersten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Auslasskammer führen und durch die Trennwand in die Einlasskammer münden. Dabei ist die Auslasskammer 6 benachbart zum Rohrrippenblock angeordnet. Die Figuren 2 und 3 zeigen, dass die Einlasskammer 5 derart ausgebildet ist, dass die Enden 1 1 der Rohre, die durch die Einlasskammer 5 führen und in die Auslasskammer 6 münden, die Einlasskammer 5 nur teilweise blockieren und eine Fluidströmung um die Enden der Rohre erlauben. Die
Einlasskammer 5 ist, in Luftströmungsrichtung LR, breiter ausgebildet als die Enden 1 1 der Rohre 7, so dass seitlich, insbesondere beiderseits, vorbei an den Rohren 7 eine Fluidströmung möglich ist.
Wenn die Auslasskammer benachbart zum Rohrrippenblock angeordnet ist, ist es alternativ auch vorteilhaft, wenn die Auslasskammer derart ausgebildet ist, dass die Enden der Rohre, die durch die Auslasskammer führen und in die Einlasskammer münden, die Auslasskammer nur teilweise blockieren und eine Fluidströmung um die Enden der Rohre erlaubt.
Die Figur 1 zeigt weiterhin, dass die Heizeinrichtung 1 einen Einlassanschluss 17 und einen Auslassanschluss 18 aufweist. Die Einlasskammer 5 ist mit dem Einlassanschluss 17 versehen zur Einströmung eines Fluids 15 in die Einlasskammer 5, Die Auslasskammer 6 ist mit dem Auslassanschluss 18 versehen zur Ausströmung des Fluids aus der Auslasskammer 6.
Gemäß Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der
Einlassanschluss 17 und der Auslassanschluss 18 an gegenüberliegenden Endbereichen des Sammelkastens 3, in Längsrichtung L betrachtet, angeordnet sind. Dabei weisen der Einlassanschluss und/oder der
Auslassanschluss insbesondere als Anschlussstutzen optional und vorteilhaft in Richtung der Längsrichtung L.
Alternativ kann es auch sein, dass der Einlassanschluss 17 und der
Auslassanschluss 18 an dem gleichen Endbereich des Sammelkastens angeordnet sind. Dabei weisen der Einlassanschluss 17 und/oder der
Auslassanschluss 18 insbesondere als Anschlussstutzen optional und vorteilhaft in Richtung der Längsrichtung L.
Auch alternativ kann es sein, dass der Einlassanschluss 17 und/oder der Auslassanschluss 18 an einer Oberseite des Sammelkastens angeordnet sind. Dabei weisen der Einlassanschluss 17 und/oder der Auslassanschluss 18, insbesondere als Anschlussstutzen, optional und vorteilhaft senkrecht zur Richtung der Längsrichtung L.
Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Heizeinrichtung 101 . Die Heizeinrichtung 101 ist im Grunde ähnlich aufgebaut, wie die Heizeinrichtung 1 der Figuren 1 bis 3, wobei statt einigen
Rippenelementen 8 der Figur 1 jeweils ein elektrisch aufheizbares
Heizelement 20 zwischen Rohren 107 angeordnet ist.
Die Figur 4 zeigt eine Heizeinrichtung 101 in einer Seitenansicht. Die
Heizeinrichtung 101 weist einen Rohrrippenblock 102 und einen
Sammelkasten 103 auf. Der Sammelkasten 103 ist entlang der Längsrichtung L des Rohrrippenblocks 102 an einer Seite des Rohrrippenblocks 102 angeordnet. Dabei ist die Längsrichtung L auch die Längsrichtung des
Sammelkastens 103, Der Sammelkasten 103 ist mittels einer Trennwand 104 in eine Einlasskammer 105 und in eine Auslasskammer 106 unterteilt. Dabei verläuft die Trennwand 104 in Richtung der Längsrichtung L und sie ist in einer horizontalen Richtung ausgerichtet, so dass der Sammelkasten 103 in eine dem Rohrrippenblock 102 benachbarte Kammer, siehe 105, und in eine dem Rohrrippenblock 102 abgewandte Kammer, siehe 106, unterteilt ist. Die dem Rohrrippenblock 1 02 benachbarte Kammer, siehe 105, ist auf ihrer vollen Länge zwischen dem Rohrippenblock 102 und der dem Rohrrippenblock 102 abgewandten Kammer, siehe 106, angeordnet.
Der Rohrrippenblock 102 weist eine Mehrzahl von Rohren 107 und von Rippenelementen 108 auf, wobei in dem Rohrrippenblock 102 auch elektrisch aufheizbare Heizelemente 120 angeordnet sind, die statt Rippenelementen zwischen Paaren von Rohren 107 angeordnet sind. Die Rohre 107, die Heizelemente 120 und die Rippenelemente 108 bilden den Rohrrippenbtock 102 und sie sind gemäß Figur 4 in einer geschichteten Anordnung
angeordnet, so dass die Rohre 107 und die Rippenelemente 108 bzw. die Rohre 107 und die Heizelemente 120 derart benachbart angeordnet sind, dass sich jeweils die Rohre 107 und die Rippenelemente 1 08 bzw. die Rohre 107 und die Heizelemente 1 20 in Längsrichtung L abwechseln. Man erkennt in Figur 4, dass ein Rippenelement 108 jeweils zwischen zwei Rohren 107 angeordnet ist. Auch die Heizelemente 1 20 sind zwischen zwei Rohren 107 angeordnet. Dabei könnten auch noch randseitige Rippenelemente
angeordnet sein, die benachbart zu den Randrohren 109 angeordnet wären.
Auch ist in der Figur 4 zu erkennen, dass beiderseits der Rohre 107, bis auf die beiden Randrohre 1 09, jeweils benachbart dazu ein Rippenelement 108 und/oder ein Heizelement 120 angeordnet ist. Die Rohre 107 sind bevorzugt als Flachrohre ausgebildet, deren
Breitenrichtung in Luftströmungsrichtung LR, also in die Bildebene hinein, ausgerichtet ist. So kann die Luft an den Rohren 107 entlang ihrer
Breitenrichtung strömen.
Die Rohre 107 sind derart gebogen, insbesondere U-förmig, dass jeweils ein erstes Ende 1 10 eines Rohrs 107 in die Einlasskammer 105 führt und mit dieser fluidverbunden ist und jeweils ein zweites Ende 1 1 1 eines Rohrs 107 in die Auslasskammer 106 führt und mit dieser fluidverbunden ist. Das Ende 1 10 wird durch Öffnungen 1 12 in der Au ßenwand 1 1 3 des Sammelkastens 103 geführt und fluiddicht abgedichtet. Das Ende 1 1 1 wird sowohl durch
Öffnungen 1 12 in der Au ßenwand 13 als auch durch Öffnungen 1 14 in der Trennwand 104 geführt und jeweils an den Öffnungen 1 1 , 1 14 fluiddicht abgedichtet.
Die Anordnung der Rohre 107 ist ebenso, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, siehe also die dortige Beschreibung.
Die Figur 4 zeigt, dass die Rohre 107 U-förmig ausgebildet sind. Die Rohre 107 weisen gegenüber dem Sammelkasten 103 eine Umlenkung 1 16 auf. Die Rohre 107 sind in Längsrichtung benachbart zueinander angeordnet, so dass die Umlenkungen 1 16 der einzelnen Rohre 107 ebenfalls benachbart zueinander angeordnet sind. Der Rohrrippenblock 102 weist dabei also nur einen Sammelkasten 103 auf, wobei an der dem Sammelkasten 103 gegenüberliegenden Seite des Rohrrippenblocks 1 02 die Umlenkungen 1 16 der Rohre 107 angeordnet sind. Dabei sind die Rohre 1 07 auch derart angeordnet, dass das erste und das zweite Ende 1 10, 1 1 1 eines jeweiligen Rohres 107 in einer Längsrichtung L des Rohrrippenblocks 102 benachbart zueinander angeordnet sind. Dabei wechseln sich die Enden 1 10 und 1 1 1 in Längsrichtung ab. In Figur 4 ist auch zu erkennen, dass die Anordnung der Rohre 107 in
Längsrichtung L gleich ist. Dies bedeutet, dass das einlassseitige Ende 1 10 von rechts nach links vor dem auslassseitigen Ende 1 1 1 angeordnet ist. Die Rohre 107 bilden dabei eine Reihe entsprechend gleich angeordneter Rohre 107. So sind jeweils zwei einlassseitige Enden 1 10 durch ein auslassseitiges Ende 1 1 1 voneinander getrennt. Gleiches gilt für die auslassseitigen Enden 1 1 1 .
Weiterhin ist in Figur 4 zu erkennen, dass zumindest einzelne der
Rippenelemente 108 oder alle der Rippenelemente 108 derart angeordnet sind, dass sie mit zumindest einem der Rohre 107 verbunden sind. Dabei bedeutet verbunden, dass die Rippenelemente 108 in thermischem Kontakt zu den Rohren 107 sind. Vorteilhaft sind die Rippenelemente 108 mit den Rohren verlötet oder verklebt o.ä.
Weiterhin ist in Figur 4 zu erkennen, dass zumindest einzelne der
Heizelemente 120 oder alle der Heizelemente 120 derart angeordnet sind, dass sie mit zumindest einem der Rohre 107 verbunden sind. Dabei bedeutet verbunden, dass die Heizelemente 120 in thermischem Kontakt zu den Rohren 107 sind. Vorteilhaft sind die Heizelemente 120 mit den Rohren verlötet oder verklebt o.ä.
In Figur 4 ist weiterhin zu erkennen, dass die Einlasskammer 105 und die Auslasskammer 106 parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Die Einlasskammer 105 oder die Auslasskammer 106 ist auf der dem
Rohrrippenblock 102 zugewandten Seite des Sammelkastens 103 angeordnet und entsprechend ist die Auslasskammer 106 oder die Einlasskammer 105 auf der dem Rohrrippenblock 102 abgewandten Seite des Sammelkastens 103 angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Einlasskammer 105 dem Rohrrippenblock 102 benachbart angeordnet ist. Die Figur 4 zeigt weiterhin, dass die Rohre 107 derart mit der Einlasskammer
105 fluidverbunden sind, dass die ersten Enden 1 10 der Rohre 107 durch eine Wand 1 3 des Sammelkastens 103 in die Einlasskammer 105 münden und dass die Rohre 107 derart mit der Auslasskammer 106 fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden 1 1 1 der Rohre 107 durch die Wand 1 13 des
Sammelkastens 103 in die Einlasskammer 105 führen und durch die
Trennwand 104 in die Auslasskammer 106 münden. Die Wand 1 13 ist dabei eine Außenwand des Sammelkastens 103, die an den Rohrrippenblock 102 angrenzt.
Alternativ kann es auch sein, wenn die Rohre derart mit der Auslasskammer fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Auslasskammer münden und dass die Rohre derart mit der Einlasskammer fluidverbunden sind, dass die ersten Enden der Rohre durch eine Wand des Sammelkastens in die Auslasskammer führen und durch die Trennwand in die Einlasskammer münden. Dabei ist die Auslasskammer 6 benachbart zum Rohrrippenblock angeordnet.
Die Figur 4 zeigt weiterhin, dass die Heizeinrichtung 101 einen
Einlassanschluss 1 17 und einen Auslassanschluss 1 18 aufweist. Die
Einlasskammer 105 ist mit dem Einlassanschluss 17 versehen zur
Einströmung eines Fluids 1 15 in die Einlasskammer 105. Die Auslasskammer
106 ist mit dem Auslassanschluss 1 18 versehen zur Ausströmung des Fluids aus der Auslasskammer 106.
Gemäß Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der
Einlassanschluss 1 17 und der Auslassanschluss 1 18 an gegenüberliegenden Endbereichen des Sammelkastens 103, in Längsrichtung L betrachtet, angeordnet sind. Dabei weisen der Einlassanschluss 1 17 und/oder der Auslassanschluss 1 18 insbesondere als Anschlussstutzen optional und vorteilhaft in Richtung der Längsrichtung L. Alternativ kann es auch sein, dass der Einlassanschluss 1 1 7 und der
Äuslassanschluss 1 18 an dem gleichen Endbereich des Sammelkastens 103 angeordnet sind. Dabei können der Einlassanschluss 1 17 und/oder der Äuslassanschluss 1 18 insbesondere als Anschlussstutzen optional und vorteilhaft in Richtung der Längsrichtung L weisen. Auch alternativ kann es vorteilhaft sein, dass der Einlassanschluss 1 17 und/oder der
Äuslassanschluss 1 18 an einer Oberseite 121 des Sammelkastens angeordnet sind. Dabei können der Einlassanschluss 1 1 7 und/oder der Äuslassanschluss 1 18, insbesondere als Anschlussstutzen, optional und vorteilhaft senkrecht zur Richtung der Längsrichtung L ausgerichtet sein.
Die Figur 4 zeigt weiterhin, dass die elektrischen aufheizbaren Heizelemente 120 zwischen jeweils zwei Rohren 107 angeordnet sind, wobei das elektrisch aufheizbare Heizelement 120 dabei zwischen einem einlassseitigen
Rohrschenke! 122 und einem auslassseittgen Rohrschenkel 123 des Rohrs angeordnet ist.
Dabei ist das U -form ige Rohr 107 unterteilt in einen einlassseitigen
Rohrschenkel 122 und in einen auslassseitigen Rohrschenkel 123 und die Umlenkung 1 16.
Vorteilhaft sind in den Rohrrippenblock 102 zumindest ein elektrisch aufheizbares Heizelement 120 integriert, insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch aufheizbaren Heizelementen 120.
Die Figur 4 zeigt, dass die elektrisch aufheizbaren Heizelemente 1 0 über eine Brücke 130 miteinander verbunden sind. Dabei liegt die Brücke 130 vorteilhaft und optional auf der dem Sammelkasten 103 gegenüberliegenden Seite des Rohrrippenblocks 102. Gemäß einem erfindungsgemäßen Gedanken kann die Brücke 130 bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine elektronische Steuereinheit aufweisen zur Steuerung der elektrisch aufheizbaren Heizelemente 120. Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 201 , die im Wesentlichen der Heizeinrichtung 101 der Figur 4 entspricht, weshalb auf die diesbezügliche Beschreibung vollständig Bezug genommen wird. Bei der Heizeinrichtung 201 sind die elektrisch aufheizbaren Heizelemente 220 jedoch nicht zwischen zwei Rohren sondern zwischen jeweils zwei Rippenelementen 208 angeordnet. Dadurch kann die Luft, die durch den Rohrrippenblock 202 strömt, schneller aufgeheizt werden.
Auch ist in Figur 5 zu erkennen, dass der Einlassanschluss 21 7 und der Auslassanschluss 218 an der gleichen Seite des Sammelkastens 203 angeordnet sind. Dies kann jedoch auch anderweitig ausgebildet sein, wie es beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist.
Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 301 , die im Wesentlichen der Heizeinrichtung 201 der Figur 5 entspricht. Dabei ist allerdings zu erkennen, dass der Einlassanschluss 31 7 und der Auslassanschluss 318 an entgegengesetzten Seiten des
Sammelkastens 303 angeordnet sind.
Die Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeisptel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 401 , die im Wesentlichen der Heizeinrichtung 201 der Figur 5 entspricht. Dabei ist allerdings zu erkennen, dass der Einlassanschluss 41 7 und der Auslassanschluss 418 an der Oberseite des Sammelkastens 403 angeordnet sind. Dabei ragt der Auslassanschluss durch die Wand 440 in die Auslasskammer 406. Auch ragt der Einlassanschluss durch die Wand 440 und durch die Trennwand 404 in die Einlasskammer 405. Die Figuren 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer
Heizeinrichtung 501 bzw, 601 , die dem Ausführungsbeispiel der
Heizeinrichtung 101 der Figur 4 im Wesentlichen gleich sind, wobei die
Anordnung der elektrisch aufheizbaren Heizelemente 520, 820 relativ zu den Rohren 507, 607 variiert.
Die Figur 8 zeigt, dass das U-förmige Rohr 507 unterteilt ist in einen einlassseitigen Rohrschenkel 522 und in einen auslassseitigen Rohrschenkel 523 und die Umlenkung 516, Die elektrisch aufheizbaren Heizelemente 520 sind zwischen jeweils zwei Rohren 507 angeordnet, wobei das elektrisch aufheizbare Heizelement 520 dabei zwischen zwei einlassseitigen
Rohrschenkeln 522 angeordnet ist.
Die Figur 9 zeigt, dass das U-förmige Rohr 607 unterteilt ist in einen einlassseitigen Rohrschenkel 622 und in einen auslassseitigen Rohrschenkel 623 und die Umlenkung 616. Die elektrisch aufheizbaren Heizelemente 620 sind zwischen jeweils zwei Rohren 607 angeordnet, wobei das elektrisch aufheizbare Heizelement 520 dabei zwischen zwei auslassseitigen
Rohrschenkeln 623 angeordnet ist.
Die Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung 701 , die dem Ausführungsbeispiel der Heizeinrichtung 601 der Figur 9 im
Wesentlichen gleich sind, wobei die Anordnung der elektrisch aufheizbaren Heizelemente 720 relativ zu den Rohren 707 variiert.
Die Figur 10 zeigt, dass das U-förmige Rohr 707 unterteilt ist in einen einlassseitigen Rohrschenkel 722 und in einen auslassseitigen Rohrschenkel 723 und die Umlenkung 716. Die elektrisch aufheizbaren Heizelemente 720 sind zwischen jeweils einem Rohr 707, wie dem auslassseitigen Rohrschenkel 723, und einem Rippenelement 708 angeordnet.

Claims

Patentansprüche
Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) mit einem Sammelkasten (3, 103, 203, 303, 403) und mit einem Rohrrippenblock {2, 102, 202), wobei der Sammelkasten (3, 103, 203, 303, 403) mittels einer Trennwand (4, 104, 404) in eine Einlasskammer {5, 105, 405) und eine Auslasskammer (6, 106, 406) unterteilt ist, wobei der Rohrrippenblock (2, 102, 202) eine Mehrzahl von Rohren (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) und Rippenelementen {8, 108, 208, 708) aufweist, wobei die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) derart gebogen sind, dass jeweils ein erstes Ende (10, 1 10) eines Rohrs (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) in die Einlasskammer (5, 105, 405) führt und mit dieser fluidverbunden ist und jeweils ein zweites Ende (1 1 , 1 1 1 ) eines Rohrs (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) in die Auslasskammer (6, 106, 406) führt und mit dieser fluidverbunden ist, wobei zumindest einzelne der Rippenelemente (8, 108, 208, 708) derart angeordnet sind, dass sie mit zumindest einem der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) verbunden sind, wobei das erste und das zweite Ende (10, 1 10; 1 1 , 1 1 1 ) eines jeweiligen Rohres (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) in einer Längsrichtung des Rohrrippenblocks (2, 102, 202) benachbart zueinander angeordnet sind.
Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasskammer (5, 105, 405) und die Auslasskammer (6, 106, 406) parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, wobei die Einlasskammer (5, 105, 405) oder die Auslasskammer (6, 106, 406) auf der dem Rohrrippenblock (2, 102, 202) zugewandten Seite des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) angeordnet ist und die Auslasskammer (6, 106, 406) oder die Einlasskammer (5, 105, 405) auf der dem Rohrrippenblock (2, 102, 202) abgewandten Seite des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) angeordnet ist.
Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) derart mit der Einlasskammer (5, 105, 405) fluidverbunden sind, dass die ersten Enden (10, 1 10) der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) durch eine Wand (13, 1 13) des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) in die Ein lasskam mer (5, 105, 405) münden und dass die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) derart mit der Auslasskammer (6,
106, 406) fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden der Rohre (7, 9,
107, 109, 507, 607, 707) durch eine Wand (13, 1 13) des Sammelkastens in die Einlasskammer (5, 105, 405) führen und durch die Trennwand (4, 104, 404) in die Auslasskammer (6, 106, 406) münden.
Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) derart mit der Auslasskammer (6, 106, 406) fluidverbunden sind, dass die zweiten Enden der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) durch eine Wand (13, 1 13) des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) in die Auslasskammer (6, 106, 406) münden und dass die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) derart mit der Einlasskammer (5, 105, 405) fluidverbunden sind, dass die ersten Enden (10, 1 10) der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) durch eine Wand (13, 1 13) des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) in die Auslasskammer (6, 106, 406) führen und durch die Trennwand (4, 1 04, 404) in die Einlasskammer (5, 105, 405) münden.
Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasskammer (5, 105, 405) derart ausgebildet ist, dass die Enden (10, 1 10; 1 1 , 1 1 1 ) der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707), die durch die Einlasskammer (5, 105, 405) führen und in die Auslasskammer (6, 106, 406) münden, die Einlasskammer (5, 105, 405) nur teilweise blockieren und eine Fluidströmung um die Enden (10, 110; 11, 111) der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) erlaubt oder die Auslasskammer (6, 106, 406) derart ausgebildet ist, dass die Enden (10, 110; 11, 111) der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707), die durch die Auslasskammer (6, 106, 406) führen und in die Einlasskammer (5, 105, 405) münden, die Auslasskammer (6, 106, 406) nur teilweise blockieren und eine Fluidströmung um die Enden (10, 110; 11, 111) der Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) erlaubt.
Heizeinrichtung (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einlasskammer (5, 105, 405) mit einem Einlassanschluss (17, 117, 217, 317, 417) versehen ist zur Einströmung eines Fluids (15, 115) in die Einlasskammer (5, 105, 405) und dass die Auslasskammer (6, 106, 406) mit einem Auslassanschluss (18, 118, 218, 318, 418) versehen ist zur Ausströmung des Fluids (15, 115) aus der Auslasskammer (6, 106, 406).
Heizeinrichtung (1, 101, 201 , 301, 401, 501, 601, 701) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Einlassanschluss (17, 117, 217, 317, 417) und der Auslassanschluss (18, 118, 218, 318, 418) an gegenüberliegenden Endbereichen des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) angeordnet sind oder dass der Einlassanschluss (17, 117, 217, 317, 417) und der Auslassanschluss (18, 118, 218, 318, 418) an dem gleichen Endbereich des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) angeordnet sind oder dass der Einlassanschluss (17, 117, 217, 317, 417) und der Auslassanschluss (18, 118, 218, 318, 418) an einer Oberseite des Sammelkastens (3, 103, 203, 303, 403) angeordnet sind.
Heizeinrtchtung (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rohrrippenblock (2, 102, 202) zumindest ein elektrisch aufheizbares
Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) integriert ist, insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch aufheizbaren Heizelementen (120, 2.20, 520, 620, 720) integriert sind.
9. Heizeinrichtung {1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch aufheizbare Heizelement (120, 220, 520, 620, 720) oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) benachbart zu einem Rippenelement (8, 108, 208, 708) angeordnet ist bzw. sind.
10. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 30 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch aufheizbare Heizelement (1 20, 220, 520, 620, 720) oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) jeweils zwischen zwei
Rippenelement (8, 108, 208, 708) angeordnet ist bzw. sind.
1 1 . Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch aufheizbare Heizelement (120, 220, 520, 620, 720) oder die elektrisch aufheizbaren
Heizelemente (120. 220, 520, 620, 720) benachbart zu einem Rohr (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) angeordnet ist bzw. sind.
12. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 8 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch auf heizbare
Heizelement (120, 220, 520, 620, 720) oder die elektrisch aufheizbaren Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) jeweils zwischen zwei Rohren (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) angeordnet ist bzw. sind. 13. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (7, 9, 107, 109, 507, 607, 707) u-förmig ausgebildet sind und einen einlassseitigen Rohrschenkel (122, 522, 622, 722) und einen auslassseitigen Rohrsehenkel (123, 523, 623, 723) aufweisen.
14. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch aufheizbares
Heizelement {120, 220, 520, 620, 720) oder dass die oder alle elektrisch aufheizbaren Hetzelemente (120, 220, 520, 620, 720) benachbart zu einem einlassseitigen Rohrschenkel (122, 522, 622, 722) und/oder zu einem auslassseitigen Rohrschenkel (1 3, 523, 623, 723) angeordnet ist bzw. sind.
15. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch aufheizbares Heizelement (120, 220, 520, 620, 720) oder dass die oder alte elektrisch aufheizbaren Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) zwischen zwei einlassseitigen Rohrschenkeln (1 22, 522, 622, 722) angeordnet ist bzw. sind. 6. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch aufheizbares
Heizelement (120, 220, 520, 620, 720) oder dass die oder alle elektrisch aufheizbaren Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) zwischen zwei auslassseitigen Rohrschenkeln (123, 523, 623, 723) angeordnet ist bzw. sind.
1 7. Heizeinrichtung (1 , 101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch aufheizbaren Heizelemente (120, 220, 520, 620, 720) über eine Brücke (130) miteinander verbunden sind, wobei die Brücke (130) auf der dem Sammelkasten (3, 103, 203, 303, 403) gegenüberliegenden
Seite des Rohrrippenblocks (2, 102, 202) angeordnet ist.
18. Heizeinrichtung (1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (130) eine elektronische Steuereinheit aufweist zur Steuerung der elektrisch aufheizbaren Heizelemente {120, 220, 520, 620, 720).
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