DE102022205703A1

DE102022205703A1 - Elektrische Heizeinrichtung für ein Heizsystem

Info

Publication number: DE102022205703A1
Application number: DE102022205703.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Daniel; Jens Richter; Christoph Walter
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2023-12-14
Also published as: CN117167976A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (1) für ein Heizsystem (40). Die Heizeinrichtung (1) umfasst ein Gehäuse (3), welches einen Gehäuseinnenraum (2) umgibt. Im Gehäuseinnenraum ist ein elektrischer Heizer (4) angeordnet. Der Heizer umfasst ein Heizergehäuse (7) mit einem oberen und mit einem unteren Heizergehäuseteil (7a, 7b), vorzugsweise aus einem Metall. Das Heizergehäuse umgibt einen Heizergehäuseinnenraum (5). Der Heizergehäuseinnenraum (5) des Heizers (4) bildet also einen Teil des Gehäuseinnenraums (2) der Heizeinrichtung (1). Im Heizergehäuseinnenraum (5) ist ein elektrisch bestrombares Heizelement (8) zum Beheizen des Heizergehäuses (7) angeordnet. Dabei ist das Heizergehäuse (7) im Gehäuseinnenraum (2) zumindest abschnittsweise im Abstand zum Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1) angeordnet, so dass wenigstens ein zwischen dem Heizergehäuse (7) und dem Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1) gebildeter Zwischenraum (6) wenigstens einen von dem Fluid durchströmbaren Fluidpfad (20) ausbildet, der wiederum zumindest abschnittsweise von dem beheizbaren Heizergehäuse (7) begrenzt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung für ein Heizsystem sowie ein Heizsystem mit einer solchen Heizeinrichtung.
Elektrische Heizeinrichtungen können in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug mit rein batterieelektrischem Antrieb, dazu verwendet werden, ein Kühlmedium in Form eines Fluids zu erhitzen, welches in einem Fluidkreislauf zirkuliert wird, um Wärme zu transportieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von solchen elektrischen Heizeinrichtungen neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll eine besonders einfach aufgebaute und somit kostengünstig herstellbare elektrische Heizeinrichtung geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, eine elektrische Heizeinrichtung modular mit einem patronen- bzw. kassettenartig ausgebildeten elektrischen Heizer zu realisieren, der in einem Gehäuse der Heizeinrichtung thermisch an das zu erhitzende Fluid gekoppelt werden kann. Besagter Heizer umfasst dabei ein Heizergehäuse, welches von einem im Heizergehäuse angeordneten und elektrisch bestrombaren Heizelement erhitzt werden kann. Das Heizergehäuse ist hierfür so im Gehäuseinnenraum angeordnet, dass es einen von dem Fluid durchströmbaren Fluidpfad begrenzt. Dadurch kann das Fluid durch Wärmeübertragung vom Heizergehäuse auf das Fluid erhitzt werden.
Die hier vorgestellte, erfindungsgemäße Konfiguration erlaubt es insbesondere, den patronen- bzw. kassettenartigen Heizer in Flachbauweise, also im Wesentlichen plattenartig auszubilden. Dadurch wiederum ist es möglich, das im Heizer verbaute Heizelement anwendungsspezifisch durch elektrische PTC-Heizelemente oder aber durch sogenannte Dickschicht-Heizelemente zu realisieren, wobei bei Letzteren eine elektrische Leiterbahn aus einem sogenannten Dickschicht-Material als elektrischer Heizwiderstand fungieren kann, welches ebenso wie ein PTC-Heizelement bei elektrischer Bestromung Wärme erzeugt.
Bei der hier vorgestellten Lösung ist es auch problemlos möglich, zwei oder mehr patronen- bzw. kassettenartigen Heizelemente vorzusehen und auf diese Weise die Heizeinrichtung anwendungsspezifisch mit der gewünschten elektrischen Heizleistung auszustatten. Da besagte PTC-Heizelemente ebenso wie besagte Dickschicht-Heizelemente kostengünstig verfügbar sind, außerdem flexibel verbaut werden können und nur relativ wenig Bauraum erfordern, lässt sich eine Heizeinrichtung mit relativ geringen Herstellungskosten realisieren.
Im Einzelnen umfasst eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum umgibt. Im Gehäuseinnenraum ist ein elektrischer Heizer angeordnet. Der Heizer umfasst ein Heizergehäuse mit einem oberen und einem unteren Heizergehäuseteil, bevorzugt jeweils aus einem Metall. Die Begriffe „oben“ und „unten“ beziehen sich dabei ohne Einschränkung der Allgemeinheit auf eine mögliche Gebrauchslage der Heizeinrichtung, bei welcher sich diese Begriffe auf die Schwerkraftrichtung beziehen können. Bei besagter Gebrauchslage ist also das obere Gehäuseteil bzgl. der Schwerkraftrichtung oberhalb des unteren Gehäuseteils angeordnet. Es sind aber auch andere Gebrauchslage denkbar, bei welchen dies nicht gilt, beispielsweise bei einer horizontalen Anordnung, bei welcher das obere und das untere Gehäuseteil quer zur Schwerkraftrichtung nebeneinander angeordnet sind. Das Heizergehäuse umgibt einen Heizergehäuseinnenraum. Der Heizergehäuseinnenraum des Heizers bildet also einen Teil des Gehäuseinnenraums der Heizeinrichtung. Im Heizergehäuseinnenraum ist ein elektrisch bestrombares Heizelement zum Beheizen des Heizergehäuses angeordnet. Dabei ist das Heizergehäuse im Gehäuseinnenraum zumindest abschnittsweise im Abstand zum Gehäuse angeordnet, so dass wenigstens ein zwischen dem Heizergehäuse und dem Gehäuse der Heizeinrichtung gebildeter Zwischenraum wenigstens einen von dem Fluid durchströmbaren Fluidpfad ausbildet, der wiederum zumindest abschnittsweise von dem beheizbaren Heizergehäuse begrenzt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Heizergehäuseinnenraum wenigstens ein Substrat aus einem elektrisch leitenden Material und mit einer Deckschicht aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet, auf welchem wenigstens eine das Heizelement zumindest teilweise ausbildende elektrisch bestrombare Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist. Das elektrisch leitende Material kann ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, sein. Die Deckschicht kann durch eine Keramik oder ein Glaslot gebildet sein. Ein derart ausgebildetes Substrat mit elektrisch leitfähiger Leiterbahn erlaubt es, einen flächigen Heizwiderstand, der durch das Material der Leiterbahn gebildet wird, zu realisieren. Auf diese Weise wird der zur Verfügung stehende Bauraum in optimaler Weise zur Erzeugung von Wärme genutzt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im Heizergehäuseinnenraum wenigstens ein Substrat aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet, auf welchem wenigstens eine das Heizelement zumindest teilweise ausbildende elektrisch bestrombare Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
Bevorzugt ist oder umfasst das Substrat eine elektrisch isolierende Isolationsschicht, insbesondere eine Keramikschicht.
Besonders bevorzugt kann die Isolationsschicht bzw. die Keramikschicht auf einer dem Heizergehäuseinnenraum zugewandten Innenseite des Heizergehäuses, insbesondere des oberen oder unteren Heizergehäuseteils, angeordnet sein. Bei dieser Variante ist die wenigstens eine Leiterbahn dem Heizergehäuseinnenraum zugewandt auf der Isolationsschicht bzw. Keramikschicht angeordnet. Besagte Isolationsschicht bzw. Keramikschicht kann dadurch ebenso wie die Leiterbahn auf einfache Weise auf dem Heizergehäuse aufgebracht werden. Denkbar ist es insbesondere, die Isolationsschicht bzw. Keramikschicht auf das Heizergehäuse aufzusprühen.
Besonders bevorzugt ist die Isolationsschicht bzw. die Keramikschicht auf einer dem Heizergehäuseinnenraum zugewandten Innenseite des Heizergehäuses, insbesondere des oberen oder unteren Heizergehäuseteils, angeordnet. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform die wenigstens eine Leiterbahn dem Heizergehäuseinnenraum zugewandt auf der Isolationsschicht angeordnet.
Besonders bevorzugt kann das elektrisch leitende Material der wenigstens einen Leiterbahn ein Dickfilmmaterial sein. Ein solches Dickfilmmaterial ermöglicht es, die Leiterbahn mit dem erforderlichen elektrischen ohmschen Widerstand zu versehen, sodass dieser als elektrischer Heizwiderstand fungieren kann. Darüber hinaus ist die Ausbildung der Leiterbahn mithilfe eines Dickfilmmaterials technisch einfach umzusetzen, da das Dickfilm-Material auf einfache Weise, etwa durch thermisches Aufsprühen, auf das Substrat aufgebracht werden kann.
Besonders zweckmäßig kann das Substrat ein bzgl. dem Heizergehäuse separates Bauteil sein, auf welchem die wenigstens eine Leiterbahn angeordnet ist. Dies ermöglicht es, das Substrat mit der Leiterbahn vorzufertigen und erst in einem anschließenden Montageschritt im Heizergehäuse zu montieren. Insbesondere bietet es sich in diesem Fall an, das Substrat plattenartig in Gestalt einer Substratplatte, insbesondere als Keramikplatte, auszubilden. Dies ermöglicht es, vorgefertigte, insbesondere kommerziell erhältliche Substrat- bzw. Keramikplatten, als Substrat zu verwenden. Auf besagte Substratplatte bzw. Keramikplatte kann dann besagte Leiterbahn, insbesondere aus dem Dickschicht-Material, aufgebracht, insbesondere aufgesintert, werden. Besagte Substratplatte bzw. Keramikplatte mit der aufgebrachten bzw. aufgesinterten Leiterbahn kann mittels einer Klebverbindung, insbesondere einer Klebeschicht, die beispielsweise eine Schichtdicke zwischen 50 µm und 100 µm aufweisen kann, am Heizergehäuse, insbesondere am obere oder/und unteren Heizergehäuseteil, befestigt werden. Mit besagten Maßnahmen gehen weitere Kostenvorteile bei der Herstellung der Heizeinrichtung einher.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die wenigstens eine Leiterbahn mäanderartig auf dem Substrat, insbesondere der elektrischen Isolationsschicht, angeordnet. Auf diese Weise kann der für die Leiterbahn zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt werden. Aufgrund der mäanderartigen Ausgestaltung benötigt die Leiterbahn nur zwei elektrische Anschlussenden, die elektrisch mit einem elektrischen Plus- bzw. Minus-Anschluss einer elektrischen Stromversorgung verbunden werden müssen, um die Leiterbahn elektrisch bestromen zu können. Auch diese Eigenschaft vereinfacht den Aufbau des Heizers hinsichtlich seiner dessen elektrischen Verdrahtung in nicht unerheblichem Maße.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Heizelement wenigstens ein elektrisches PTC-Heizelement sein oder umfassen. Solche PTC-Heizelemente sind kommerziell verfügbar, benötigen nur wenig Bauraum und sind außerdem elektrisch einfach zu verdrahten, sodass sie sich ebenfalls als elektrisches Heizelement zur Verwendung in der hier vorgestellten, erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, insbesondere in besagtem patronen- bzw. kassettenartig ausgebildeten Heizer, eignen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind das obere und das untere Heizergehäuseteil des Heizergehäuses an ihrem äußeren Heizergehäuseteil-Rand fluiddicht miteinander verbunden. Besonders bevorzugt kann diese Verbindung eine stoffschlüssige Verbindung, besonders bevorzugt eine Schweißverbindung oder eine Klebverbindung, sein. Somit kann das Heizelement vor dem Einbau in das Gehäuse der Heizeinrichtung vorgefertigt werden. Hierzu können, wie voranstehend erläutert, im Heizergehäuseinnenraum des Heizers besagte Heizelemente, sei es in Form besagter PTC-Heizelemente oder besagter Dickschicht-Heizelemente, vormontiert und erst anschließend im Gehäuse verbaut werden. Auch diese Variante vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, insbesondere, wenn diese zwei oder mehr Heizer umfassen soll.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist das Gehäuse der Heizeinrichtung eine obere Gehäusewandung auf, die bzgl. einer Höhenrichtung der Heizeinrichtung einer unteren Gehäusewandung des Gehäuses gegenüberliegt. Bei dieser Weiterbildung ist das Heizergehäuse bzgl. der Höhenrichtung sowohl im Abstand zur oberen als auch unteren Gehäusewandung des Gehäuses angeordnet, so dass zwischen dem Heizergehäuse, insbesondere dem oberen Heizergehäuseteil, und der oberen Gehäusewandung, wenigstens ein oberer Fluidpfad und zwischen dem Heizergehäuse, insbesondere dem unteren Heizergehäuseteil, und der unteren Gehäusewandung, wenigstens ein unterer Fluidpfad, ausgebildet ist. Durch die Bereitstellung gleich zweier Fluidpfade kann bei optimaler Bauraum-Nutzung die Heizleistung des Heizers merklich erhöht werden.
Besonders zweckmäßig kann das Heizergehäuse zweiteilig ausgebildet sein, wobei dann das obere und das untere Heizergehäuseteil jeweils schalenartig ausgebildet sind. Ein Heizergehäuse, das aus nur zwei (Gehäuse-)teilen besteht, ist technisch besonders einfach herstellbar. Auch ist eine fluiddichte Verbindung der beiden Heizergehäuseteile, vorzugsweise an deren Heizergehäuseteil-Rand, technisch besonders einfach erreichbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist auf einer vom Heizergehäuseinnenraum abgewandten Außenseite des oberen oder/und unteren Heizergehäuseteils eine in den wenigstens einen Fluidpfad hineinragende Rippenstruktur, vorzugsweise aus einem Metall, angeordnet. Mittels besagter Rippenstruktur, welche im Betrieb der Heizeinrichtung von dem zu erhitzenden Fluid umspült wird, kann die Übertragung von Wärme vom elektrischen Heizelement auf das Fluid merklich verbessert werden. Besagte Rippenstruktur, die mehrere Einzelrippen umfassen kann, kann auf das Heizergehäuse aufgeklebt sein. Ein besonders guter thermischer Kontakt mit dem Material des Heizergehäuses, bei welchem es sich bevorzugt ebenfalls um ein Metall handelt, kann durch Befestigung der Rippenstruktur am Heizergehäuse mittels einer Lötverbindung oder Schweißverbindung erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform stützt sich die Rippenstruktur am Gehäuse der Heizeinrichtung ab. Auf diese Weise kann die Rippenstruktur nicht nur zur Verbesserung der thermischen Kopplung zwischen dem elektrischen Heizelement und dem Fluid herangezogen werden, sondern zusätzlich den Heizer bzw. dessen Heizergehäuse mechanisch aussteifen, sodass dessen mechanische Festigkeit verbessert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Heizergehäuse eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Durch diese Durchgangsöffnung hindurch ist bei dieser Ausführungsform wenigstens eine elektrisch mit dem elektrischen Heizelement verbundene, elektrisch leitfähige Stromschiene aus dem Heizergehäuseinnenraum zum elektrischen Anschließen des Heizelements an eine externe elektrische Stromversorgung herausgeführt. Besonders bevorzugt können zwei oder mehr solche Stromschienen vorgesehen sein, die bevorzugt elektrisch getrennt voneinander, also elektrisch gegeneinander isoliert, durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführt sind. Besagte Durchgangsöffnung erlaubt somit einen besonders einfach realisierbaren elektrischen Anschluss des im Heizers-Gehäuseinnenraums angeordneten Heizelements an die externe elektrische Stromversorgung.
Zweckmäßig kann die Durchgangsöffnung mittels einer Abdeckung verschlossen sein. Auf diese Weise wird verhindert, dass durch den im Gehäuse der Heizeinrichtung gebildeten Fluidpfad strömendes Fluid in den Heizergehäuseinnenraum gelangen kann. Bevorzugt kann als Material für die Abdeckung ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere ein elektrisch isolierender Kunststoff, gewählt werden. In diesem Fall bewirkt die Abdeckung auch eine zusätzlich elektrische Isolierung der wenigstens einen durch die Durchgangsöffnung geführten Stromschiene, was sich als besonders vorteilhaft erweist, wenn zwei oder mehr Stromschienen gegeneinander elektrisch isoliert durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführt werden sollen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist auf einer vom Heizergehäuseinnenraum abgewandten Außenseite der Abdeckung ein Dichtungselement, vorzugsweise aus einem Dichtstoff, zur Abdichtung der Durchgangsöffnung angeordnet. Auf diese Weise wird die Dichtigkeit der mittels der Abdeckung verschlossenen Durchgangsöffnung weiter verbessert. Somit kann nahezu ausgeschlossen werden, dass aufgrund von Leckagen Fluid in den Heizergehäuseinnenraum gelangen kann.
Besonders bevorzugt kann die Durchgangsöffnung bzgl. einer Draufsicht auf das Heizergehäuse mittig auf dem Heizergehäuse angeordnet sein. Alternativ dazu ist es auch denkbar, die Durchgangsöffnung im Bereich eines Außenrands des Heizergehäuses vorzusehen. Somit kann die elektrische Verdrahtung des elektrischen Heizelements mithilfe der als elektrische Durchführung fungierenden Durchgangsöffnung flexibel an verschiedene anwendungsspezifische Erfordernisse angepasst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung können wenigstens zwei Heizer, vorzugsweise bzgl. der Höhenrichtung, im Abstand zueinander angeordnet sein, so dass durch den zwischen den beiden Heizern gebildeten Zwischenraum ein weiterer Fluidpfad zum Durchströmen mit dem Fluid gebildet ist. In Weiterbildungen ist es auch denkbar, drei oder mehr solche Heizer im Abstand zueinander im Gehäuseinnenraum anzuordnen, sodass eine entsprechende Anzahl von zusätzlichen Fluidkanälen zwischen diesen Heizern ausgebildet ist. Besagte Weiterbildung erlaubt eine anwendungsspezifische, gleichwohl technisch einfach umsetzbare Anpassung der mittels der Heizeinrichtung bereitstellbaren elektrischen Heizleistung an unterschiedliche anwendungsspezifische Erfordernisse.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist das Gehäuse zweiteilig mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil ausgebildet, wobei vorzugsweise zumindest eines der beiden Gehäuseteile, besonders bevorzugt beide Gehäuseteile, schalenartig ausgebildet ist/sind. Ein Gehäuse mit nur zwei (Gehäuse-)teilen ist technisch besonders einfach herstellbar.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann im Heizergehäuseinnenraum im Bereich einer am Gehäuse der Heizeinrichtung vorhandenen Schraubverbindung zum Befestigen der beiden Gehäuseteile aneinander ein Stabilisierungselement angeordnet sein, welches sich, vorzugsweise in Höhenrichtung, an den beiden Heizergehäuseteilen abstützt. Das Stabilisierungselement kann die Geometrie eines sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Hohlzylinders aufweisen und an seinen beiden bzgl. der Höhenrichtung axialen Enden offen ausgebildet sein. Der Hohlzylinder wird vorzugsweise durch eine Umfangswandung des Stabilisierungselements gebildet. Besonders bevorzugt besteht der Hohlzylinder bzw. das Stabilisierungselement aus dieser Umfangswandung. In der Umfangswandung kann wenigstens ein sich radial erstreckender Durchbruch vorgesehen sein, über welchen ein von der Umfangswandung radial außen begrenzter Innenraum des Stabilisierungselements fluidisch mit dem Heizergehäuseinnenraum kommunizieren kann. Dies ermöglicht es, den Heizergehäuseinnenraum über das bereits montierte Stabilisierungselement mit einem Strukturschaum, beispielsweise einem Silikonschaum, zu befüllen, der als zusätzliche elektrische bzw. thermische Isolation dienen kann. Hierzu kann besagter Strukturschaum durch den Innenraum des bereits im Heizergehäuseinnenraum montierten Stabilisierungselements in den Heizergehäuseinnenraum eingebracht werden. Besagter Innenraum kann auch eine Gewindeschraube durchgreifen, die als Teil der oben genannten Schraubverbindung die beiden Gehäuseteile aneinander fixiert.
Die Erfindung betrifft ferner ein Heizsystem, welches eine voranstehend vorgestellte erfindungsgemäße Heizeinrichtung umfasst. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäß Heizsystem. Das Heizsystem umfasst ein Elektrikgehäuse, welches einen Elektrikgehäuseinnenraum umgibt. Das Heizsystem umfasst außerdem wenigstens eine im Elektrikgehäuseinnenraum angeordnete elektrische oder/und elektronische Komponente, die elektrisch mit dem Heizelement des Heizers der Heizeinrichtung verbunden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems ist das Elektrikgehäuse teilweise durch das Gehäuse der Heizeinrichtung, insbesondere durch eine Gehäusewandung des Gehäuses, gebildet. Diese Variante ist technisch besonders einfach aufgebaut und benötigt entlang der Höhenrichtung besonders wenig Bauraum.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung in einer Explosionsdarstellung,
2 den Heizer der 1 in separater Darstellung,
3 eine Draufsicht auf das obere Heizergehäuseteil des Heizers der 2,
4 eine Abdeckung zum Abdecken einer im Heizergehäuse vorgesehenen Durchgangsöffnung,
5 einen vereinfachten Vertikalschnitt durch den Heizer der 2 und 3 im Bereich der Durchgangsöffnung, in welchem ein im Bereich der jeweiligen Schraubverbindung im Heizergehäuseinnenraum angeordnetes Stabilisierungselement gezeigt ist,
6 das Stabilisierungselement der 5 in separater Darstellung in einem Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung,
7 die erfindungsgemäße Heizeinrichtung in einem Schnitt senkrecht zur Höhenrichtung, so dass das erfindungswesentliche Heizelement der Heizeinrichtung erkennbar ist,
8 in separater perspektivischer Darstellung eine Keramikplatte mit einer darauf aufgebrachten Leiterbahn, die zusammen das Heizelement des Heizers ausbilden,
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung der 7 in einem Vertikalschnitt entlang der Höhenrichtung,
10 in schematischer, stark vereinfachter Darstellung und in einem Vertikalschnitt eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, bei welcher im Gehäuseinnenraum zwei Heizer vorgesehen sind,
11 eine weitere Variante mit nur einem einzigen im Gehäuseinnenraum angeordneten Heizer, bei welcher die Durchgangsöffnung außerdem nicht zentriert, sondern an einem seitlichen Rand des Gehäuses angeordnet ist,
12 in perspektivischer Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Heizsystems.

Die 1 illustriert ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 in einer Explosionsdarstellung. Demnach umfasst die Heizeinrichtung 1 ein Gehäuse 3, welches einen Gehäuseinnenraum 2 umgibt. Im Gehäuseinnenraum 2 ist ein elektrischer Heizer 4 angeordnet. Der Heizer 4 umfasst ein Heizergehäuse 7 mit einem oberen und unteren Heizergehäuseteil 7a, 7b, jeweils aus einem Metall. Die beiden Heizergehäuseteile 7a, 7b liegen einander entlang einer Höhenrichtung H gegenüber. Im Beispielszenario sind das obere und das untere Heizergehäuseteil 7a, 7b des Heizergehäuses 7 an ihrem umlaufenden äußeren Heizergehäuseteil-Rand 7a.1, 7b.1 fluiddicht miteinander verbunden. Diese fluiddichte Verbindung kann eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung oder eine Klebverbindung, sein. Das Heizergehäuse 7 umgibt einen Heizergehäuseinnenraum 5. Der Heizergehäuseinnenraum 5 des Heizers 4 bildet also einen Teil des Gehäuseinnenraums 2 der Heizeinrichtung 1. Der Heizergehäuseinnenraum 5 kann oder vollständig mit einem elektrisch isolierenden Strukturschaum, beispielsweise aus Silikon, befüllt sein (nicht gezeigt). Auch das Gehäuse 3 ist gemäß 1 zweiteilig mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil 3a, 3b ausgebildet. Die beiden Gehäuseteile 3a, 3b können jeweils schalenartig ausgebildet sein. Auch die beiden Gehäuseteile 3a, 3b liegen einander entlang der Höhenrichtung H der Heizeinrichtung 1 gegenüber.
Wie 1 veranschaulicht, sind die beiden Heizergehäuseteile 7a, 7b bzgl. der Höhenrichtung H zwischen den beiden Gehäuseteilen 3a, 3b angeordnet. Des Weiteren weist das Gehäuse 3 der Heizeinrichtung 1 im Beispiel der 1 eine obere Gehäusewandung 10a auf, die bzgl. einer Höhenrichtung H der Heizeinrichtung 1 einer unteren Gehäusewandung 10b des Gehäuses 3 gegenüberliegt. Im Beispiel ist die obere Gehäusewandung 10a Teil des oberen Gehäuseteils 3a und die untere Gehäusewandung 10b Teil des unteren Gehäuseteils 3b. Der voranstehend erläuterte Heizer 4 ist bevorzugt patronen- bzw. kassettenartig ausgebildet. Das Heizergehäuse 7 ist bzgl. einer Höhenrichtung H unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums 6 sowohl im Abstand zur oberen als auch unteren Gehäusewandung 10a, 10b des Gehäuses 3 angeordnet, so dass zwischen dem Heizergehäuse 7, insbesondere dem oberen Heizergehäuseteil 7a, und der oberen Gehäusewandung 10a, ein oberer Fluidpfad 20a und zwischen dem Heizergehäuse 7, insbesondere dem unteren Heizergehäuseteil 7b, und der unteren Gehäusewandung 10b, ein unterer Fluidpfad 20b ausgebildet ist.
Auf einer vom Heizergehäuseinnenraum 5 abgewandten Außenseite 18 des oberen und unteren Heizergehäuseteils 7a, 7b ist eine in den oberen bzw. unteren Fluidpfad 20a, 20b, 20 hineinragende Rippenstruktur 19 aus einem Metall angeordnet.
Wie 1 erkennen lässt, können die beiden Gehäuseteile 3a, 3b mittels wenigstens einer Schraubverbindung 27 - im Beispiel sind zwei solche Schraubverbindungen 27 gezeigt - lösbar aneinander befestigt sein. Jede Schraubverbindung 27 kann eine in 1 angedeutete Schraube 42 mit Außengewinde 45 und einen im oberen Gehäuseteil 3a und unteren Gehäuseteil 3b vorgesehenen Durchbruch 46a, 46b, umfassen, die bzgl. der Höhenrichtung H miteinander fluchten und in einem montierten Zustand der Heizeinrichtung 1 von einem Schraubenschaft 47 der Schraube 42 durchgriffen sind, so dass ein Schraubenkopf 48 von außen gegen das obere Gehäuseteil 3a gedrückt ist. Mittels einer nicht gezeigten Gewindemutter, die von außen gegen das untere Gehäuseteil 3b gedrückt ist, werden die beiden Gehäuseteil 3a, 3b aneinander fixiert. Gemäß 1 sind am oberen und unteren Gehäuseteil 3a, 3b ein Fluideinlass 38a zum Einleiten des zu beheizenden Fluids F und ein Fluidauslass 38b zum Ausleiten des beheizten Fluids F aus dem Gehäuseinnenraum 2 angeordnet. Sowohl der Fluideinlass 38a als auch der Fluidauslass 38b kommunizieren hierzu fluidisch mit den Zwischenräumen 6 bzw. Fluidpfaden 20, 20a, 20b. Der Fluideinlass 38a und auch der Fluidauslass 38b können jeweils als Stutzen ausgebildet sein, der vorzugsweise integral am oberen Gehäuseteil 3a oder/und unteren Gehäuseteil 3b ausgeformt ist.
Die 2 zeigt den Heizer 4 der 1 in separater perspektivischer Darstellung. Das Heizergehäuse 7 kann demnach zweiteilig ausgebildet sein, wobei das obere und das untere Heizergehäuseteil 7a, 7b bevorzugt jeweils schalenartig ausgebildet sind. Entlang der Höhenrichtung H liegen die beiden Gehäuseteile 3a, 3b und die beiden Heizergehäuseteile 7a, 7b, wie bereits erwähnt, gegenüber. Weiterhin ist im oberen Heizergehäuseteil 7a des Heizergehäuses 7 eine Durchgangsöffnung 21 ausgebildet. Durch die Durchgangsöffnung 21 hindurch können elektrisch mit dem elektrischen Heizelement 8 (in 2 nicht gezeigt) verbundene, elektrisch leitfähige Stromschienen 22 aus dem Heizergehäuseinnenraum 5 herausgeführt sein, um das Heizelement 8 mit einer externen elektrischen Stromversorgung (nicht gezeigt) verbinden zu können.
In 2 sind exemplarisch vier solche Stromschienen 22 gezeigt. Die Stromschienen 22 sind im Abstand zueinander angeordnet, um einen elektrischen Kurzschluss untereinander zu verhindern. Mittels der einzelnen Stromschienen 22 können unterschiedliche Heizelemente 8 angesteuert werden. Denkbar ist aber auch eine mehrphasige elektrische Stromversorgung der im Heizergehäuseinnenraum 5 angeordneten Heizelemente 8, wobei in diesem Fall jeder Stromschiene 22 eine jeweilige elektrische Phase zugeordnet sein kann. Eine der Stromschienen 22 kann auch die Funktion einer elektrischen Masseleitung übernehmen oder mit einer elektrischen Masse verbunden sein. Das Material der Stromschienen 22 ist ein elektrisch leitendes Material, bevorzugt ein Metall.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf das obere Heizergehäuseteil 7a entlang der Höhenrichtung H. Demnach kann die Durchgangsöffnung 21 bzgl. der Draufsicht auf das Heizergehäuse 7 mittig auf dem ersten Gehäuseteil 7a des Heizergehäuses 7 angeordnet sein. Außerdem kann die Durchgangsöffnung 21 mittels einer geeigneten, exemplarisch in der 4 gezeigten Abdeckung 23, verschlossen sein, durch welche die einzelnen Stromschienen 22 durchgeführt werden können. Für jede Stromschiene 22 kann in der Abdeckung 23 ein jeweiliger Durchbruch 24 vorhanden sein, welchen die zugeordnete Stromschiene 22 in einem zusammengebauten Zustand der Heizeinrichtung 1 durchgreift. Auf diese Weise wird die Durchgangsöffnung 21 fluidisch abgedichtet. Optional kann auf einer vom Heizergehäuseinnenraum 5 abgewandten Außenseite der Abdeckung 23 ein Dichtungselement, vorzugsweise aus einem Dichtstoff, zur Abdichtung der Durchgangsöffnung 21 angeordnet sein (nicht gezeigt).
Die 5 zeigt einen vereinfachten Vertikalschnitt durch den Heizer 2 im Bereich der Durchgangsöffnung 21 und entlang der Höhenrichtung H. Demnach kann im Heizergehäuseinnenraum 5 zwischen den beiden im oberen bzw. unteren Gehäuseteil 3a, 3b vorhandenen und einen Teil der Schraubverbindung 27 bildenden Durchbrüche 46a, 46b (vgl. 1) ein mechanisches Stabilisierungselement 35 angeordnet sein, welches sich in Höhenrichtung H an den beiden Heizergehäuseteilen 7a, 7b abstützt.
Das Stabilisierungselement 35 ist in 6 in separater Darstellung in einem Längsschnitt senkrecht zur Höhenrichtung H dargestellt. Es kann demnach die Geometrie eines Hohlzylinders aufweisen und an seinen beiden bzgl. der Höhenrichtung axialen Enden 37a, 37b (vgl. 5) offen ausgebildet sein. Der Hohlzylinder wird durch eine Umfangswandung 36 des Stabilisierungselements 35 gebildet. In der Umfangswandung 36 kann wenigstens ein sich radial erstreckender Durchbruch 39 vorgesehen sein. Rein beispielhaft sind in 6 vier solche Durchbrüche 39 gezeigt, die entlang einer Umfangsrichtung U der Umfangswandung 36 äquidistant im Abstand zueinander angeordnet sind. Den von der Umfangswandung 36 begrenzten Innenraum 41 kann auch die in 1 gezeigte Schraube 42 durchgreifen, die als Teil besagter Schraubverbindung 27 die beiden Gehäuseteile 3a, 3b aneinander fixiert.
Über die Durchbrüche 39 kommuniziert der axial offen ausgebildete Innenraum 41 mit dem Heizergehäuseinnenraum 5 fluidisch kommuniziert. Dies ermöglicht es, den Heizergehäuseinnenraum 5, mittels des Stabilisierungselements 35 mit einem Strukturschaum, beispielsweise einem Silikonschaum, zu befüllen, der zur elektrischen oder/und thermischen Isolation dienen kann. Hierzu kann besagter Strukturschaum durch den Innenraum 41 und die Durchbrüche 39 des im Heizergehäuseinnenraum 5 montierten Stabilisierungselements 35 in den Heizergehäuseinnenraum 5 eingebracht werden.
Im Folgenden wird anhand der 7 der Aufbau des Heizelements 8 genauer erläutert. Hierzu zeigt die 7 die Heizeinrichtung 1 in einem Schnitt senkrecht zur Höhenrichtung H, so dass das obere Gehäuseteil 3a des Gehäuses 3 der Heizeinrichtung 1 und das obere Heizergehäuseteil 7b des Heizergehäuses 7 des Heizers 4 erkennbar sind. Gemäß 7 ist auf dem unteren Gehäuseteil 7b auf dessen dem Heizergehäuseinnenraum 5 zugewandter Innenseite 15 - und somit im Heizergehäuseinnenraum 5 - ein Substrat 9 aus einem elektrisch leitenden Material und mit einer Deckschicht aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet. Auf der Deckschicht des Substrats 9 wiederum ist eine elektrisch bestrombare Leiterbahn 11 aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet, welche zusammen mit dem Substrat 9 das Heizelement 8 der Heizeinrichtung 1 ausbildet.
In einer nicht gezeigten Variante kann das Heizelement 8 auch durch ein oder mehrere im Heizergehäuseinnenraum 5 angeordnete elektrische PTC-Heizelemente gebildet sein.
Im Beispiel der 7 ist das Substrat 9 eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 13, die durch eine Keramikschicht 14 gebildet ist. Somit ist die Leiterbahn 11 dem Heizergehäuseinnenraum 5 zugewandt auf der Isolationsschicht 13 angeordnet. Die Leiterbahn 11 kann wie gezeigt mäanderartig auf dem Substrat 9, also der elektrischen Isolationsschicht 13, angeordnet sein. Das elektrisch leitende Material der Leiterbahn 11 kann beispielsweise ein Dickfilmmaterial TFM sein. Das Substrat 9 mit der Leiterbahn 11 kann auch auf dem oberen Heizergehäuseteil 7a vorgesehen sein (nicht gezeigt). Die elektrische Leiterbahn 11 ist im Beispiel der 7 exemplarisch elektrisch mit zwei der gezeigten elektrischen Stromschienen 22 verbunden.
Gemäß 8 ist es in einer Variante vorstellbar, das Substrat 9 nicht wie voranstehend anhand der 7 erläutert durch eine auf dem unteren bzw. oberen Heizergehäuseteil 7a, 7b ausgebildete Isolationsschicht 13 zu bilden, sondern durch ein bzgl. dem Heizergehäuse 7 separates Bauteil, auf welchem analog zum Beispiel der 7 besagte Leiterbahn 11 angeordnet ist. Bei dieser Variante bietet es sich an, das Substrat 9 plattenartig in Gestalt einer Substratplatte 16, insbesondere als Keramikplatte 17, auszubilden. Die 8 zeigt eine solche separate Substratplatte 16 bzw. Keramikplatte 17 mit darauf angeordneter Leiterbahn 11 aus dem Dickschicht-Material in separater perspektivischer Darstellung. Die Substratplatte 16 bzw. Keramikplatte 17 und die Leiterbahn 11 bilden zusammen das Heizelement 8.
In einer weiteren Variante des Beispiels kann das Substrat aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und eine Deckschicht aus einem elektrisch isolierenden Material umfassen, auf welcher die das Heizelement ausbildende elektrisch bestrombare Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
Die 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Heizeinrichtung 1 der 7 in einem Vertikalschnitt entlang der Höhenrichtung H. Deutlich sind die bereits erwähnten Rippenstrukturen 19 zu erkennen, wobei die beiden außen am oberen Heizergehäuseteil 7a angeordneten Rippenstrukturen 19 sich am oberen Gehäuseteil 3a des Gehäuses 3 abstützen und somit im oberen Fluidkanal 20a angeordnet sind. Entsprechend stützen sich die beiden außen am unteren Heizergehäuseteil 7b angeordneten Rippenstrukturen 19 am unteren Gehäuseteil 3b ab und sind folglich im unteren Fluidkanal 20b angeordnet. Der Heizer 4 ist also bzgl. der Höhenrichtung H sandwichartig zwischen den Rippenstrukturen 19 angeordnet.
Die 10 zeigt in schematischer, stark vereinfachter Darstellung und in einem Vertikalschnitt eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1, bei welcher im Gehäuseinnenraum 2 zwei patronen- bzw. kasettenartig ausgebildete Heizer 4, und zwar ein oberer Heizer 4a und ein unterer Heizer 4b, bzgl. der Höhenrichtung H im Abstand zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise ist durch den zwischen den beiden Heizern 4 gebildeten Zwischenraum 26 ein weiterer Fluidpfad 20, 20c zum Durchströmen mit dem Fluid gebildet. In dem weiteren Fluidpfad 20c kann eine weitere Rippenstruktur 19 vorgesehen sein, welche sich an den Heizergehäusen 7 der beiden Heizer 4a, 4b, 4 abstützt und somit eine mechanische Stabilisierung der beiden Heizer 4a, 4b, 4 im Gehäuseinnenraum 2 bewirkt.
Wie 10 erkennen lässt, kann zusätzlich zu den beiden im jeweiligen oberen Heizergehäuseteil 7a der beiden Heizer 4a, 4b ausgebildeten Durchgangsöffnungen 21 im unteren Heizergehäuseteil 7b des bzgl. der Höhenrichtung H oberen Heizers 4 eine weitere Durchgangsöffnung 21 * vorgesehen sein, die der Durchgangsöffnung 21 in Höhenrichtung H gegenüberliegt. Die weitere Durchgangsöffnung 21 * und die Durchgangsöffnungen 21 der beiden Heizer 4 fluchten miteinander. Auf diese Weise ist eine entlang der Höhenrichtung H eine Durchführung 29 der Heizeinrichtung 1 geschaffen, mittels welcher die elektrischen Stromschienen 22 beider Heizer 4 nach außen aus dem Gehäuseinnenraum 2 herausgeführt sind. Als Teil der Durchführung 29 kann zwischen den beiden Heizer-Gehäusesn 7 eine sich entlang der Höhenrichtung H erstreckende Durchführungshülse 28 vorgesehen sein, welche die elektrischen Stromschienen 22 durchgreifen. Die Durchführungshülse 28 kann sich einenend am unteren Heizergehäuseteil 7b des oberen Heizers 4 und anderends am oberen Heizergehäuseteil 7a des unteren Heizers 4 abstützen und auf diese Weise eine mechanische Aussteifung des Gehäuses 3 bewirken. In Weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Weiterbildungen ist es auch denkbar, drei oder mehr solche Heizer 4 im Abstand zueinander im Gehäuseinnenraum 2 anzuordnen, sodass eine entsprechende Anzahl von zusätzlichen Fluidkanälen 20c zwischen diesen Heizern 4 ausgebildet werden können.
Die 11 zeigt eine weitere Variante mit nur einem einzigen im Gehäuseinnenraum 2 angeordneten Heizer 4 wie im Beispiel der 1 bis 9. Im Unterschied dazu ist jedoch im Vertikalschnitt der 11 die Durchgangsöffnung 21 zum Durchführen der Stromschienen 22 nicht zentriert bzw. mittig, sondern im Bereich eines Außenrandes 25 des Heizergehäuses 7 vorgesehen. In Weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Weiterbildungen ist es denkbar, zwei, drei oder mehr solche Heizer 4 im Abstand zueinander im Gehäuseinnenraum 2 anzuordnen, sodass eine entsprechende Anzahl von zusätzlichen Fluidkanälen 20c zwischen diesen Heizern 4 ausgebildet werden können.
Die 12 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Heizsystems 40. Dieses umfasst die voranstehend vorgestellte, erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1. Das Heizsystem 40 umfasst ferner ein Elektrikgehäuse 30, welches einen Elektrikgehäuseinnenraum 31 umgibt. Das Heizsystem 40 umfasst außerdem im Elektrikgehäuseinnenraum 31 angeordnete elektrische oder/und elektronische Komponenten 32, die elektrisch mit dem Heizelement 8 (in der Darstellung der 12 nicht erkennbar) des Heizers 4 verbunden sind. Hierzu sind im Elektrikgehäuse 30 entsprechende elektrische Durchführungen 34 vorgesehen, welche den Gehäuseinnenraum 2 der Heizeinrichtung 1 elektrisch mit dem Elektrikgehäuseinnenraum 31 verbindet. Im Beispiel der 12 umfasst das Elektrikgehäuse 31 einen abnehmbaren Elektrikgehäusedeckel 33. Die 12 zeigt das Elektrikgehäuse 30 mit abgenommenem Elektrikgehäusedeckel 33, so dass der Elektrikgehäuseinnenraum 31 erkennbar und für einen Werker zugänglich ist. Im Beispiel der 12 ist außerdem das Elektrikgehäuse 30 teilweise durch das obere Gehäuseteil 3a mit der oberen Gehäusewandung 10a des Gehäuses 3 der Heizeinrichtung 1 gebildet. Das obere Gehäuseteil 3a grenzt somit den Gehäuseinnenraum 2 der Heizeinrichtung 1 von dem Elektrikgehäuseinnenraum 31 ab. Die genannten elektrischen Durchführungen 34 sind zweckmäßig wie in 11 dargestellt im oberen Gehäuseteil 3a bzw. in der oberen Gehäusewandung 10a angeordnet.

Claims

Elektrische Heizeinrichtung (1) zum Erhitzen eines Fluids, - mit einem einen Gehäuseinnenraum (2) umgebenden Gehäuse (3), - mit wenigstens einem im Gehäuseinnenraum (2) angeordneten elektrischen Heizer (4), welcher ein einen Heizergehäuseinnenraum (5) umgebendes und ein oberes und eine unteres Heizergehäuseteil (7a, 7b) umfassendes Heizergehäuse (7), vorzugsweise aus einem Metall, aufweist, in welchem wenigstens ein elektrisch bestrombares Heizelement (8) zum Beheizen des Heizergehäuses (7) angeordnet ist, - wobei das Heizergehäuse (7) im Gehäuseinnenraum (2) zumindest abschnittsweise im Abstand zum Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1) angeordnet ist, so dass wenigstens ein zwischen dem Heizergehäuse (7) und dem Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1) gebildeter Zwischenraum (6) wenigstens einen von dem Fluid durchströmbaren Fluidpfad (20, 20a, 20b, 20c) ausbildet, der zumindest abschnittsweise von dem beheizbaren Heizergehäuse (7) begrenzt ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizergehäuseinnenraum (5) wenigstens ein Substrat (9) aus einem elektrisch leitenden Material und mit einer Deckschicht aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, auf welcher wenigstens eine das Heizelement (8) zumindest teilweise ausbildende, elektrisch bestrombare Leiterbahn (11) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - im Heizergehäuseinnenraum (5) wenigstens ein Substrat (9) aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, auf welchem wenigstens eine das Heizelement (8) zumindest teilweise ausbildende, elektrisch bestrombare Leiterbahn (11) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, - wobei bevorzugt das Substrat (9) eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (13), insbesondere eine Keramikschicht (14), ist oder umfasst, - wobei besonders bevorzugt die Isolationsschicht (13) bzw. die Keramikschicht (14) auf einer dem Heizergehäuseinnenraum (5) zugewandten Innenseite (15) des Heizergehäuses (7), insbesondere des oberen oder unteren Heizergehäuseteils (7a, 7b), angeordnet ist, und die wenigstens eine Leiterbahn (11) dem Heizergehäuseinnenraum (5) zugewandt auf der Isolationsschicht (13) angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material der wenigstens einen Leiterbahn (11) ein Dickfilmmaterial (TFM) ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (9) ein bzgl. dem Heizergehäuse (7) separates Bauteil ist, auf welchem die wenigstens eine Leiterbahn (11) angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (9) als Substratplatte (16), insbesondere als Keramikplatte (17), ausgebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leiterbahn (11) mäanderartig auf dem Substrat (9), insbesondere auf der elektrischen Isolationsschicht (13), angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizelement (8) wenigstens ein PTC-Heizelement umfasst oder ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere und das untere Heizergehäuseteil (7a, 7b) des Heizergehäuses (7) an ihrem äußeren Heizergehäuseteil-Rand (7a.1, 7b.1), vorzugsweise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, besonders bevorzugt mittels einer Schweißverbindung oder mittels einer Klebverbindung, fluiddicht miteinander verbunden sind.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1) eine obere Gehäusewandung (10a) aufweist, die bzgl. einer Höhenrichtung (H) der Heizeinrichtung (1) einer unteren Gehäusewandung (10b) des Gehäuses (3) gegenüberliegt, - das Heizergehäuse (6) bzgl. der Höhenrichtung (H) sowohl im Abstand zur oberen als auch unteren Gehäusewandung (10b) des Gehäuses (2) angeordnet ist, so dass zwischen dem Heizergehäuse (7), insbesondere dem oberen Heizergehäuseteil (7a), und der oberen Gehäusewandung (10a), wenigstens ein oberer Fluidpfad (20a) und zwischen dem Heizergehäuse (7), insbesondere dem unteren Heizergehäuseteil (7b), und der unteren Gehäusewandung (10b) wenigstens ein unterer Fluidpfad (20b) ausgebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizergehäuse (7) zweiteilig ausgebildet ist und das obere und das untere Heizergehäuseteil (7a, 7b) jeweils schalenartig ausgebildet sind.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer vom Heizergehäuseinnenraum (5) abgewandten Außenseite (18) des oberen oder/und unteren Heizergehäuseteils (7a, 7b) eine in den wenigstens einen Fluidpfad (20, 20a, 20b) hineinragende Rippenstruktur (19) aus einem Metall angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippenstruktur (19) am Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1) abstützt.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizergehäuse (7) eine Durchgangsöffnung (21) ausgebildet ist, durch welche hindurch wenigstens eine elektrisch mit dem elektrischen Heizelement (8) verbundene, elektrisch leitfähige Stromschiene (22) aus dem Heizergehäuseinnenraum (5) zum elektrischen Kontaktieren des Heizelements (8) mit einer externen elektrischen Stromversorgung herausgeführt ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (21) mittels einer Abdeckung (23), vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, besonders bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, insbesondere fluiddicht, verschlossen ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer vom Heizergehäuseinnenraum (5) abgewandten Außenseite (18) der Abdeckung (23) ein Dichtungselement, vorzugsweise aus einem Dichtstoff, zur Abdichtung der Durchgangsöffnung (22) angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (21) bzgl. einer Draufsicht auf das Heizergehäuse (7) mittig bzw. zentriert oder an einem Außenrand (25) des Heizergehäuses (7) angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseinnenraum (2) wenigstens zwei Heizer (4), vorzugsweise bzgl. der Höhenrichtung (H), im Abstand zueinander angeordnet sind, so dass durch den zwischen den beiden Heizern (4) gebildeten Zwischenraum (26) ein weiterer Fluidpfad (20, 20c) zum Durchströmen mit dem Fluid gebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gehäuse (3) zweiteilig mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil (3a, 3b) ausgebildet ist, - vorzugsweise zumindest eines der beiden Gehäuseteile (3a, 3b), besonders bevorzugt beide Gehäuseteile (3a, 3b), schalenartig ausgebildet ist/sind.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizergehäuseinnenraum (5) zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, mit einem elektrisch isolierenden Strukturschaum befüllt ist.
Heizsystem (40), - mit einer elektrischen Heizeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit einem Elektrikgehäuse (30), welches einen Elektrikgehäuseinnenraum (31) umgibt, - mit wenigstens einer im Elektrikgehäuseinnenraum (31) angeordneten elektrischen oder/und elektronischen Komponente (32), die elektrisch mit dem wenigstens einen Heizelement (8) des Heizers (4) verbunden ist.
Heizsystem (40) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrikgehäuse (30) teilweise durch das Gehäuse (3) der Heizeinrichtung (1), insbesondere der oberen oder unteren Gehäusewandung (10a, 10b) des Gehäuses (3), gebildet ist.