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WO2008071348A1 - Elektrischer heizer oder zuheizer, insbesondere für eine heizungs- oder klimaanlage eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Elektrischer heizer oder zuheizer, insbesondere für eine heizungs- oder klimaanlage eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2008071348A1
WO2008071348A1 PCT/EP2007/010652 EP2007010652W WO2008071348A1 WO 2008071348 A1 WO2008071348 A1 WO 2008071348A1 EP 2007010652 W EP2007010652 W EP 2007010652W WO 2008071348 A1 WO2008071348 A1 WO 2008071348A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
webs
heater
electric heater
width
heating element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/010652
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kohl
Otto Jürgen
Erwan Gogmos
Dieter Gross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Mahle Behr France Rouffach SAS
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Behr France Rouffach SAS
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 Behr GmbH and Co KG, Behr France Rouffach SAS filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of WO2008071348A1 publication Critical patent/WO2008071348A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • 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

  • Electric heater or auxiliary heater in particular for a heating or air conditioning system of a motor vehicle
  • the invention relates to an electric heater or auxiliary heater, in particular for a heating or air conditioning system of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • heat exchangers which are constructed of flat tubes through which a heat transfer medium flows, which emits heat in the heating case, at least at the outermost tubes an additional heating in
  • BESTATIGUNGSKOPIE Provide PTC heating elements form, which are usually ceramic PTC devices, which usually sets a surface temperature of between 110 and 160 0 C, regardless of the boundary conditions, such as applied voltage, nominal resistance, air flow. Due to limitations in design and geometry, the attachment or construction of an electric auxiliary heater is quite expensive. In addition, the ceramic PTC devices are relatively heavy.
  • Conventional PTC ceramic heaters which offer a very limited degree of freedom in the selection of a design form, use a fin member to improve the heat-radiating properties due to these design problems.
  • a radiator is known for example from JP-B2-3274234.
  • a corrugated fin is combined with the heater of the PTC heater by a metal plate, and heat exchange between the PTC heater and air is performed by this corrugated fin.
  • the generated heat of the PTC heater is thermally conducted through the metal plate to the corrugated fin and radiated from the corrugated fin to the air.
  • the disadvantage here is that the temperature of the corrugated fin, which is in contact with the air flow, is significantly lower than the temperature of the PTC radiator.
  • Electrode element known.
  • the radiator panels are for example, an electrically conductive resin in which an electrically conductive filler is mixed.
  • the electrically conductive resin generally has a positive resistance-temperature characteristic in which the electrical resistance increases at a predetermined temperature or higher. The current flows from one electrode element through the radiator plates to the other electrode element. This eliminates the corrugated fins in this direct heat transfer.
  • Plastic PTC elements themselves form the heating grid directly.
  • DE 10 2004 045 668 A1 shows such electrically heatable
  • Plastic matrices which may have, for example, a honeycomb structure or an air-foam structure.
  • Inlet and outlet of the stream contact means may be provided, for example in the form of combs with tines, which channels in the
  • Honeycomb structure are introduced by glued to the contact surfaces
  • Metal foils or by means of applied metal layers are Metal foils or by means of applied metal layers.
  • the application of the metal layers for example, by sputtering, the PVC process,
  • US 5,206,476 A discloses a PTC heater unit, which is arranged in the region of the outlets, wherein the PTC heater unit is formed by a polymer material having PTC properties, which has a plurality of rectangularly formed and arranged in a row air passages, which are traversed by air , On the top and bottom of the PTC element contact plates are provided for electrical contacting, so that the flow of current from the upper contact plate over the top of the PTC element through the individual webs to the bottom of the PTC element and then to the lower contact plate or vice versa.
  • Such a heater unit leaves nothing to be desired.
  • an electric heater or auxiliary heater in particular for a heating or air conditioning system of a motor vehicle, is provided, with at least one heating element, which has at least one PTC element, which serves to heat a flowing medium, and the PTC element at least one row, consisting of a plurality of webs, which are connected to each other via at least one connecting portion, and the PTC element for current in and out at two opposite edge regions, which are arranged perpendicular or substantially perpendicular to the flow direction of the medium, electrically contacted is, wherein the connecting portion spaced from the electrically contacting edge regions is formed, and the spaced apart, outer ends of outer, outer webs of Stromein- or serve -out, ie there is no large-scale Stromein- or -austechnisch in or out the PTC element nt over the entire (closed) side surface.
  • the current transfer region (contact plate and PTC element) flows around air or possibly another suitable medium, so that the PTC element does not de-regulate in this area and ensures the power supply of the inner region and thus the heating power can be.
  • the medium is usually air, but the medium may be any other medium, in particular also a liquid, such as, in particular, oil, it being possible to provide corresponding properties and suitable measures for avoiding a flow of current through the medium.
  • simplicity is referred to the medium only as air.
  • the heating element is arranged directly in the air flow, a high power density can be achieved in conjunction with a homogeneous temperature distribution over the entire heat transfer surface of the heating element. Furthermore, since no additional heat transfer elements, such as corrugated fins or the like, have to be provided in the air stream (but possibly can), the pressure drop is not unnecessarily increased.
  • the heating element preferably has at least three rows, in particular preferably exactly three rows, of webs which are separated from one another by connecting areas. Such a heating element has a relatively high stability.
  • the width of the webs is preferably 0.5 to 3.0 mm, particularly preferably 1 to 2.5 mm. Particularly preferably, the ridge widths of the inner and outer webs correspond.
  • the width of the connecting portion is preferably 0.5 to 3.0 mm, particularly preferably 1 to 2.5 mm.
  • the width of the connecting regions corresponds to the width of the webs
  • the width of a connecting region corresponds to the width of a web.
  • the width of the air channels formed between the webs is preferably 1 to 10 mm, particularly preferably 2 to 8 mm.
  • connection region is formed at least in a sectional plane as a surface extending over the entire width of the heating element, and particularly preferably two mutually parallel connecting regions which are flat over the entire width of the heating element are provided.
  • the connecting region can be formed at least between two adjacent webs in a slope to the outer sides of the heating element arranged adjacent to the contact metal sheets. This allows a change in the direction of air flow and thus influences the flow direction of the air flowing out of the heater or heater. With a corresponding embodiment, for example, a directional or a diffuse air flow can be achieved.
  • the connecting portion is preferably disposed within a height range and spaced from the electrical contact, the height range being from a minimum height corresponding to the minimum width of a land or the minimum width of a joint region to a maximum height which is one third of the total height of the heating element corresponds, is enough.
  • At least a part of the webs runs parallel to each other.
  • at least a portion of the webs fan-like or otherwise at an angle not equal to 180 ° be arranged to each other, so that the air flow is fanned out or merged.
  • the fanning or merging can take place in the height and / or width direction of the heating element.
  • At least a part of the webs, in particular of the inner webs, is formed such that these webs extend over only a part of the total depth of the heating element.
  • At least the outer webs are formed continuously in the depth direction, i. the outer air ducts preferably extend over the entire depth direction of the heating element.
  • the outer webs are shorter than the inner webs formed.
  • the inner webs are formed at least twice, particularly preferably at least three times or four times as long as one of the outer webs.
  • connection region is zigzag-shaped or wave-shaped, with a web being provided on each mountain or under each valley.
  • a configuration shortens the path of the current through the heating element something. Furthermore, a more uniform current distribution over the entire area of the heating element results.
  • the width of the connecting region is preferably 40% to 60%, particularly preferably 50%, of the width of a web.
  • the webs and / or the connecting regions may have a surface-enlarging structure.
  • This structure may, for example, be formed by a plurality of grooves of any shape, nubs or ribs.
  • the PTC elements are preferably made of plastic elements with PTC
  • the PTC element especially in the case of a plastic PTC element, may be injection molded, extruded, sintered, or otherwise fabricated.
  • the heating element preferably consists of a polymer, particularly preferably a polyolefin, with electrically conductive filling materials, in particular with carbon, in particular in the form of soot particles. However, other suitable materials may also be used.
  • the plastic PTC element is partially, ie in the present case in the region of the ends of the outer webs, provided with at least one electrically conductive surface coating, hereinafter referred to as coating.
  • coating an electrically conductive surface coating reduces the surface resistance and thus the contact resistance, wherein a direct electrical connection of electrically conductive particles in the PTC element takes place, and thus simplifies the power supply and / or -deritung, so that a large-area contact can be omitted, thereby reduce the cost and also the weight of the heater.
  • the PTC elements are preferably provided with two electrically conductive coatings which are spatially separated from one another by the PTC element.
  • the coatings are arranged so that the PTC element flows through as large as possible and is thus heated accordingly.
  • the thickness and thus the distance of the two coatings of the PTC element is formed as constant as possible.
  • the current flow is preferably along the shortest path through the PTC element.
  • a corresponding coating also results in an improvement of the heat transfer.
  • the coating will preferably formed by silver, aluminum, copper or gold and corresponding alloys, other good current conducting materials are also possible.
  • the coating can also be of multilayer design, for example by a copper layer applied to plastic.
  • the coating may preferably be by vapor deposition (e.g., PVC process, CVD process), plating, electrodeposition, and / or thermal spraying. Other methods are also possible.
  • vapor deposition e.g., PVC process, CVD process
  • plating e.g., plating, electrodeposition, and / or thermal spraying.
  • thermal spraying e.g., plating, electrodeposition, and / or thermal spraying.
  • Other methods are also possible.
  • an electrically conductive film can be glued, wherein the film can also be designed to be self-adhesive.
  • the contact plate and / or the heating element can be connected to each other by means of mechanical joining, for example by means of compression, for example in a frame, or a biasing spring which is inserted into the frame with the other components. Also, a bonding is possible.
  • the adhesive can be applied and cured in any desired manner.
  • the adhesive may form a continuous layer, but preferably contact points for electrical contacting are provided, on which the parts to be connected are in direct contact with each other. In particular, in this case, the use of a low-cost, insulating adhesive is possible.
  • a particularly simple electrical contact between heating element and contact plate is possible in that slots are formed in the contact plate, in which elongated outer webs or the outer ends of spacers are inserted and fixed therein.
  • the slots may be double-T-shaped, so that tongues are provided on both sides in the depth direction of the heating element, which bear resiliently against the side surfaces of the webs or spacers and hold the same.
  • a staggered arrangement of extended trained webs or spacers can be mounted on both sides of the contact plate heating elements on the same, so that a very simple and compact construction of a heater or auxiliary heater, for example. For two heating zones is possible.
  • the contact sheets preferably have a thickness of 0.3 to 3.0 mm, in particular 0.5 to 2.0 mm. They are preferably made of aluminum, copper, a copper-zinc alloy, optionally with silicon, or steel, in particular spring steel. However, other electrically conductive materials are possible.
  • the outer contact plates are preferably connected to the minus pole and / or the inner contact plates are connected to the plus pole.
  • One or more such electrical heaters or heaters are preferably used in a motor vehicle heating or air conditioning system.
  • a corresponding arrangement of PTC elements both in the region of the heater, i.
  • the housing of an air conditioner used as a heater and in the area of the air ducts just before the vents, where the PTC elements generate additional heat when needed "on site”.
  • FIG. 1 is a front view of an electric auxiliary heater according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of FIG. 1 to illustrate the flow of current
  • 3 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the second embodiment
  • FIG. 4 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of Fig. 3,
  • FIG. 5 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the third embodiment
  • FIG. 6 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of Fig. 5,
  • FIG. 7 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of Fig. 7,
  • FIG. 9 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of Fig. 9,
  • FIG. 11 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the seventh embodiment, 13 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of Fig. 12,
  • FIG. 14 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to a variant of the seventh embodiment
  • FIG. 15 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to another variant of the seventh embodiment.
  • FIG. 16 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the eighth embodiment.
  • FIG. 17 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the ninth embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the tenth embodiment
  • FIG. 19 is a section through the heater of FIG. 18,
  • 21 is a section through the heater of FIG. 20,
  • FIG. 22 is a perspective view of an electric auxiliary heater according to the twelfth embodiment
  • FIG. 23 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of FIG. 22;
  • FIG. FIG. 24 shows an edge region of an auxiliary heater according to the first exemplary embodiment, FIG.
  • FIG. 25 shows a schematic representation of the edge region of FIG. 24 in the case of a clamped auxiliary heater
  • Fig. 26 is a schematic illustration of the edge portion of Fig. 24im
  • Fig. 27 is a schematic representation of the edge region of Fig. 24 in the case of an auxiliary heater, wherein the contact plate with the
  • Ends of the outer webs is encapsulated
  • Fig. 29 is a fragmentary enlarged view of the auxiliary heater of Fig. 28, and
  • FIG. 30 is a fragmentary, enlarged view of an additional heater according to a variant of the auxiliary heater of Fig. 28.
  • An electric heater 1 with a depth of 25 mm for an automotive air conditioning system (not shown), according to the first
  • Embodiment a block-like design and with a plurality of continuous in the air flow direction, parallel to each other
  • the heating element 2 consists of a plastic with PTC properties, in the present case of a polyolefin with soot particles, for which reason reference is also made below to the heating element 2 as a PTC element.
  • the PTC element is produced by means of spraying; alternatively, other production methods, such as are known in particular from the production of plastics, are possible, such as, for example, extrusion or sintering.
  • a plastic PTC element another suitable material with PTC properties can also be used.
  • the contact plates 3 are electrically highly conductive metal sheets, which are connected to a power source (not shown).
  • the contact plates 3 forming the electrodes are in the present case steel sheets with a thickness of 0.5 mm.
  • the auxiliary heater 1 is arranged downstream of the heater in the airflow flowing through the motor vehicle air-conditioning system, but the auxiliary heater can also be arranged elsewhere in an air duct, for example shortly before the outflows, through which the air enters the vehicle interior flows. In this case, the air to be heated is passed both through the openings in the heating element 2.
  • the heating element 2 in the present case has three rows of webs 4 arranged parallel to one another and with respect to the contact sheets 3, namely upper and lower outer webs 4a and central, inner webs 4b, which are each provided with air passages 5, namely outer air passages 5a between the outer webs 4a and inner air passages 5b between the inner webs 4b, are separated from each other and offset with respect to the adjacent web row gap to each other.
  • connection regions 6 are formed, via which a transverse distribution of the current flow between the webs 4th can be done.
  • the two connection regions 6 are arranged parallel to one another and to the contact plates 3 and each have a thickness which corresponds to the width of the webs 4.
  • the connecting regions 6 are each closer to the outside of the heating element 2, that is arranged at the corresponding contact plate 3, as at the other connection region 6, that is, the outer webs 4a are shorter than the inner webs 4b.
  • the width of the webs 4 of the individual rows is the same here and is 2 mm.
  • the width of the air channels 5, which are formed between the webs 4, is slightly larger than the width of the webs 4 and in the present case is 2.5 mm.
  • the length of the outer webs 4a, which corresponds to the distance of the contact plates 3 from the connection region 5, is presently 3 mm, the length of the inner webs 4b is in the present case 30 mm.
  • the PTC element heats up in the corresponding one
  • the power densities of the surface of the individual webs 4 of the PTC element are presently about 0.45 watts / cm 2 in an air flow with an air volume of more than 1 kg / min, and an air inlet temperature in the heater 1 of less than 40 0 C.
  • the power densities under corresponding conditions based on the volume of the entire PTC element in the present case is about 4.0 watts / cm 3 .
  • the second exemplary embodiment which is illustrated in FIGS. 3 and 4, does not correspond explicitly to the first exemplary embodiment, so that identical or equivalent components or regions of components are provided with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment.
  • the webs 4a and 4b are not arranged on a gap, but are aligned with one another, so that a grid-like structure is produced in the contact plate-side outer regions of the heating element 2. Furthermore, the transition to the connecting regions 6, in contrast to the first embodiment, is rounded and not angular.
  • the air flow through the heater 1 is shown schematically in FIG. As indicated here, a flow through the outer air channels 5a is again provided in this embodiment in order to To cool the Stromeinleit- and -ausleit Scheme in or out of the outer webs 4a.
  • Figures 5 and 6 show a third embodiment of an auxiliary heater 1, which corresponds in principle to the two embodiments described above, so that the same or equivalent components or areas of components are provided with the same reference numerals as in the first embodiment.
  • the distribution of the inner and outer webs 4b and 4a is different, since the widths b of the outer air ducts 5a is different from the widths a of the inner air ducts 5b, wherein in the present case, the width b of the outer air ducts greater than that Width a of the inner air channels is (see Fig. 6).
  • the transitions of the webs 4a and 4b to the connecting portions 6 is rounded in accordance with the second embodiment.
  • the third embodiment not shown in the drawing also varies the distance of the inner and the outer webs across the width of the auxiliary heater, wherein in the present case, the distance in the outer regions is slightly less than in the central region. Any other variations in the distance of the inner and / or outer webs from each other are possible.
  • FIGS. 7 and 8 show a further, fourth exemplary embodiment of an auxiliary heater 1 according to the invention.
  • the transition regions between the webs 4 and the connecting regions 6 are designed to be completely rounded, ie the individual regions flow into one another in a flowing manner. Further, the end portions are chamfered and thereby an improved flow path in the air inlet region is possible.
  • the outer and inner webs 4a and 4b are aligned with each other, but also an offset can be provided.
  • the fifth exemplary embodiment of an auxiliary heater 1 illustrated in FIGS. 9 and 10 substantially corresponds to the first exemplary embodiment, so that identical or equivalent components or regions of components are provided with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment.
  • each of the two connection regions 6-in contrast to the first exemplary embodiment-runs in a zig-zag shape with presently right angles in the region of the branching of the inner and outer webs 4b and 4a.
  • the width of the webs 4 is constant.
  • the width of the connecting portion 6 is presently about half as large as the width of the webs 4.
  • the two connecting portions 6 are - according to the first embodiment - respectively arranged in the vicinity of the corresponding contact plate 3, but between the connecting portion 6 and the contact plate 3 a A plurality of outer air channels for cooling the outer webs 4a is provided.
  • connection region instead of right angles in the zig-zag-shaped connection region, as provided according to the fifth embodiment, also blunt or more acute angles can be provided. Likewise, for example, a wave-shaped course of the connection region can be provided.
  • the sixth exemplary embodiment of an auxiliary heater 1 illustrated in FIG. 11 substantially corresponds to the second exemplary embodiment, so that identical or equivalent components or regions of components are provided with the same reference numerals as in the second exemplary embodiment.
  • the inner Webs 4b formed in the depth direction of the heating element 2 is not over the entire depth, but each only over half of the depth, wherein adjacent webs 4b are arranged offset, ie a luftanström deviser web 4b 1 , which extends from the air inlet side to the center of the heating element 2 , is disposed in the center of the heating element 2 (viewed in the depth direction) adjacent an air downstream web 4b "extending from the center of the heating element 2 to the air exit side of the heating element 2.
  • the outer webs 4a are formed continuously in the depth direction and over the Width of the heating element at equidistant intervals and each aligned with an air-upstream web 4b 1 and a luftabström disorderen web 4b "arranged, ie, the outer air channels 5a are formed continuously.
  • a configuration as provided in the inner webs of the present embodiment, possible.
  • the lengths of the air-upstream and downstream edges correspond to each other, and the sum of the ridge lengths gives the length of an outer ridge.
  • the webs may be spaced apart in the depth direction, so that the sum of the web lengths of the air-upstream and downstream webs is smaller than the length of an outer web, but this reduces the heating power in relation to the overall depth.
  • a (short) overlap would be possible.
  • the air upstream and downstream air webs need not be the same length.
  • variations of the individual web lengths over the width of the heating element are possible.
  • Figures 12 and 13 show a seventh embodiment of an additional heater 1 according to the invention, wherein the same or equivalent components or areas of components with the same reference numerals as in the first embodiment are provided.
  • the sectional profile in a section perpendicular to the (normal) air flow direction centered by the heating element 2 according to the seventh embodiment corresponds in this case to a section through the heating element according to the second embodiment, but missing the rounding.
  • a clear offset of the individual connecting regions 6, which originate from a web 4 results on the air inlet side and the air outlet side.
  • the maximum offset on the air inlet side and the air outlet side corresponds approximately to the width of a web, which in the present case also corresponds to the width of the connecting regions.
  • Figures 14 and 15 show variants of the seventh embodiment.
  • the connecting region 6 is widened.
  • the maximum offset on the air inlet side and the air outlet side, as shown in Fig. 14, is greater than the width of a land, but slightly smaller than the width of the joint areas.
  • the width of the webs 4 and the connecting region 6 is the same.
  • the maximum offset is about twice the width of a web.
  • Fig. 16 shows a heater 1 according to the eighth embodiment.
  • the arrangement of the webs 4 and connecting portions 6 on the air inlet side corresponds to that of the second embodiment, However, the rounding between the webs and connecting portions are formed smaller.
  • the connecting regions 6 extend upwards or downwards, so that again an offset results on the air outlet side.
  • the connecting regions between two adjacent webs 4 run parallel to one another, but another embodiment is also possible.
  • FIG. 17 shows a further heater 1, which has different angles of inclination of the connecting regions 6, so that the cross-sectional areas of the individual air passages 5 vary greatly.
  • the maximum offset of a portion of the connecting portions 6, the same extends up to about one third of the height of the heating element 2 zoom.
  • Figures 18 and 19 show a tenth embodiment of an auxiliary heater 1, which parallel to each other and to the contact plates 3 extending connecting portions 6 but different orientations of
  • outer and inner webs are aligned in the present case. In order to avoid too large a distance between the individual webs 4, in each case between the web forming the outside and the adjacent web
  • Jetty provided in its depth significantly shortened jetty.
  • Figures 20 and 21 show an eleventh embodiment of a combination of the two previous embodiments, so that the heater
  • Width of the heating element 2 varying inclination angles and different orientations of the webs 4, wherein the webs 4 - apart from the two outer sides forming webs - are aligned fan-shaped.
  • the outer and inner webs are aligned in the present case.
  • Figures 22 and 23 show a tenth embodiment, which substantially corresponds to the second embodiment.
  • a plurality of U-shaped grooves running in the depth direction are provided in the region of the webs 4, which enlarge the surface, so that the power density can be increased.
  • connection regions 6 are formed without such structures, but a corresponding configuration can also be made in this region.
  • each of the connection regions is designed to extend in a continuous line in at least one sectional plane, or at least is arranged within a certain height range.
  • the height range in this case extends from a minimum height, which corresponds to the minimum web width or the minimum width of the connecting region, to a maximum height, which corresponds to one third of the total height of the heating element, in particular up to a height which corresponds to a quarter of the total height of the heating element ,
  • connection of the contact plates 3 to the ends of the outer webs 4a can be done in any way.
  • the contact sheets 3 can be clamped, as shown schematically in FIG. For this are
  • Heating element and contact plates arranged in a frame and the required force for clamping the elements can, for example, be applied by a spring.
  • clip connections in the form of spring arms, which are formed on the contact plate, and projections or openings, which are formed on the heating element, may be provided for fixing the elements together.
  • Alternatively - or in conjunction with a terminal - heating element and contact plate 3 can be glued, as shown schematically in Fig. 26.
  • an electrically insulating adhesive the same is displaced in the context of compression from the gap between the contact plate and heating element and collects laterally adjacent to the end of the outer web 4a in the throat between contact plate and web.
  • contact sheets 3 are also possible to encapsulate the contact sheets 3 with the PTC material, with the contact sheets 3 preferably having corresponding openings, such as slots and / or bores, in order to be securely held by means of the material which has penetrated through the openings as a result of positive locking ( see Fig. 27).
  • appropriate coatings may be provided on areas of the surface of the heating element.
  • auxiliary heater 1 comprising four independently switchable heating elements 2, with only one centrally arranged connecting region 6, extends from the webs which are aligned with each other.
  • the webs of adjacent heating elements 2 are aligned with each other.
  • the individual heating elements are present alternately arranged with contact plates 3 braced in a frame (not shown). Alternatively, they can be glued, for example or otherwise connected to each other to form a sufficient contact surface.
  • FIG. 30 shows a variant of the exemplary embodiment of FIG. 28, according to which webs, which are formed integrally on a central connecting web, are each arranged offset from one another in a gap.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizer oder Zuheizer (1), insbesondere für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Heizelement (2), das mindestens ein PTC-Element aufweist, welches der Erwärmung eines strömenden Mediums dient, und das PTC-Element mindestens eine Reihe, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen (4) aufweist, die über mindestens einen Verbindungsbereich (6) miteinander verbunden sind, und das PTC-Element zur Stromein- bzw. - ausleitung an zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums angeordnet sind, elektrisch kontaktiert ist, wobei der Verbindungsbereich (6) beabstandet von den elektrisch kontaktieren Randbereichen ausgebildet ist, und die voneinander beabstandeten, äußeren Enden außenseitig angeordneter, äußerer Stege (4a) der Stromein bzw, -ausleitung dienen.

Description

Elektrischer Heizer oder Zuheizer, insbesondere für eine Heizungsoder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizer oder Zuheizer, insbesondere für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei Niederverbrauchsfahrzeugen ist auf Grund des geringen Abwärmeangebots eine zusätzliche Heizleistung zur Erwärmung des
Fahrgastraums sowie zur schnellen Beseitigung eines Beschlags (Eis oder
Wasser) insbesondere an der Windschutzscheibe erforderlich. Hierfür ist bekannt, bei Wärmetauschern, die aus Flachrohren aufgebaut sind, durch welche ein Wärmeübertragungsmedium strömt, welches im Heizungsfall Wärme abgibt, zumindest an den äußersten Rohren eine Zusatzheizung in
BESTATIGUNGSKOPIE Form von PTC-Heizelementen vorzusehen, wobei es sich in der Regel um Keramik-PTC-Bausteine handelt, bei denen sich üblicherweise eine Oberflächentemperatur von zwischen 110 und 1600C einstellt, unabhängig von den Randbedingungen, wie angelegte Spannung, Nominalwiderstand, Luftströmung. Auf Grund von Beschränkungen in der Formgebung und Geometrie ist die Anbringung oder die Konstruktion eines elektrischen Zuheizers recht aufwendig. Zudem sind die Keramik-PTC-Bausteine relativ schwer.
Herkömmliche PTC-Heizkörpern aus Keramik, die einen sehr eingeschränkten Freiheitsgrad bei der Auswahl einer Gestaltungsform bieten, verwenden auf Grund dieser Gestaltungsprobleme ein Rippenelement zur Verbesserung der Wärmestrahleigenschaften. Ein derartiger Heizkörper ist beispielsweise aus der JP-B2-3274234 bekannt. Hierbei ist eine Wellrippe mit der Heizvorrichtung des PTC-Heizkörpers durch eine Metallplatte kombiniert, und ein Wärmeaustausch zwischen dem PTC-Heizkörper und Luft wird durch diese Wellrippe durchgeführt. Die erzeugte Wärme des PTC-Heizkörpers wird durch die Metallplatte thermisch zu der Wellrippe geleitet und von der Wellrippe an die Luft abgestrahlt. Nachteilig hierbei ist, dass die Temperatur der Wellrippe, die in Kontakt mit der Luftströmung ist, deutlich geringer als die Temperatur des PTC- Heizkörpers ist.
Aus diesem Grund wird der direkte Wärmeübergang vom PTC-Heizkörper auf den Luftstrom bevorzugt. So ist aus der DE 10 2004 027 687 A1 eine elektrische Heizvorrichtung mit mehreren Heizkörperplatten, die parallel zueinander angeordnet sind, um einen Luftkanal zwischen zwei benachbarten Heizkörperplatten zu definieren, ein mit einer Stirnseite jeder
Heizkörperplatte verbundenes positives Elektrodenelement und ein mit der anderen Stirnseite jeder Heizkörperplatte verbundenes negatives
Elektrodenelement bekannt. Bei den Heizkörperplatten handelt es sich beispielsweise um ein elektrisch leitfähiges Harz, in welches ein elektrisch leitfähiges Füllmaterial gemischt ist. Dabei besitzt das elektrisch leitfähige Harz im Allgemeinen eine positive Widerstands-Temperatur-Kennlinie, bei welcher der elektrische Widerstand bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher steigt. Der Strom fließt hierbei von einem Elektrodenelement durch die Heizkörperplatten zum anderen Elektrodenelement. Somit entfallen die Wellrippen bei diesem direkten Wärmeübergang.
Ferner sind Ausgestaltungen mit Kunststoff-PTC-Elementen bekannt, die mittels hieran, bspw. mittels Kleben angebrachter, der elektrischen
Kontaktierung dienender Kontaktbleche verbunden sind, wobei die
Kunststoff-PTC-Elemente selbst direkt das Heizgitter bilden. Beispielsweise zeigt die DE 10 2004 045 668 A1 derartige elektrisch beheizbare
Kunststoffmatrizen, die beispielsweise eine Wabenstruktur oder eine luftdurchströmbare Schaumstruktur aufweisen können. Für eine verbesserte
Ein- und Ableitung des Stromes können Kontaktmittel vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Kämmen mit Zinken, die in Kanäle der
Wabenstruktur eingeführt sind, mittels auf die Kontaktflächen geklebter
Metallfolien oder mittels aufgebrachter Metallschichten. Die Aufbringung der Metallschichten kann beispielsweise mittels Sputtern, des PVC-Verfahrens,
Lichtbogenverdampfung oder Galvanisieren erfolgen.
Die US 5,206,476 A offenbart eine PTC-Heizereinheit, die im Bereich der Ausströmer angeordnet ist, wobei die PTC-Heizereinheit durch ein Polymermaterial mit PTC-Eigenschaften gebildet ist, welches mehrere rechteckförmig ausgebildete und in einer Reihe angeordnete Luftkanäle aufweist, die von Luft durchströmt werden. Auf der Ober- und Unterseite des PTC-Elements sind Kontaktbleche für die elektrische Kontaktierung vorgesehen, so dass der Stromfluss von dem oberen Kontaktblech über die Oberseite des PTC-Elements durch die einzelnen Stege zur Unterseite des PTC-Elements und anschließend zum unteren Kontaktblech oder anders herum erfolgt. Eine derartige Heizereinheit lässt noch Wünsche offen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten elektrischen Heizer oder Zuheizer zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Heizer oder Zuheizer, insbesondere für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein elektrischer Heizer oder Zuheizer, insbesondere für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, mit mindestens einem Heizelement, das mindestens ein PTC-Element aufweist, welches der Erwärmung eines strömenden Mediums dient, und das PTC- Element mindestens eine Reihe, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen aufweist, die über mindestens einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, und das PTC-Element zur Stromein- bzw. -ausleitung an zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums angeordnet sind, elektrisch kontaktiert ist, wobei der Verbindungsbereich beabstandet von den elektrisch kontaktieren Randbereichen ausgebildet ist, und die voneinander beabstandeten, äußeren Enden außenseitig angeordneter, äußerer Stege der Stromein- bzw. -ausleitung dienen, d.h. es erfolgt keine großflächige Stromein- oder -ausleitung in das bzw. aus dem PTC-Element über die gesamte (geschlossene) Seitenfläche. In Folge der äußeren Stege ist jedoch der Stromübergangsbereich (Kontaktblech o.a. und PTC-Element) von Luft oder ggf. einem anderen geeigneten Medium umströmt, so dass das PTC-Element in diesem Bereich nicht abregelt und die Stromversorgung des inneren Bereichs und damit die Heizleistung sichergestellt werden kann. Beim Medium handelt es sich in der Regel um Luft, jedoch kann es sich beim Medium auch um ein beliebiges anderes Medium handeln, insbesondere auch eine Flüssigkeit, wie insbesondere Öl, wobei gegebenenfalls entsprechenden Eigenschaften und geeigneten Maßnahmen zur Vermeidung eines Stromflusses durch das Medium vorzusehen sind. Der Einfachheit wird jedoch auf das Medium nur als Luft Bezug genommen.
Dadurch, dass das Heizelement direkt im Luftstrom angeordnet ist, kann eine hohe Leistungsdichte in Verbindung mit einer homogenen Temperaturverteilung über die gesamte wärmeübertragende Fläche des Heizelements erzielt werden. Ferner wird der Druckabfall, da keine zusätzlichen Wärmeübertragungselemente, wie Wellrippen o.a., im Luftstrom vorgesehen sein müssen (aber ggf. können), nicht unnötig erhöht.
Das Heizelement weist vorzugsweise mindestens drei Reihen, insbesondere bevorzugt genau drei Reihen, von Stegen auf, welche durch Verbindungsbereiche voneinander getrennt sind. Ein derartiges Heizelement weist eine relativ große Stabilität auf.
Alternativ ist jedoch auch eine gewichtssparende Ausgestaltung mit nur einem zentral angeordneten Verbindungsbereich möglich. Die von diesem zentralen Verbindungsbereich ausgehenden Stege können miteinander fluchtend oder auf Lücke versetzt angeordnet sein.
Die Breite der Stege beträgt vorzugsweise 0,5 bis 3,0 mm, insbesondere bevorzugt 1 bis 2,5 mm. Insbesondere bevorzugt entsprechen sich die Stegbreiten der inneren und äußeren Stege.
Die Breite des Verbindungsbereichs beträgt vorzugsweise 0,5 bis 3,0 mm, insbesondere bevorzugt 1 bis 2,5 mm. Besonders bevorzugt entspricht die Breite der Verbindungsbereiche der Breite der Stege Insbesondere bevorzugt entspricht in mindestens einer Schnittebene senkrecht zur normalen Luftströmungsrichtung die Breite eines Verbindungsbereich der Breite eines Stegs.
Die Breite der zwischen den Stegen ausgebildeten Luftkanäle beträgt vorzugsweise 1 bis 10 mm, insbesondere bevorzugt 2 bis 8 mm.
Besonders bevorzugt ist der Verbindungsbereich zumindest in einer Schnittebene als eine über die gesamte Breite des Heizelements sich erstreckende Fläche ausgebildet, und insbesondere bevorzugt sind zwei parallel zueinander verlaufende, über die gesamte Breite des Heizelements ebene Verbindungsbereiche vorgesehen.
Der Verbindungsbereich kann zumindest zwischen zwei benachbarten Stegen in einer Schräge zu den benachbart den Kontaktblechen angeordneten Außenseiten des Heizelements ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine Veränderung der Luftströmungsrichtung und beeinflusst somit die Strömungsrichtung der aus dem Heizer oder Zuheizer ausströmenden Luft. Bei entsprechender Ausgestaltung lässt sich beispielsweise eine gerichtete oder eine diffuse Luftströmung erreichen.
Der Verbindungsbereich ist vorzugsweise innerhalb eines Höhenbereichs und beabstandet von der elektrischen Kontaktierung angeordnet, wobei der Höhenbereich von einer minimalen Höhe, welche der minimalen Breite eines Stegs oder der minimalen Breite eines Verbindungsbereichs entspricht, bis zu einer maximalen Höhe, welche einem Drittel der Gesamthöhe des Heizelements entspricht, reicht.
Vorzugsweise verläuft zumindest ein Teil der Stege parallel zueinander. Ebenso kann - auch oder ausschließlich - zumindest ein Teil der Stege fächerartig oder auf andere Weise in einem Winkel ungleich 180° zueinander angeordnet sein, so dass der Luftstrom aufgefächert oder zusammengeführt wird. Dabei kann das Auffächern bzw. Zusammenführen in Höhen- und/oder Breitenrichtung des Heizelements erfolgen.
Um die Durchmischung der Luft zu verbessern, ist vorzugsweise zumindest ein Teil der Stege, insbesondere der inneren Stege, derart ausgebildet, dass diese Stege sich nur über einen Teil der Gesamttiefe des Heizelements erstrecken.
Insbesondere bevorzugt sind zumindest die äußeren Stege in Tiefenrichtung durchgehend ausgebildet, d.h. die äußeren Luftkanäle verlaufen vorzugsweise über die gesamte Tiefenrichtung des Heizelements.
Besonders bevorzugt sind die äußeren Stege kürzer als die inneren Stege ausgebildet. Insbesondere bevorzugt sind die inneren Stege mindestens doppelt, insbesondere bevorzugt mindestens dreimal oder viermal so lang wie einer der äußeren Stege ausgebildet.
Bevorzugt ist der Verbindungsbereich zick-zack-förmig oder wellenförmig ausgebildet, wobei auf jedem Berg oder unter jedem Tal jeweils ein Steg vorgesehen ist. Durch eine derartige Ausgestaltung verkürzt sich der Weg des Stromes durch das Heizelement etwas. Ferner ergibt sich eine gleichmäßigere Stromverteilung über den Gesamtbereich des Heizelements. Die Breite des Verbindungsbereichs beträgt im Falle einer derartigen Ausgestaltung des Verbindungsbereichs vorzugsweise 40% bis 60%, insbesondere bevorzugt 50%, der Breite eines Stegs.
Zur Erhöhung der Leistungsdichte können die Stege und/oder die Verbindungsbereiche eine die Oberfläche vergrößernde Struktur aufweisen. Diese Struktur kann bspw. durch eine Mehrzahl von Nuten beliebiger Gestalt, Noppen oder Rippen gebildet sein. Die PTC-Elemente werden bevorzugt durch Kunststoff-Elemente mit PTC-
Eigenschaften gebildet, welche einfacher und flexibler herstellbar sind als bekannte Keramik-PTC-Elemente. Das PTC-Element, insbesondere im Falle eines Kunststoff-PTC-Elements, kann gespritzt, extrudiert, gesintert oder auf sonstige geeignete Weise hergestellt sein. Das Heizelement besteht bevorzugt aus einem Polymer, insbesondere bevorzugt einem Polyolefin, mit elektrisch leitenden Füllmaterialien, insbesondere mit Kohlenstoff, insbesondere in Form von Rußpartikeln. Andere geeignete Materialien können jedoch auch verwendet werden.
Vorzugsweise ist das Kunststoff-PTC-Element bereichsweise, d.h. vorliegend im Bereich der Enden der äußeren Stege, mit mindestens einer elektrisch leitenden Oberflächenbeschichtung, im Folgenden als Beschichtung bezeichnet, versehen. Das Vorsehen einer elektrisch leitenden Beschichtung verringert den Oberflächenwiderstand und somit den Übergangswiderstand, wobei auch eine direkte elektrische Anbindung von elektrisch leitenden Partikels im PTC-Element erfolgt, und vereinfacht somit die Stromzuführung und/oder -ableitung, so dass eine großflächige Kontaktierung entfallen kann, wodurch sich die Herstellungskosten und auch das Gewicht des Zuheizers verringern. Bevorzugt sind die PTC-Elemente mit zwei räumlich durch das PTC-Element voneinander getrennten elektrisch leitenden Beschichtungen versehen. Hierbei sind die Beschichtungen so angeordnet, dass das PTC-Element möglichst großflächig durchströmt und dadurch entsprechend erwärmt wird. Um eine ungleichmäßige Erwärmung zu verhindern, ist die Dicke und somit der Abstand der beiden Beschichtungen des PTC-Elements entsprechend möglichst gleichbleibend ausgebildet. Der Stromfluss erfolgt vorzugsweise entlang des kürzesten Weges durch das PTC-Element. Neben einer Verbesserung des Stromübergangs hat eine entsprechende Beschichtung auch eine Verbesserung des Wärmeübergangs zur Folge. Die Beschichtung wird vorzugsweise durch Silber, Aluminium, Kupfer oder Gold sowie entsprechende Legierungen gebildet, andere gut stromleitende Materialien sind ebenfalls möglich. Die Beschichtung kann auch mehrschichtig ausgebildet sein, bspw. durch eine auf Kunststoff aufgebrachte Kupferschicht.
Die Beschichtung kann vorzugsweise mittels Bedampfen (z.B. PVC- Verfahren, CVD-Verfahren), Plattierens, galvanischen Abscheidens und/oder thermischen Spritzens erfolgen. Andere Verfahren sind ebenfalls möglich. Ebenso kann eine elektrisch leitende Folie aufgeklebt werden, wobei die Folie auch selbstklebend ausgeführt sein kann.
Das Kontaktblech und/oder das Heizelement können mittels mechanischen Fügens, beispielsweise mittels Verpressens, bspw. in einem Rahmen, oder einer vorspannenden Feder, die in den Rahmen mit den anderen Bauteilen eingelegt wird, miteinander verbunden sein. Ebenfalls ist ein Verkleben möglich. Hierbei kann der Klebstoff auf beliebige Weise aufgetragen und ausgehärtet werden. Der Klebstoff kann eine durchgehende Schicht bilden, jedoch sind bevorzugt Kontaktpunkte zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen, an welchen die zu verbindenden Teile in direktem Kontakt miteinander stehen. Insbesondere in diesem Fall ist auch die Verwendung eines kostengünstigen, isolierend wirkenden Klebstoffes möglich.
Eine besonders einfache elektrische Kontaktierung zwischen Heizelement und Kontaktblech ist dadurch möglich, dass im Kontaktblech Schlitze ausgebildet sind, in welche verlängert ausgebildete äußere Stege bzw. die äußeren Enden von Abstandshaltern eingeführt und hierin fixiert werden.
Dabei können die Schlitze doppel-T-förmig ausgebildet sein, so dass auf beiden Seiten in Tiefenrichtung des Heizelements Zungen vorgesehen sind, welche federnd an die Seitenflächen der Stege oder Abstandshalter anliegen und dieselben so halten. Bei einer versetzten Anordnung der verlängert ausgebildeten Stege oder Abstandshalter können auch von beiden Seiten des Kontaktblechs Heizelemente an demselben angebracht werden, so dass ein sehr einfacher und kompakter Aufbau eines Heizers oder Zuheizers, bspw. für zwei Heizzonen möglich ist.
Die Kontaktbleche weisen vorzugsweise eine Dicke von 0,3 bis 3,0 mm, insbesondere 0,5 bis 2,0 mm auf. Sie bestehen bevorzugt aus Aluminium, Kupfer, einer Kupfer-Zink-Legierung, ggf. mit Silizium, oder Stahl, insbesondere Federstahl. Es sind jedoch auch andere elektrisch leitfähige Materialien möglich.
Aus Gründen der Kurzschluss-Sicherheit im Kraftfahrzeug sind bevorzugt die außen angeordneten Kontaktbleche mit dem Minus-Pol und/oder die innere Kontaktbleche mit dem Plus-Pol verbunden ist.
Ein oder mehrere derartige elektrische Heizer oder Zuheizer werden vorzugsweise in einer Kraftfahrzeug-Heiz- oder -Klimaanlage verwendet. Dabei kann eine entsprechende Anordnung von PTC-Elementen sowohl im Bereich des Heizers, d.h. insbesondere im Gehäuse einer Klimaanlage, als Zuheizer als auch im Bereich der Luftkanäle kurz vor den Ausströmern verwendet werden, wo die PTC-Elemente bei Bedarf „vor Ort" zusätzliche Wärme erzeugen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Frontansicht eines elektrischen Zuheizers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 1 zur Verdeutlichung des Stromflusses, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 5,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 7,
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 9,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, Fig. 13 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 12,
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß einer Variante des siebten Ausführungsbeispiels,
Fig. 15 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß einer weiteren Variante des siebten Ausführungsbeispiels,
Fig. 16 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem achten Ausführungsbeispiel,
Fig. 17 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel,
Fig. 18 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel,
Fig. 19 einen Schnitt durch den Zuheizer von Fig. 18,
Fig. 20 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem elften Ausführungsbeispiel,
Fig. 21 einen Schnitt durch den Zuheizer von Fig. 20,
Fig. 22 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Zuheizers gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel,
Fig. 23 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 22, Fig. 24 einen Randbereich eines Zuheizers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 25 eine schematische Darstellung des Randbereichs von Fig. 24 im Falle eines geklemmten Zuheizers,
Fig. 26 eine schematische Darstellung des Randbereichs von Fig. 24im
Falle eines gekleben Zuheizers,
Fig. 27 eine schematische Darstellung des Randbereichs von Fig. 24 im Falle eines Zuheizers, bei dem das Kontaktblech mit den
Enden der äußeren Stege umspritzt ist,
Fig. 28 eine perspektivische Darstellung eines Zuheizers mit vier PTC-
Heizelementen mit zentralem Verbindungsbereich,
Fig. 29 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Zuheizers von Fig. 28, und
Fig. 30 eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung eines Zuheizers gemäß einer Variante des Zuheizers von Fig. 28.
Ein elektrischer Zuheizer 1 mit einer Bautiefe von 25 mm für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage (nicht dargestellt) weist gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel ein blockartig ausgebildetes und mit einer Mehrzahl von in Luftströmungsrichtung durchgehenden, parallel zueinander verlaufender
Öffnungen ausgebildetes Heizelement 2 auf, das zwischen zwei der elektrischen Kontaktierung des Heizelements dienenden Kontaktblechen 3 angeordnet ist. Das Heizelement 2 besteht aus einem Kunststoff mit PTC-Eigenschaften, vorliegend aus einem Polyolefin mit Rußpartikeln, weshalb im Folgenden auf das Heizelement 2 auch als PTC-Element Bezug genommen wird. Das PTC- Element ist vorliegend mittels Spritzen hergestellt, alternativ sind auch andere Herstellungsverfahren, wie sie insbesondere aus der Kunststoffherstellung bekannt sind, möglich, wie bspw. Extrudieren oder Sintern. Alternativ zu einem Kunststoff-PTC-Element kann auch ein anderes geeignetes Material mit PTC-Eigenschaften verwendet werden. Bei den Kontaktblechen 3 handelt es sich um elektrisch gut leitende Metallbleche, welche mit einer Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden sind.
Bei den die Elektroden bildenden Kontaktblechen 3 handelt es sich vorliegend um Stahlbleche mit einer Dicke von 0,5 mm.
Der Zuheizer 1 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in dem die Kraftfahrzeug-Klimaanlage durchströmenden Luftstrom vorliegend nach dem Heizer angeordnet, jedoch kann der Zuheizer auch an anderer Stelle in einem Luftkanal angeordnet sein, bspw. kurz vor den Ausströmern, durch welche die Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt. Hierbei wird die zu erwärmende Luft sowohl durch die Öffnungen im Heizelement 2 geleitet.
Das Heizelement 2 weist vorliegend drei parallel zueinander und zu den Kontaktblechen 3 angeordnete Reihen von Stegen 4, nämlich obere und untere äußere Stege 4a und zentrale, innere Stege 4b, auf, die jeweils durch Luftkanäle 5, nämlich äußere Luftkanäle 5a zwischen den äußeren Stegen 4a und innere Luftkanäle 5b zwischen den inneren Stegen 4b, voneinander getrennt und bezüglich der benachbarten Stegreihe auf Lücke versetzt zueinander angeordnet sind.
Zwischen den Stegen 4a und 4b sind Verbindungsbereiche 6 ausgebildet, über welche eine Querverteilung des Stromflusses zwischen den Stegen 4 erfolgen kann. Die beiden Verbindungsbereiche 6 sind parallel zueinander und zu den Kontaktblechen 3 angeordnet und weisen jeweils eine Dicke auf, welche der Breite der Stege 4 entspricht. Die Verbindungsbereiche 6 sind jeweils näher an der Außenseite des Heizelements 2, d.h. beim entsprechenden Kontaktblech 3, als am anderen Verbindungsbereich 6 angeordnet, d.h. die äußeren Stege 4a sind kürzer als die inneren Stege 4b.
Die Breite der Stege 4 der einzelnen Reihen ist vorliegend gleich und beträgt 2 mm. Die Breite der Luftkanäle 5, die zwischen den Stegen 4 ausgebildet sind, ist etwas größer als die Breite der Stege 4 und beträgt vorliegend 2,5 mm. Die Länge der äußeren Stege 4a, die dem Abstand der Kontaktbleche 3 vom Verbindungsbereich 5 entspricht, beträgt vorliegend 3 mm, die Länge der inneren Stege 4b beträgt vorliegend 30 mm.
Die Luft durchströmt den Zuheizer 1 im Bereich sämtlicher durch die Stege 4a und 4b gebildeten Öffnungen, d.h. auch die relativ kleinen Öffnungen im Bereich der Außenseiten, an welchen die Kontaktbleche 3 angeordnet sind, werden von Luft durchströmt und dadurch gekühlt.
Der Stromfluss erfolgt, wie in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt, über das obere Kontaktblech 3 zu den oberen, äußeren Stegen 4a und anschließend zum Verbindungsbereich 6. In Folge des Verbindungsbereichs 6 zwischen den einzelnen Stegen 4 verteilt sich der Strom bedarfsgerecht auf sämtliche innere Stege 4b. Anschließend gelangt der Strom über den unteren Verbindungsbereich 6 zu den unteren, äußeren Stegen 4a zum unteren Kontaktblech 3.
Bei großen Stromdichten erwärmt sich das PTC-Element im entsprechenden
Bereich und regelt in Folge der Erwärmung ab, so dass weniger Wärme im entsprechenden Bereich erzeugt wird. Zudem steigt der elektrische
Widerstand im entsprechenden Bereich an, so dass der Strom sich einen anderen Weg sucht, sofern möglich. Besonders kritische Bereiche sind die Endbereiche der Stege 4. Da jedoch die im PTC-Element in diesem Bereich erzeugte Wärme in Folge der Luftdurchströmung durch die äußeren Luftkanäle 5a, d.h. zwischen dem Verbindungsbereich und dem Kontaktblech 3, abgeleitet und zudem über den Verbindungsbereich bei Bedarf eine Verteilung des Stroms über die gesamte Breite des PTC- Elements ermöglicht wird, kann insbesondere im zentralen Bereich des Heizelements 2 eine sehr bedarfsgerechte Wärmeerzeugung erfolgen.
Die Leistungsdichten der Fläche der einzelnen Stege 4 des PTC-Elements betragen vorliegend ca. 0,45 Watt/cm2 bei einer Luftdurchströmung mit einer Luftmenge von mehr als 1 kg/min, und einer Lufteintrittstemperatur in den Zuheizer 1 von weniger als 400C. Die Leistungsdichten bei entsprechenden Bedingungen bezogen auf das Volumen des gesamten PTC-Elements beträgt vorliegend ca. 4,0 Watt/cm3.
Das zweite Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, entspricht soweit im Folgenden nicht explizit erwähnt dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass gleiche oder gleichwirkende Bauteile bzw. Bereiche von Bauteilen mit den gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel versehen sind.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem Zuheizer 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Stege 4a und 4b nicht auf Lücke angeordnet, sondern fluchten miteinander, so dass sich in den kontaktblechseitigen Außenbereichen des Heizelements 2 eine gitterartige Struktur ergibt. Ferner ist der Übergang zu den Verbindungsbereichen 6 im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel abgerundet und nicht eckig ausgebildet. Der Luftstrom durch den Zuheizer 1 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Wie hier angedeutet, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum eine Durchströmung der äußeren Luftkanäle 5a vorgesehen, um den Stromeinleit- und -ausleitbereich in bzw. aus den äußeren Stegen 4a zu kühlen.
Figuren 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zuheizers 1 , welches im Prinzip den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht, so dass gleiche oder gleichwirkende Bauteile bzw. Bereiche von Bauteilen mit den gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel versehen sind. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen ist jedoch die Verteilung der inneren und äußeren Stege 4b und 4a unterschiedlich, da die Breiten b der äußeren Luftkanäle 5a sich von den Breiten a der inneren Luftkanäle 5b unterscheidet, wobei vorliegend die Breite b der äußeren Luftkanäle größer als die Breite a der inneren Luftkanäle ist (siehe Fig. 6). Die Übergänge der Stege 4a und 4b zu den Verbindungsbereichen 6 ist entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel abgerundet ausgebildet.
Gemäß einer nicht in der Zeichnung dargestellten Variante des dritten Ausführungsbeispiels variiert zudem der Abstand der inneren und der äußeren Stege über die Breite des Zuheizers, wobei vorliegend der Abstand in den äußeren Bereichen etwas geringer als im mittleren Bereich ist. Beliebige andere Variationen in Bezug auf den Abstand der inneren und/oder äußeren Stege voneinander sind möglich.
Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteres, viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zuheizers 1. Hierbei sind die Übergangsbereiche zwischen den Stegen 4 und den Verbindungsbereichen 6 stark vollständig abgerundet ausgebildet, d.h. die einzelnen Bereiche gehen fließend ineinander über. Ferner sind die Endbereiche angefast und es ist dadurch ein verbesserter Strömungsverlauf im Lufteintrittsbereich möglich. Vorliegend fluchten wiederum die äußeren und inneren Stege 4a und 4b miteinander, jedoch kann auch ein Versatz vorgesehen sein. Das fünfte, in den Figuren 9 und 10 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Zuheizers 1 entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass gleiche oder gleichwirkende Bauteile bzw. Bereiche von Bauteilen mit den gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel versehen sind.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel verläuft jeder der beiden Verbindungsbereiche 6 - im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel - zick-zack-förmig mit vorliegend rechten Winkeln im Bereich der Abzweigung der inneren und äußeren Stege 4b bzw. 4a. Die Breite der Stege 4 ist konstant. Die Breite des Verbindungsbereichs 6 ist vorliegend etwa halb so groß wie die Breite der Stege 4. Die beiden Verbindungsbereiche 6 sind - entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel - jeweils in der Nähe des entsprechenden Kontaktblechs 3 angeordnet, wobei jedoch zwischen dem Verbindungsbereich 6 und dem Kontaktblech 3 eine Mehrzahl äußerer Luftkanäle zur Kühlung der äußeren Stege 4a vorgesehen ist.
An Stelle rechter Winkel im zick-zack-förmigen Verbindungsbereich, wie gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel vorgesehen, können auch stumpfere oder spitzere Winkel vorgesehen sein. Ebenfalls kann bspw. ein wellenförmiger Verlauf des Verbindungsbereichs vorgesehen sein. Beliebige
Mischformen sind möglich, ebenso Variationen des Abstands der Stege einer Reihe. Sinnvoll ist jedoch eine Anordnung der Stege zweier benachbarter Reihen auf Lücke.
Das sechste, in Fig. 11 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Zuheizers 1 entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, so dass gleiche oder gleichwirkende Bauteile bzw. Bereiche von Bauteilen mit den gleichen Bezugszeichen wie beim zweiten Ausführungsbeispiel versehen sind. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel sind die inneren Stege 4b in Tiefenrichtung des Heizelements 2 nicht über die gesamte Tiefe ausgebildet, sondern jeweils nur über die Hälfte der Tiefe, wobei benachbarte Stege 4b versetzt angeordnet sind, d.h. ein luftanströmseitiger Steg 4b1, der sich von der Lufteintrittsseite bis zur Mitte des Heizelements 2 erstreckt, ist in der Mitte des Heizelements 2 (in Tiefenrichtung gesehen) benachbart einem luftabströmseitigen Steg 4b" angeordnet, der sich von der Mitte des Heizelements 2 aus bis zur Luftaustrittsseite des Heizelements 2 erstreckt. Die äußeren Stege 4a sind in Tiefenrichtung durchgehend ausgebildet und über die Breite des Heizelements in äquidistanten Abständen und jeweils fluchtend mit einem luftanströmseitigen Steg 4b1 bzw. einem luftabströmseitigen Steg 4b" angeordnet, d.h. die äußeren Luftkanäle 5a sind durchgehend ausgebildet. Im Prinzip ist jedoch auch eine Ausgestaltung, wie bei den inneren Stegen des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorgesehen, möglich.
In Folge der versetzten, nicht durchgehenden Anordnung der inneren Stege 4b kommt es zu einer besseren Luftvermischung der diesen Bereich des Heizelements 2 durchströmenden Luft.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entsprechen die Längen der luftanströmseitigen und luftabströmseitigen Stege einander und die Summe der Steglängen ergibt die Länge eines äußeren Steges. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall. Um eine bessere Luftvermischung zu ermöglichen, können die Stege in Tiefenrichtung voneinander beabstandet sein, so dass die Summe der Steglängen der luftanströmseitigen und luftabströmseitigen Stege kleiner als die Länge eines äußeren Steges ist, was jedoch die Heizleistung in Bezug auf die Bautiefe verringert. Ebenfalls wäre eine (kurze) Überschneidung möglich. Ferner müssen die luftanströmseitigen und luftabströmseitigen Stege nicht gleich lang sein. Ebenso sind Variationen der einzelnen Steglängen über die Breite des Heizelements möglich. Figuren 12 und 13 zeigen ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zuheizers 1 , wobei gleiche oder gleichwirkende Bauteile bzw. Bereiche von Bauteilen mit den gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel versehen sind.
Das Schnittprofil bei einem Schnitt senkrecht zur (normalen) Luftströmungsrichtung mittig durch das Heizelement 2 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel entspricht vorliegend einem Schnitt durch das Heizelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch die Abrundungen fehlen. In Folge eines schrägen Verlaufs der Verbindungsbereiche 6, die abwechselnd leicht nach oben und nach unten geneigt verlaufen, ergibt sich auf der Lufteintrittsseite und der Luftaustrittsseite ein deutlicher Versatz der einzelnen Verbindungsbereiche 6, die von einem Steg 4 ausgehen. Der maximale Versatz auf der Lufteintrittsseite und der Luftaustrittsseite entspricht, wie aus Figuren 12 und 13 ersichtlich, annähernd der Breite eines Stegs, welche vorliegend auch der Breite der Verbindungsbereiche entspricht.
Die Figuren 14 und 15 zeigen Varianten des siebten Ausführungsbeispiels. Hierbei ist gemäß der in Fig. 14 dargestellten Variante der Verbindungsbereich 6 verbreitert ausgebildet. Der maximale Versatz auf der Lufteintrittsseite und der Luftaustrittsseite ist, wie aus Fig. 14 ersichtlich, größer als die Breite eines Stegs, aber etwas kleiner als die Breite der Verbindungsbereiche. Gemäß der Variante von Fig. 15 ist die Breite der Stege 4 und des Verbindungsbereichs 6 gleich. Der maximale Versatz beträgt etwa die doppelte Breite eines Stegs.
Fig. 16 zeigt einen Zuheizer 1 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel. Hierbei entspricht die Anordnung der Stege 4 und Verbindungsbereiche 6 auf der Lufteintrittsseite derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels, jedoch sind die Abrundungen zwischen den Stegen und Verbindungsbereichen geringer ausgebildet. Wie aus Fig. 16 ersichtlich, verlaufen die Verbindungsbereiche 6 nach oben oder unten, so dass sich auf der Luftaustrittsseite wiederum ein Versatz ergibt. Vorliegend verlaufen die Verbindungsbereiche zwischen zwei benachbarten Stegen 4 parallel zueinander, jedoch ist auch eine andere Ausgestaltung möglich.
Fig. 17 zeigt einen weiteren Zuheizer 1 , welcher verschiedene Neigungswinkel der Verbindungsbereiche 6 aufweist, so dass die Querschnittsflächen der einzelnen Luftkanäle 5 stark variieren. Im Falle des maximalen Versatzes eines Abschnitts der Verbindungsbereiche 6 reicht derselbe bis zu etwa einem Drittel der Höhe des Heizelements 2 heran.
Die Figuren 18 und 19 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Zuheizers 1 , welcher parallel zueinander und zu den Kontaktblechen 3 verlaufende Verbindungsbereiche 6 aber unterschiedliche Ausrichtungen der
Stege 4 aufweist, wobei die Stege 4 - abgesehen von den zwei die
Außenseiten bildenden Stegen - fächerartig verlaufend ausgerichtet sind.
Die äußeren und inneren Stege fluchten vorliegend miteinander. Um einen zu großen Abstand zwischen den einzelnen Stegen 4 zu vermeiden, ist jeweils zwischen dem die Außenseite bildenden Steg und dem benachbarten
Steg ein in seiner Tiefe deutlich verkürzter Steg vorgesehen.
Die Figuren 20 und 21 zeigen ein elftes Ausführungsbeispiel eine Kombination der beiden vorigen Ausführungsbeispiele, so dass der Zuheizer
1 sowohl geneigte Verbindungsbereiche 6 mit unterschiedlichen, über die
Breite des Heizelements 2 variierenden Neigungswinkeln als auch unterschiedliche Ausrichtungen der Stege 4 aufweist, wobei die Stege 4 - abgesehen von den zwei die Außenseiten bildenden Stegen - fächerartig verlaufend ausgerichtet sind. Die äußeren und inneren Stege fluchten vorliegend miteinander. Durch diese Anordnung kann - je nach Strömungsrichtung der Luft - aufgefächert oder gebündelt werden. Entsprechend erweitern oder verengen sich auch die äußeren Luftkanäle 5a.
Die Figuren 22 und 23 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch im Bereich der Stege 4 eine Vielzahl in Tiefenrichtung verlaufender U-förmiger Nuten vorgesehen, welche die Oberfläche vergrößern, so dass die Leistungsdichte erhöht werden kann.
Das Vorsehen entsprechender oder ähnlicher Profilierungen zur Vergrößerung der Oberfläche ist auch bei den anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich. Vorliegend sind die Verbindungsbereiche 6 ohne derartige Strukturen ausgebildet, jedoch kann auch in diesem Bereich eine entsprechende Ausgestaltung erfolgen.
Beliebige andere Anordnungen der Stege und Verbindungsbereiche, abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, sind möglich. Hierbei ist jedoch bevorzugt, dass jeder der Verbindungsbereiche in zumindest einer Schnittebene in einer durchgehenden Linie verlaufend ausgebildet ist oder zumindest innerhalb eines gewissen Höhenbereichs angeordnet ist. Der Höhenbereich reicht hierbei von einer minimalen Höhe, welche der minimalen Stegbreite oder der minimalen Breite des Verbindungsbereichs entspricht, bis zu einer maximalen Höhe, welche einem Drittel der Gesamthöhe des Heizelements entspricht, insbesondere bis zu einer Höhe, welche einem Viertel der Gesamthöhe des Heizelements entspricht.
Die Anbindung der Kontaktbleche 3 an die Enden der äußeren Stege 4a kann auf beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise können die Kontaktbleche 3 geklemmt werden, wie in Fig. 25 schematisch dargestellt. Hierfür sind
Heizelement und Kontaktbleche in einem Rahmen angeordnet und die erforderliche Kraft zum Klemmen der Elemente kann bspw. durch eine Feder aufgebracht werden. Alternativ oder in Verbindung hierzu können auch Clipsverbindungen in Form von Federarmen, die am Kontaktblech ausgebildet sind, und Vorsprüngen oder Öffnungen, die am Heizelement ausgebildet sind, zur Fixierung der Elemente aneinander vorgesehen sein.
Alternativ - oder in Verbindung mit einem Klemmen - können Heizelement und Kontaktblech 3 verklebt werden, wie in Fig. 26 schematisch dargestellt. Im Falle der Verwendung eines elektrisch isolierenden Klebstoffes wird derselbe im Rahmen des Zusammenpressens aus dem Spalt zwischen Kontaktblech und Heizelement verdrängt und sammelt sich seitlich neben dem Ende des äußeren Steges 4a in der Kehle zwischen Kontaktblech und Steg.
Auch ein Umspritzen der Kontaktbleche 3 mit dem PTC-Material ist möglich, wobei die Kontaktbleche 3 bevorzugt entsprechende Öffnungen aufweisen, wie beispielsweise Schlitze und/oder Bohrungen, um sicher mit Hilfe des durch die Öffnungen gedrungenen Materials in Folge eines Formschlusses gehalten werden zu können (siehe Fig. 27).
Um die Stromeinleitung und -ausleitung zu verbessern können auf Bereichen der Oberfläche des Heizelements entsprechende Beschichtungen vorgesehen sein.
In den Figuren 28 und 29 ist eine Variante eines Zuheizers 1 , aufweisend vier unabhängig voneinander schaltbare Heizelemente 2, mit nur einem zentral angeordneten Verbindungsbereich 6 von dem aus sich miteinander fluchtende Stege erstrecken. Vorliegend fluchten auch die Stege benachbarter Heizelemente 2 miteinander. Die einzelnen Heizelemente sind vorliegend abwechselnd mit Kontaktblechen 3 verspannt in einem Rahmen (nicht dargestellt) angeordnet. Alternativ können sie beispielsweise verklebt oder auf sonstige Weise miteinander unter Bildung einer ausreichenden Kontaktfläche verbunden sein.
Figur 30 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels von Fig. 28, gemäß der, die an einem zentralen Verbindungssteg einstückig ausgebildeten Stege jeweils auf Lücke zueinander versetzt angeordnet sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrischer Heizer oder Zuheizer, insbesondere für eine Heizungsoder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Heizelement (2), das mindestens ein PTC-Element aufweist, welches der Erwärmung eines strömenden Mediums dient, und das PTC- Element mindestens eine Reihe, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen (4) aufweist, die über mindestens einen Verbindungsbereich (6) miteinander verbunden sind, und das PTC-Element zur Stromein- bzw. -ausleitung an zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums angeordnet sind, elektrisch kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) beabstandet von den elektrisch kontaktieren Randbereichen ausgebildet ist, und die voneinander beabstandeten, äußeren Enden außenseitig angeordneter, äußerer Stege (4a) der Stromein- bzw. -ausleitung dienen.
2. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) mindestens drei Reihen von Stegen (4) aufweist, welche durch Verbindungsbereiche (6) voneinander getrennt sind.
3. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) genau drei Reihen von Stegen (4) aufweist, welche durch zwei Verbindungsbereiche (6) voneinander getrennt sind.
4. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Stege (4) 0,5 bis 3,0 mm beträgt.
5. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Verbindungsbereichs (6) 0,5 bis 3,0 mm beträgt.
6. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer
Schnittebene senkrecht zur normalen Luftströmungsrichtung die Breite eines Verbindungsbereich der Breite eines Stegs entspricht.
7. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanalbreite zwischen den Stegen (4) 1 bis 10 mm beträgt.
8. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) zumindest in einer Schnittebene als eine über die gesamte Breite des
Heizelements (2) sich erstreckende Fläche ausgebildet ist.
9. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) zumindest zwischen zwei benachbarten Stegen (4) in einer Schräge zu den benachbart den Kontaktblechen (3) angeordneten Außenseiten des Heizelements (2) ausgebildet ist.
10. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) innerhalb eines
Höhenbereichs und beabstandet von der elektrischen Kontaktierung angeordnet ist, wobei der Höhenbereich von einer minimalen Höhe, welche der minimalen Breite eines Stegs (4) oder der minimalen Breite eines Verbindungsbereichs (6) entspricht, bis zu einer maximalen Höhe, welche einem Drittel der Gesamthöhe des Heizelements (2) entspricht, reicht.
11. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stege (4) parallel zueinander verläuft.
12. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stege (4) fächerartig angeordnet ist.
13. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stege (4), insbesondere der inneren Stege (4b), sich nur über einen Teil der Gesamttiefe des Heizelements (2) erstreckt.
14. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Stege (4a) in Tiefenrichtung durchgehend ausgebildet sind.
15. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) zick-zack-förmig oder wellenförmig ausgebildet ist, wobei auf jedem Berg oder unter jedem Tal jeweils ein Steg (4) vorgesehen ist.
16. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Verbindungsbereichs (6) 40% bis
60%, insbesondere 50%, der Breite eines Stegs (4) beträgt.
17. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) und/oder die Verbindungsbereiche (6) eine die Oberfläche vergrößernde Struktur aufweisen.
18. Elektrischer Heizer oder Zuheizer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) aus einem Polymer, insbesondere einem Polyolefin, mit elektrisch leitenden
Füllmaterialien, insbesondere mit Kohlenstoff, insbesondere in Form von Rußpartikeln, besteht.
19. Kraftfahrzeug-Heiz- oder -Klimaanlage gekennzeichnet durch mindestens einen elektrischen Heizer oder Zuheizer (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
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