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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung.
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Bei Fahrzeugen, insbesondere bei Straßenfahrzeugen, ist es üblich, eine Fahrzeugheizvorrichtung bereitzustellen, mit der ein Beheizen einer Fahrgastzelle und gegebenenfalls weiterer Bereiche ermöglicht wird. In herkömmlichen Straßenfahrzeugen wird zu diesem Zweck üblicherweise die Abwärme von einem Verbrennungsmotor genutzt, die über eine Motorkühlflüssigkeit und einen Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher zu einem Teil auf Luft übertragen wird, die einem Innenraum zu dessen Konditionierung zugeführt wird.
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Insbesondere aufgrund der Entwicklung von verbrauchsoptimierten kraftstoffbetriebenen Antriebsmotoren, bei denen die Abwärme in vielen Betriebszuständen nicht mehr zu einer ausreichenden Beheizung des Innenraums ausreicht, werden in immer größerem Umfang Zuheizer verbaut, die zusätzlich Heizleistung bereitstellen. Ferner findet vermehrt eine Entwicklung von Elektrofahrzeugen, die rein elektrisch angetrieben werden, und sogenannten Hybrid-Fahrzeugen, die sowohl einen elektrischen Antriebsmotor als auch einen Verbrennungsmotor aufweisen, statt. Auch bei diesen Fahrzeugen stellen die Antriebskomponenten zumindest bei vielen Betriebszuständen keine ausreichende Wärme zur Beheizung eines Fahrzeuginnenraums bereit.
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Es kommen immer häufiger elektrische Heizvorrichtungen zum Einsatz, die unter Aufnahme von elektrischer Energie Wärmeenergie bereitstellen. Als elektrische Heizvorrichtungen kommen dabei insbesondere Widerstandsheizer zum Einsatz, die elektrische Energie in ohmsche Wärme umsetzen. Besonders häufig werden sogenannte PTC-Heizelemente eingesetzt, die eine Widerstands-Temperatur-Charakteristik aufweisen, die im Bereich eines Arbeitspunkts einen steilen Anstieg des elektrischen Widerstands bei ansteigender Temperatur zeigt. Diese üblicherweise keramischen PTC-Heizelemente weisen dabei weitestgehend selbstregelnde Eigenschaften auf, die aufgrund der Widerstands-Temperatur-Charakteristik ein zu starkes Erhitzen über vorgegebene Grenztemperaturen verhindern. Die elektrischen Widerstandsheizelemente werden dabei herkömmlich derart angeordnet, dass eine elektrische Spannung führende Komponenten in unmittelbarem Kontakt mit Luft stehen, die einem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird. Neben der unmittelbaren Beheizung von Luft ist es z.B. auch möglich eine Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf eines Fahrzeugs elektrisch zu beheizen und gegebenenfalls in einem Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher anschließend Wärme auf zu beheizende Luft zu übertragen.
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DE 32 08 802 A1 beschreibt eine elektrische Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von Heizplättchen, die mit ihren Kontaktierungsflächen oberseitig und unterseitig an als Blechstreifen ausgeführte Stromzuführungen angelegt und in eine feuchtigkeitsdichte, heiztemperaturfeste Isolierstoffumhüllung eingesetzt sind, aus der lediglich die Anschlussleiter herausgeführt sind.
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EP 0 307 217 A1 beschreibt eine PTC-Vorrichtung für ein Heizgerät mit einem plattenartigen PTC-Thermistorelement und einem ersten sowie einem zweiten Radiator, die auf einer Vorderseite und einer Rückseite von diesem angeordnet sind.
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DE 39 02 205 A1 beschreibt ein Halteteil für PTC-Elemente mit einem Isolierrahmen und mindestens einer Kontaktplatte, die fest mit dem Isolierrahmen verbunden ist.
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US 2002/0011484 A1 beschreibt eine elektrische Heizvorrichtung zur Verwendung in einem Automobil. Eine Mehrzahl von Heizelementen, die derart gestapelt sind, dass sie einen Heizblock bilden, bilden gemeinsam mit einer Steuervorrichtung eine strukturelle Einheit.
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EP 1 164 816 A2 beschreibt einen Luftzuheizer mit PTC-Heizelement mit Halbleiterschalter, wobei der gehäuselose Halbleiter-Chip im Heizrohr in unmittelbarer Nachbarschaft der PTC-Heizelemente angeordnet ist.
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DE 197 06 199 A1 beschreibt eine elektrische Luft-Heizeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren zu einem Block zusammengesetzten, parallel angeordneten Heizelementen, die aus zwei Blechen und zwischen diesen gehaltenen PTC-Elementen gebildet sind, und Wellrippen, die an den Blechen in wärmeleitender Verbindung liegen. Um eine möglichst gleichmäßige Verspannung der PTC-Elemente und Bleche bei gleichzeitig einfacher Montage zu erzielen, werden Spannmittel beschrieben, die sämtliche PTC-Elemente und Bleche in einem Block gegeneinander verspannen. Die gezeigte Ausgestaltung hat den Nachteil, dass die PTC-Elemente insbesondere im unverbauten Zustand nicht gegen Berührung geschützt sind. Ferner kann aus der Luft kondensierendes Wasser oder aus Leckagen austretendes Wasser oder Kühlmittel mit den PTC-Elementen in Berührung kommen, sodass die gezeigte Ausgestaltung insbesondere für Anwendungen, bei denen elektrische Heizelemente mit hohen Spannungen betrieben werden, wie z.B. in einem Hochvolt-Bordnetz eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, unter Sicherheitsaspekten nicht geeignet ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte elektrische Fahrzeugheizvorrichtung bereitzustellen, mit der eine zuverlässige thermische Ankopplung und eine zuverlässige mechanische Fixierung eines elektrischen Heizelements in verschiedensten Betriebszuständen erreicht werden und die insbesondere auch einen Betrieb mit hohen Versorgungsspannungen erlaubt.
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Die Aufgabe wird durch eine elektrische Fahrzeugheizvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das elektrische Heizelement ist somit fluiddicht in dem Gehäuse eingeschlossen, das zur Wärmeübertragung auf das zu erwärmende Medium ausgebildet ist, wobei die Wärmeübertragung durch eine Wandung des Gehäuses erfolgt. In dieser Weise ist das elektrische Heizelement zuverlässig gegen Berührung geschützt. Ferner ist das elektrische Heizelement durch das Gehäuse zuverlässig gegen direkten Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium, das z.B. durch Luft oder eine Flüssigkeit gebildet sein kann, und gegenüber anderen Substanzen wie z.B. Spritz- oder Kondenswasser geschützt. Da die Wandung des Gehäuses elastisch gegen das elektrische Heizelement gespannt ist, sind ferner eine gute thermische Ankopplung und eine zuverlässige mechanische Fixierung in verschiedensten Betriebszuständen sichergestellt. Es können insbesondere thermische Ausdehnungseffekte und Toleranzen kompensiert werden. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung auch für einen Betrieb mit einer hohen Versorgungsspannung geeignet. Dazu ist es z.B. auch möglich, das elektrische Heizelement zwar gut thermisch an das Gehäuse anzukoppeln, aber eine elektrische Isolierung zwischen dem elektrischen Heizelement und dem Gehäuse vorzusehen, z.B. durch eine elektrisch isolierende Struktur mit guter thermischer Leitfähigkeit. Das elektrische Heizelement kann z.B. insbesondere durch ein elektrisches PTC-Heizelement gebildet sein.
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Die Wandung des Gehäuses ist durch zumindest ein Federelement elastisch gegen das elektrische Heizelement gespannt. Durch das Vorsehen des Federelements kann die elastische Spannung, mit der die Wandung des Gehäuses gegen das elektrische Heizelement gespannt ist, zuverlässig bereitgestellt werden. Das Federelement kann z.B. funktional in ein weiteres Element der elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung integriert sein, z.B. einstückig mit einem Wärmeübertragerkörper ausgebildet sein, der z.B. Lamellen, Rippen oder Finnen aufweisen kann. Es ist z.B. aber auch möglich, das Federelement separat auszubilden. Da das Federelement außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, kann die Wandung des Gehäuses besonders zuverlässig elastisch gegen das elektrische Heizelement gespannt werden. Die Federkraft kann derart eingestellt werden, dass einerseits eine zuverlässige Verspannung gegeben ist und andererseits eine Beschädigung aufgrund zu hoher Anpresskräfte vermieden wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das zumindest eine elektrische Heizelement ein PTC-Heizelement. In diesem Fall ist ein elektrisches Heizelement bereitgestellt, das weitgehend selbstregelnde Eigenschaften aufweist und eine Überhitzung des elektrischen Heizelements ist zuverlässig verhindert. Unter einem PTC-Heizelement wird dabei ein, insbesondere keramisches, Heizelement verstanden, das eine Widerstands-Temperatur-Charakteristik aufweist, die im Bereich eines Arbeitspunkts einen steilen Anstieg des elektrischen Widerstands bei ansteigender Temperatur zeigt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Gehäuse in einer Strömungsführung zur Führung eines zu erwärmenden Mediums angeordnet. Die Strömungsführung kann insbesondere durch ein Hauptgehäuse der elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung gebildet sein, durch das das zu erwärmende Medium, z.B. Luft oder eine zu erwärmende Flüssigkeit, geleitet wird. Durch das fluiddichte Einschließen des elektrischen Heizelements in dem Gehäuse ist es ermöglicht, dass das Gehäuse unmittelbar in die Strömung des zu erwärmenden Mediums ragt, ohne dass die Gefahr eines direkten Kontakts des elektrischen Heizelements mit dem zu erwärmenden Medium besteht.
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Das Gehäuse ist durch ein metallisches Rohr gebildet. Das Gehäuse kann aus Metall oder einer Metalllegierung gebildet sein. Somit kann das elektrische Heizelement zuverlässig dauerhaft fluiddicht eingeschlossen werden und es ist gleichzeitig ein guter Wärmeübergang auf das zu erwärmende Medium gewährleistet. Das elektrische Heizelement kann in dem Rohr z.B. durch Einschweißen oder Einlöten eingeschlossen werden, es ist aber auch möglich, den Verschluss in anderer Weise zu realisieren. Ferner kann in diesem Fall ein Anteil der elastischen Spannung, mit der die Wandung des Gehäuses gegen das elektrische Heizelement gespannt ist, durch das Material des Gehäuses selbst bereitgestellt werden. Das Gehäuse ist derart ausgebildet, dass die Wandung elastisch deformierbar ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Gehäuse auf einer Außenseite mit zumindest einem Wärmeübertragerkörper zur Wärmeübertragung auf das zu erwärmende Medium versehen und die Wandung des Gehäuses ist durch den Wärmeübertragerkörper elastisch gegen das elektrische Heizelement gespannt. In diesem Fall ist eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung gegeben, da kein separates zusätzliches Federelement erforderlich ist. Die elastische Spannung kann z.B. durch einen (zumindest auch) elastisch deformierten Abschnitt des Wärmeübertragerkörpers aufgebracht werden, d.h. durch das Material des Wärmeübertragerkörpers.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Mehrzahl von Gehäusen vorgesehen, in denen jeweils zumindest ein elektrisches Heizelement aufgenommen ist, und die Mehrzahl von Gehäusen ist in einer Strömungsführung zur Führung eines zu erwärmenden Mediums angeordnet. In diesem Fall können mehrere elektrische Heizelemente, die gegebenenfalls separat ansteuerbar ausgebildet sein können, in kompakter Weise zur Erwärmung des zu erwärmenden Mediums genutzt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Ansteuerungselektronik für das zumindest eine elektrische Heizelement vorgesehen und es ist ein Wärmeableitelement zur Abführung von Wärme von der Ansteuerungselektronik an das zu erwärmende Medium vorgesehen. In diesem Fall kann einerseits unerwünschte Wärme gut von der Ansteuerungselektronik abgeführt werden und andererseits kann diese unerwünschte Wärme zusätzlich auch zur Erwärmung des zu erwärmenden Mediums genutzt werden. Das Wärmeableitelement kann z.B. durch einen Stift oder Zapfen aus einem gut wärmeleitenden Material, wie z.B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, gebildet sein, der in thermischen Kontakt mit der Ansteuerungselektronik steht.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Wärmeableitelement ebenfalls in einem Gehäuse aufgenommen und gegenüber dem zu erwärmenden Medium fluiddicht abgeschlossen. In diesem Fall ist auch sicher verhindert, dass das Wärmeableitelement in Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium oder z.B. mit Kondens- oder Spritzwasser gelangt. Dabei kann, wie bei dem elektrischen Heizelement, insbesondere auch die Wandung des Gehäuses, in dem das Wärmeableitelement eingeschlossen ist, elastisch gegen das Wärmeableitelement gespannt sein, sodass ein guter Wärmeübergang auf das zu erwärmende Medium gewährleistet ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung zur Wärmeübertragung auf eine Flüssigkeit als zu erwärmendes Medium ausgebildet. Die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung kann insbesondere zur Wärmeübertragung auf Wasser oder eine Kühlflüssigkeit ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
- 1 zeigt eine erste Ausführungsform der elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung.
- 2 zeigt einen Teil einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform.
- 3 zeigt einen Teil einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 4 zeigt einen Teil einer elektrischen Fahrzeugheizvorrichtung gemäß einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform.
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine erste Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf 1 beschrieben. Die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung 1 weist eine Mehrzahl von elektrischen Heizelementen 2 und eine diesen zugeordnete Ansteuerungselektronik 3 auf. Obwohl in 1 beispielhaft zwei elektrische Heizelemente 2 dargestellt sind, können auch mehr oder weniger elektrische Heizelemente 2 vorgesehen sein. Die elektrische Fahrzeugheizvorrichtung 1 weist ein Hauptgehäuse 4 auf, das eine Strömungsführung für ein mit den elektrischen Heizelementen 2 zu beheizendes Medium bildet. Das zu beheizende Medium kann z.B. durch Luft gebildet sein, bevorzugt jedoch durch eine zu beheizende Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Kühlflüssigkeit. Das Hauptgehäuse 4 ist mit einem Einlass 5, über den das zu beheizende Medium in das Hauptgehäuse 4 zuführbar ist, und mit einem Auslass 6, über den das zu beheizende Medium aus dem Hauptgehäuse 4 abführbar ist, versehen. In dem Hauptgehäuse 4 können (nicht dargestellte) Strömungsführungselemente zum gezielten Leiten des zu erwärmenden Mediums vorgesehen sein.
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Die elektrischen Heizelemente 2 sind jeweils in einem Gehäuse 7 eingeschlossen. Obwohl in 1 dargestellt ist, dass jeweils ein elektrisches Heizelement 2 in einem Gehäuse 7 eingeschlossen ist, ist es z.B. auch möglich eine Mehrzahl von elektrischen Heizelementen in einem gemeinsamen Gehäuse 7 anzuordnen. Die elektrischen Heizelemente 2 sind in dem zugeordneten Gehäuse 7 jeweils fluiddicht eingeschlossen, sodass zuverlässig verhindert ist, dass von einer Außenseite Flüssigkeiten oder Gase zu dem elektrischen Heizelement 2 gelangen. Im Folgenden wird näher auf die Anordnung eines dieser elektrischen Heizelemente 2 eingegangen und die entsprechend angeordneten weiteren elektrischen Heizelemente 2 werden nicht separat beschrieben. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 7 eine Wandung 8 auf, die durch ein metallisches Rohr gebildet ist, in dem das elektrische Heizelement 2 aufgenommen ist. Ein (unteres) Ende des metallischen Rohres ist mit einem Stopfen 9 fluiddicht nach außen verschlossen. Der Stopfen 9 kann z.B. separat in das Ende des Rohres eingefügt sein oder aber z.B. auch durch einen Teil des Hauptgehäuses 4 gebildet sein, mit dem das Rohr fest verbunden ist. Obwohl in 1 dargestellt ist, dass der Stopfen 9 in das Rohr eingefügt ist, kann dieser das Rohr z.B. auch von außen umgreifen. Das andere Ende des Rohres ist mit einer Kabeldurchführung 10 fluiddicht verschlossen. Das elektrische Heizelement 2 ist durch die Kabeldurchführung 10 hindurch über (schematisch gestrichelt dargestellte) Leitungen 11 elektrisch mit der Ansteuerungselektronik 3 verbunden.
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Die elektrischen Heizelemente 2 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch keramische PTC-Heizelemente gebildet. Die elektrischen Heizelemente 2 sind derart in dem Gehäuse 7 angeordnet, dass von den elektrischen Heizelementen 2 freigesetzte Wärme über die Wandung 8 des Gehäuses 7 auf das zu erwärmende Medium übertragbar ist. Die Wandung 8 kann z.B. aus Edelstahl oder Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gebildet sein.
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Auf der von dem elektrischen Heizelement 2 abgewandten Außenseite des jeweiligen Gehäuses 7 ist eine Mehrzahl von Wärmeübertragerkörpern 12 angeordnet. Die Wärmeübertragerkörper 12 dienen zu Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche zur Wärmeübertragung auf das zu erwärmende Medium. Obwohl in 1 schematisch mehrere Wärmeübertragerkörper 12 dargestellt sind, die jeweils die Form von um das Gehäuse 7 umlaufenden Lamellen aufweisen, kann auch an jedem Gehäuse 7 nur ein zusammenhängender Wärmeübertragerkörper 12 vorgesehen sein. Der oder die Wärmeübertragerkörper 12 kann/können auch eine andere Form aufweisen. Die Wärmeübertragerkörper 12 sind aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Metall oder einer Metalllegierung gefertigt.
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Die Wandung 8 des Gehäuses 7 ist elastisch gegen das in dem Gehäuse 7 angeordnete elektrische Heizelement 2 gespannt. Dazu ist die Wandung 8 derart ausgebildet, dass sie in Richtung zu dem elektrischen Heizelement deformierbar, bevorzugt elastisch deformierbar ist. In dieser Weise wird ein möglichst guter Wärmeübergang von dem elektrischen Heizelement 2 auf die Wandung 8 erzielt, es werden gleichzeitig Herstellungstoleranzen und thermische Ausdehnungen kompensiert und das elektrische Heizelement 2 ist sicher gehalten. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Wandung 8 durch Federelemente 13, die einstückig mit den Wärmeübertragerkörpern 12 ausgebildet sind, gegen das elektrische Heizelement 2 gespannt. Die Federelemente 13 liegen von außen an der Wandung 8 an und spannen diese gegen das elektrische Heizelement 2.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Wärmeübertragerkörper 12 durch scheibenförmig um das Gehäuse 7 umlaufende Lamellen gebildet, wobei in deren Mitte ein Loch ausgebildet ist, durch das das Gehäuse 7 geführt ist. In dem das Loch umgebenden Bereich ist das Material des Wärmeübertragerkörpers 12 durch Einführen des Gehäuses 7 derart elastisch umgebogen, dass die Federelemente 13 gebildet sind, die die Wandung 8 elastisch gegen das elektrische Heizelement 2 spannen. In diesem Fall sind somit durch Teile des Wärmeübertragerkörpers 12 Federelemente 13 gebildet und die Federkraft wird durch elastische Deformation des Materials des Wärmeübertragerkörpers 12 aufgebracht. Die Federelemente 13 können z.B. als federnde, nach innen vorspringende Lippen ausgebildet sein. Obwohl bei der Ausführungsform eine Mehrzahl von Federelementen 13 gezeigt ist, ist es z.B. auch möglich, lediglich ein Federelement 13 vorzusehen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den elektrischen Heizelementen 2 und der Ansteuerungselektronik 3 eine thermische Isolierung 14 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, einen übermäßigen Wärmeeintrag von den elektrischen Heizelementen 2 zu der Ansteuerungselektronik 3 zu verhindern. Die thermische Isolierung 14 kann z.B. als Schutzschirm aus einem festen Material wie z.B. Aluminiumblech oder einer Kunststoffplatte, aus einem Fasermaterial wie z.B. Glaswolle oder Steinwolle oder aus einem schaumartigen Stoff oder aus einer Kombination solcher Materialien gebildet sein.
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Es ist ferner ein Wärmeableitelement 15 zur Abführung von Wärme von der Ansteuerungselektronik 3 an das zu erwärmende Medium vorgesehen. Das Wärmeableitelement 15 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Kupfer, gefertigt. Das Wärmeableitelement 15 ist thermisch gut an die Ansteuerungselektronik 3 angekoppelt. Es kann z.B. thermisch unmittelbar an eine Platine der Ansteuerungselektronik 3 angekoppelt sein. Andererseits ist das Wärmeableitelement 15 thermisch auch gut an das zu erwärmende Medium angekoppelt, sodass Wärme von der Ansteuerungselektronik 3 an das zu erwärmende Medium abführbar ist. Das Wärmeableitelement 15 ist, ähnlich wie die elektrischen Heizelemente 2, in einem Gehäuse 7 aufgenommen. Das Wärmeableitelement 15 ist gegenüber dem zu erwärmenden Medium fluiddicht abgeschlossen. Wie bei den elektrischen Heizelementen 2 ist auch das Wärmeableitelement 15 derart in einem Gehäuse 7 aufgenommen, dass die Wandung 8 des Gehäuses 7 elastisch gegen das Wärmeableitelement 15 gespannt ist, um einen möglichst guten Wärmeübergang zu realisieren. Auch bei dem Wärmeableitelement 15 wird die elastische Federkraft durch einstückig mit Wärmeübertragerkörpern 12 ausgebildete Federelemente 13 aufgebracht. In dieser Weise ist das Wärmeableitelement 15 zuverlässig vor einem direkten Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium geschützt und es wird eine Wärmeabfuhr von der Ansteuerungselektronik 3 an das zu erwärmende Medium erreicht. Somit wird eine Beschädigung der Ansteuerungselektronik 3 aufgrund von zu hohen Temperaturen verhindert.
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ABWANDLUNG
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Eine Abwandlung der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf 2 beschrieben. In 2 sind lediglich ein elektrisches Heizelement 2 und ein dieses umgebendes Gehäuse 7 gezeigt, da die weiteren Komponenten denen der ersten Ausführungsform entsprechen. Die Abwandlung unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform darin, dass das Gehäuse 7 an seinem unteren Ende nicht durch einen Stopfen 9 verschlossen ist, sondern das Material der Wandung 8 unmittelbar miteinander verbunden ist. Z.B. kann das Material der Wandung 8 umgebogen und verschweißt oder verlötet sein, wie in 2 schematisch dargestellt ist. In Bezug auf die weitere Ausgestaltung unterscheidet sich die Abwandlung nicht von der ersten Ausführungsform, sodass die weiteren Komponenten nicht erneut erläutert werden, um Wiederholungen zu vermeiden. Alle in Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebenen Alternativen können auch bei der Abwandlung zum Einsatz kommen.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine zweite Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf 3 beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass eine andere Ausgestaltung der Wärmeübertragerkörper gegeben ist. Da sich die zweite Ausführungsform lediglich in der Ausgestaltung der Wärmeübertragerkörper und somit auch darin, wie die elastische Spannung aufgebracht wird, unterscheidet, werden zur Vermeidung von Wiederholungen nur diese Unterschiede beschrieben, da die weiteren Komponenten mit denen der ersten Ausführungsform übereinstimmen. Ferner werden für identische Komponenten dieselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet. Sämtliche in Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebenen Abwandlungen und Weiterbildungen können gleichermaßen auch bei der zweiten Ausführungsform zum Einsatz gelangen. Insbesondere gelten auch die Ausführungen zu der möglichen Anzahl der einzelnen Komponenten gleichermaßen. Zur Vereinfachung sind in 3 die weiteren Komponenten wie z.B. der Einlass 5, der Auslass 6, die Ansteuerelektronik 3, das Wärmeableitelement 15, etc. nicht erneut dargestellt.
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Bei der zweiten Ausführungsform sind anstelle der Wärmeübertragerkörper 12 Wärmeübertragerkörper 112 vorgesehen. Die Wärmeübertragerkörper 112 sind ebenfalls als Lamellen ausgebildet die eine vergrößerte Oberfläche zur Wärmeübertragung auf das zu erwärmende Medium ausbilden. Allerdings sind die Wärmeübertragerkörper 112 nicht gleichzeitig dazu ausgebildet, die elastische Spannung aufzubringen, mit der die Wandung 8 elastisch gegen das elektrische Heizelement 2 gespannt ist, sondern zu diesem Zweck ist eine Mehrzahl von separaten Federelementen 113 vorgesehen. Obwohl in 3 zwei solche Federelemente 113 für ein Gehäuse 7 vorgesehen sind, kann auch lediglich ein Federelement 113 vorgesehen sein oder es können mehr als zwei Federelemente 113 vorgesehen sein.
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Die Federelemente 113 stützen sich mit einer Seite an dem Hauptgehäuse 4 ab und die andere Seite ist elastisch von außen gegen die Wandung 8 des Gehäuses 7 gespannt. Die Wärmeübertragerkörper 112 bilden ein Widerlager und stützen sich einerseits an der gegenüberliegenden Seite der Wandung 8 und andererseits an dem Hauptgehäuse 4 ab. In dieser Weise ist auch bei der zweiten Ausführungsform die Wandung 8 des Gehäuses 7 gegen das in dem Gehäuse 7 eingeschlossene elektrische Heizelement 2 gespannt.
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Obwohl sich sowohl die Federelemente 113 als auch die Wärmeübertragerkörper 112 bei dem dargestellten Beispiel jeweils an dem Hauptgehäuse abstützen, ist es z.B. auch möglich, einen zusätzlichen Rahmen vorzusehen, an dem sich die Federelemente 113 und/oder die Wärmeübertragerkörper 112 abstützen. Ferner können auch mehrere Gehäuse 7 mit elektrischen Heizelementen 2 in Reihe angeordnet werden und zwischen diesen können Wärmeübertragerkörper 112 und/oder Federelemente 113 angeordnet sein. In diesem Fall können sich die Federelemente 113 oder die Wärmeübertragerkörper 112 auch beidseitig an jeweiligen Gehäusen 7 abstützen.
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ABWANDLUNG
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Eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform ist in 4 schematisch dargestellt. Die Abwandlung unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform nur darin, dass anstelle der Federelemente 113 Federelemente 213 vorgesehen sind. Die weiteren Komponenten stimmen vollständig überein, sodass diese zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben werden. Es werden ferner dieselben Bezugszeichen für identische Komponenten verwendet.
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Die Federelemente 213 sind als federnde Lippen ausgebildet, die elastisch deformiert sind und eine elastische Rückstellkraft aufbringen, die bewirkt, dass die Wandung 8 des Gehäuses 7 gegen das elektrische Heizelement 2 gespannt ist. Bei der Abwandlung dienen die Federelemente 213 gleichzeitig auch als Wärmeübertragerkörper zum Übertragen von Wärme auf das zu erwärmende Medium.
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WEITERE ABWANDLUNGEN UND WEITERBILDUNGEN
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Obwohl bei den Ausführungsformen und Abwandlungen jeweils Federelemente beschrieben wurden, mit denen die Spannung aufgebracht wird, mit der die Wandung gegen das elektrische Heizelement gespannt ist, kann die Spannung auch durch das Material des Gehäuses selbst, insbesondere durch das Material der Wandung zumindest zum Teil aufgebracht werden, indem dieses selbst entsprechend elastisch deformiert ist.
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Obwohl einige spezielle Formen der Federelemente beschrieben wurden, sind diese nicht auf die beschriebenen Formen beschränkt, sondern es können auch andere dem Fachmann geläufige Federelemente Verwendung finden. Bevorzugt erfüllen die Federelemente dabei jedoch eine Doppelfunktionalität als Federelemente und als Wärmeübertragerkörper.
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Obwohl beschrieben wurde, dass die Wandung 8 des Gehäuses 7 durch ein metallisches Rohr gebildet ist, sind auch andere Ausgestaltungen möglich. Das Gehäuse 7 kann z.B. auch durch ein Strangpressprofil oder ähnliches gebildet sein, bevorzugt jedoch aus einem gut wärmeleitenden Material. Es ist zu beachten, dass das Gehäuse 7 zumindest bereichsweise deformierbar auszubilden ist, um zu ermöglichen, dass die Wandung 8 elastisch gegen das elektrische Heizelement 2 spannbar ist.
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Obwohl einige spezielle Realisierungen des fluiddichten Abschlusses des Gehäuses 7 beschrieben wurden, sind auch andere Möglichkeiten gegeben, dass Gehäuse 7 nach außen fluiddicht abzuschließen, z.B. auch durch Verkleben oder ähnliches.
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Es ist ferner auch möglich, das Gehäuse 7 in verschiedenen Bereichen mit unterschiedlicher Materialstärke zu versehen, sodass in Bereichen mit geringer Materialstärke bevorzugt die erforderliche Deformation erfolgt und in Bereichen mit großer Materialstärke keine oder nur eine geringe Deformation erfolgt. Insbesondere kann die Materialstärke in dem Kontaktbereich, in dem die Wandung 8 gegen das elektrische Heizelement 2 gespannt ist, erhöht sein, damit dort keine oder nur wenig Deformation auftritt, um einen möglichst flächigen Kontakt für einen optimalen Wärmeübergang bereitzustellen.
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Es ist ferner möglich, das Hauptgehäuse 4 thermisch zu isolieren, um unerwünschte Wärmeverluste zu vermeiden.
