-
Die Erfindung betrifft eine flächige Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
-
Eine gattungsgemäße flächige Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist in der
DE 10 2013 214 554 A1 gezeigt. Die flächige Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Infrarotstrahler, welcher mit einer Infrarotstrahlen reflektierenden Rückseite und mit einer Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite versehen ist. Der Infrarotstrahler ist dabei aus einer als Strahlungserzeuger ausgestalteten stromdurchflossen Folie ausgebildet. Die Vorderseite ist beispielsweise aus einem textilen Material gebildet, welches mit Löchern durchsetzt ist, sodass die Infrarotstrahlung durch das textile Material hindurchtreten kann.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flächige Heizvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine besonders energieeffiziente Beheizung von Fahrzeuginsassen ermöglicht und gleichzeitig besonders einfach in einen Fahrzeuginnenraum integriert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine flächige Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die erfindungsgemäße flächige Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Infrarotstrahler, welcher mit einer Infrarotstrahlen reflektierenden Rückseite und mit einer Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite versehen ist. Um eine besonders energieeffiziente Beheizung von Fahrzeuginsassen und gleichzeitig eine besonders einfache Integrierbarkeit in einen Fahrzeuginnenraum zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Infrarotstrahler einen mäanderförmigen Heizdraht zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlen aufweist.
-
Der mäanderförmige Heizdraht dient also zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlen und somit als Infrarotstrahler. Dadurch, dass der Heizdraht als Quelle für die auszusendenden Infrarotstrahlen verwendet wird, besteht ein besonders großer Gestaltungsspielraum hinsichtlich der Formgebung der flächigen Heizvorrichtung. Infolgedessen kann die flächige Heizvorrichtung besonders gut an unterschiedlichste Bauraumbedingungen und Designanforderungen in einem Kraftfahrzeug angepasst werden.
-
Zudem ist der mäanderförmige Heizdraht auch besonders gut dazu geeignet, eine sehr energieeffiziente Beheizung eines Fahrzeugihnenraums zu gewährleisten. Vor allem, wenn eine derartige flächige Heizvorrichtung in einem Elektrofahrzeug eingesetzt wird, kann dieses besonders energieeffizient betrieben werden, sodass die Batterie des Elektrofahrzeugs geschont und die Reichweite des Elektrofahrzeugs erhöht werden kann. Das Beheizen von Fahrzeuginsassen mittels Infrarotstrahlung ist zudem besonders energieeffizient, da die Luft im Fahrzeuginnenraum nicht erwärmt werden muss. Stattdessen werden die Fahrzeuginsassen ohne Konvektion direkt beheizt. Zudem treten keine Luftverwirbelungen bei der Verwendung derartiger Infrarotheizungen auf. Es tritt also keine Zugluft im Fahrzeuginnenraum auf. Ferner wird kein Staub oder dergleichen beim Verwenden der Infrarotstrahlung zum Beheizen von Fahrzeuginsassen aufgewirbelt.
-
Da die flächige Heizvorrichtung insbesondere aufgrund des mäanderförmigen Heizdrahts geometrisch ganz unterschiedlich ausgebildet werden kann, kann die flächige Heizvorrichtung ganz einfach an unterschiedlichen Stellen im Kraftfahrzeug verteilt angeordnet werden, damit alle Körperregionen von Fahrzeuginsassen gleichmäßig erwärmt werden. Beispielsweise kann eine derartige flächige Heizvorrichtung im Bereich einer Türverkleidung, im Fußraum, im Dachbereich und dergleichen angebracht werden.
-
Ferner kann der mäanderförmige Heizdraht besonders flächig verteilt angeordnet werden. Denn je großflächiger der Heizdraht verteilt ist, desto weniger Wärme muss an einem einzelnen Ort erzeugt werden, wobei die thermische Abschirmung entsprechend auch noch einmal geringer ausfallen kann. Zudem kann dadurch eine besonders gleichmäßige und als angenehm empfundene Erwärmung eines Fahrzeuginsassen erfolgen.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Infrarotstrahlen durchlässige Vorderseite aus einem Material besteht, welches Infrarotstrahlen flächig transmittiert. Somit können mittels des mäanderförmigen Heizdrahts ausgestrahlte Infrarotstrahlen flächig und somit besonders gleichmäßig durch die Infrarotstrahlen durchlässige Vorderseite austreten. Ein Fahrzeuginsasse kann mittels der flächigen Heizvorrichtung also besonders gleichmäßig und nicht nur punktuell erwähnt werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Infrarotstrahlen durchlässige Vorderseite aus Glas oder aus Keramik besteht. Der Bereich, den der Mensch üblicherweise als warm empfindet, liegt bei Infrarotstrahlen in einem Wellenlängenbereich von ca. 7 bis 15 µm. Unterschiedliche Glas- und Keramiksorten sind zumindest unter anderem auch in diesem Wellenlängenbereich durchlässig für Infrarotstrahlung. Wenn die Vorderseite aus Glas oder Keramik mit genau diesen Eigenschaften hinsichtlich der Durchlässigkeit von Infrarotstrahlen im besagten Wellenlängenbereich hergestellt ist, wird eine besonders energieeffiziente und für Fahrzeuginsassen angenehm empfundene Heizwirkung erzielt. Insbesondere im Falle von Glas weist die Vorderseite vorzugsweise eine hohe lonenbindung auf, um möglichst durchlässig für Infrarotstrahlen zu sein.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorderseite ein Zierteil oder ein Teilbereich eines Zierteils ist. Hinsichtlich der optischen Anmutung kann also die flächige Heizvorrichtung an ein bestimmtes Zierteil im Fahrzeuginnenraum angepasst sein, und zwar derart, dass die flächige Heizvorrichtung gar nicht von einem herkömmlichen Zierteil unterschieden werden kann. Dadurch lässt sich die flächige Heizvorrichtung optisch unauffällig und auch besonders ästhetisch im Fahrzeuginnenraum integrieren. Je nachdem, wo die flächige Heizvorrichtung im Fahrzeuginnenraum angeordnet werden soll, kann es vorgesehen sein, dass die Vorderseite bedruckt, mit einer bedruckten Folie versehen oder eingefärbt ist. Die Vorderseite, welche ein Sichtteil im Fahrzeuginnenraum ausbildet, kann also beispielsweise durch Bedrucken, durch Versehen mit einer bedruckten Folie oder durch Einfärben optimal an den jeweiligen Vorbauort im Fahrzeuginnenraum angepasst werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung es vorgesehen, dass die Vorderseite doppelwandig ausgeführt ist und einen Hohlraum einschließt, welcher mit einem Gas gefüllt oder zumindest im Wesentlichen evakuiert ist. Eine wesentliche Herausforderung bei dem Einsatz von Infrarotstrahlern im Fahrzeuginnenraum besteht darin, dass eine Oberfläche der flächigen Heizvorrichtung, also die Infrarotstrahlen durchlässige Vorderseite, üblicherweise nicht wärmer als 42 °C werden sollte. Dadurch, dass die Vorderseite vorzugweise doppelwandig ausgeführt ist und einen Hohlraum einschließt, der mit einem Gas gefüllt oder zumindest im Wesentlichen evakuiert ist, kann sichergestellt werden, dass die Vorderseite nicht zu heiß wird. Ein Vakuum lässt Wärmestrahlung in Form der Infrarotstrahlung durch, jedoch findet innerhalb des Vakuums keine Konvektion statt. Infolgedessen gelangt an die Oberfläche der Vorderseite weniger Wärme durch Konvektion und die Vorderseite selbst heizt sich nicht oder kaum durch die Infrarotstrahlung auf. Luft und andere Gase haben geringe Wärmeleitkoeffizienten und sind zudem sehr durchlässig für Infrarotstrahlen, insbesondere für Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von mehr als 8 µm. In diesem Wellenlängenbereich und darüber ist Luft nahezu zu 100 % durchlässig für Infrarotstrahlen. Statt den Hohlraum zu evakuieren kann es einfacher und ungünstiger sein, den Hohlraum mit Umgebungsluft gefüllt zu lassen. Zwar ist ein Vakuum noch vorteilhafter als Luft, da hier gar keine Konvektion stattfinden würde. Jedoch kann es im Einzelfall auch ausreichend sein, einfach nur Luft in dem Hohlraum vorzusehen, um eine zu starke Aufheizung der Vorderseite zu verhindern.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorderseite und die Rückseite einen Hohlraum einschließen, in welchem der mäanderförmige Heizdraht angeordnet und welcher mit einem Gas gefüllt oder zumindest im Wesentlichen evakuiert ist. Dies hat ebenfalls den Effekt, dass der Hohlraum keine oder nur eine geringe Wärmeleitung durch Konvektion ermöglicht, infolgedessen sichergestellt werden kann, dass die Vorderseite sich nicht zu stark aufheizt.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Infrarotstrahlen reflektierende Rückseite zumindest teilweise aus Aluminium hergestellt ist. Aluminium ist zum einen sehr leicht und zum anderen ist Aluminium auch ein guter Wärmeleiter, sodass bei Bedarf von dem mäanderförmigen Heizdraht ausgehende Hitze beim Erzeugen der Infrarotstrahlung besonders gut über die aus Aluminium ausgebildete Rückseite wegeleitet werden kann. Die Rückseite ist auf der dem Heizdraht zugewandten Seite vorzugsweise spiegelnd ausgebildet.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Infrarotstrahlen reflektierende Rückseite in Richtung der Vorderseite konkav ist. Der Teil der Infrarotstrahlen reflektierenden Rückseite, auf welche die von dem mäanderförmigen Heizdraht ausgestrahlten Infrarotstrahlen auftreffen, ist also so gekrümmt, dass die Infrarotstrahlen in Richtung der Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite reflektiert werden. Dadurch kann die Heizvorrichtung besonders energieeffizient betrieben werden.
-
Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der mäanderförmige Heizdraht aus Nickel, Chrom und/oder Edelstahl hergestellt ist. Der mäanderförmige Heizdraht ist insbesondere aus einem derartigen Material hergestellt, dass dieser in einem Wellenlängenbereich von 7 bis 15 µm Infrarotstrahlen abstrahlt. Wie vorstehend bereits erwähnt, liegt der Wellenlängenbereich für Infrarotstrahlen im Bereich von 7 bis 15 µm, der vom Menschen üblicherweise als warm und angenehm empfunden wird. Der mäanderförmige Heizdraht ist also vorzugsweise darauf abgestimmt, genau in diesem Wellenlängenbereich Infrarotstrahlen auszustrahlen.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 einen Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs im Bereich der Vordersitze, wobei an mehreren Stellen mit Infrarotstrahlern versehene flächige Heizvorrichtungen angeordnet sind;
- 2 den Fahrzeuginnenraum im Bereich der Rücksitze, wobei wiederum an mehreren Stellen mit Infrarotstrahlern versehene flächige Heizvorrichtungen angeordnet sind;
- 3 eine schematische Seitenansicht von einem der flächigen Heizvorrichtungen, welche einen mäanderförmigen Heizdraht zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlen aufweist, der zwischen einer gekrümmten, Infrarotstrahlen reflektierenden Rückseite und einer Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite angeordnet ist;
- 4 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite, welche aus einem gefärbten Glas hergestellt ist;
- 5 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite, welche aus Glas hergestellt und mit einer bedruckten Folie versehen ist;
- 6 eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite, welche aus zwei voneinander beabstandet angeordneten Glasscheiben hergestellt ist, die einen Hohlraum zwischen sich einschließen, wobei eine der Glasscheiben gefärbt ist; und in
- 7 eine schematische Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite, welche wiederum aus zwei voneinander beabstandet angeordneten Glasscheiben hergestellt ist, die einen Hohlraum zwischen sich einschließen, wobei eine der Glasscheiben mit einer bedruckten Folie versehen ist.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
-
Ein Fahrzeuginnenraum 10 ist im Bereich der Vordersitze in 1 gezeigt. An verschiedensten Stellen im Fahrzeuginnenraum 10 sind flächige Heizvorrichtungen 12 angeordnet, die zum Beheizen hier nicht dargestellter Fahrzeuginsassen Infrarotstrahlen aussenden können. Beispielsweise sind die flächigen Heizvorrichtungen 12 im Fußraum, im Bereich der Türen, im Bereich der Mittelkonsole oder auch im Dachbereich angeordnet.
-
In 2 ist der Fahrzeuginnenraum 10 im Bereich der Hintersitze gezeigt. Wiederum sind an verschiedenen Stellen im Fahrzeuginnenraum 10 mehrere der flächigen Heizvorrichtungen 12 angeordnet. Die flächigen Heizvorrichtungen 12, welche Infrarotstrahlen aussenden können, können wiederum ebenfalls im Dachbereich, im Türbereich oder auch im Bereich einer hinteren Mittelkonsole, welche zwischen den Sitzen angeordnet ist, vorgesehen sein.
-
Insbesondere bei Elektrofahrzeugen ist es sehr relevant, wie viel Energie zum Beheizen von Fahrzeuginsassen aufgebracht werden muss. Denn im Gegensatz zu mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren ausgestatteten Fahrzeugen liefern Elektrofahrzeuge wesentlich weniger Abwärme aus dem Antriebsstrang, sodass insbesondere bei der Verwendung von üblichen gebläsebetriebenen Heizungen wesentlich mehr Energie zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums aufgebracht werden muss. Die flächigen Heizvorrichtung 12, die Infrarotstrahlen aussenden können, können besonders energieeffizient betrieben werden. Denn die Infrarotstrahlen heizen gar nicht oder so gut wie gar nicht die Luft im Fahrzeuginnenraum sondern nur die Fahrzeuginsassen, auf die die ausgesendeten Infrarotstrahlen treffen. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen kann dadurch die Reichweite erheblich gesteigert werden.
-
In 3 ist eine der flächigen Heizvorrichtungen 12 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Die flächige Heizvorrichtung 12 umfasst einen als Infrarotstrahler dienenden mäanderförmigen Heizdraht 14. Dieser verläuft mäanderförmig entlang einer Innenseite einer Rückseite 16, welche Infrarotstrahlen reflektierend ist. Der Heizdraht 14 ist beispielsweise aus Nickel, Chrom und/oder Edelstahl hergestellt. Insbesondere ist der mäanderförmige Heizdraht 14 aus einem solchen Material hergestellt, das die Infrarotstrahlen in einem Wellenlängenbereich von 7 bis 15 µm abstrahlt. Wie zu erkennen, ist die Rückseite 16 schalenartig gekrümmt. Von dem Heizdraht 14 ausgestrahlte Infrarotstrahlen werden dadurch in Richtung einer Infrarotstrahlen durchlässigen Vorderseite 18 reflektiert. Die Rückseite 16 kann beispielsweise aus Aluminium mit einer spiegelnden Oberfläche auf ihrer konkaven Seite hergestellt sein. Zum einen kann die Heizvorrichtung 12 dadurch besonders leicht sein. Zum anderen ist Aluminium auch einen guter Wärmeleiter, sodass von dem Heizdraht 14 produzierte Wärme besonders gut über die Rückseite 16 abgeleitet werden kann.
-
Die Infrarotstrahlen durchlässige Vorderseite 18 besteht aus einem Material, welches die Infrarotstrahlen flächig transmittiert. Die Infrarotstrahlen treten also im Wesentlichen ohne abgelenkt zu werden durch die Vorderseite 18 hindurch. Die Vorderseite 18 kann aus einem Glas oder aus einer Keramik bestehen. Die Vorderseite 18 besteht insbesondere aus einem solchen Material, das Infrarotstrahlen in einem Wellenlängenbereich von 7 bis 15 µm besonders gut durchlässt.
-
Auf der dem Heizdraht 14 zugewandten Seite der Vorderseite 18 kann noch eine infrarotdurchlässige Folie 20, beispielsweise aus einem Polymer, vorgesehen sein. Diese Folie 20 dient vor allem dazu, einen zwischen der Vorderseite 18 und der Rückseite 16 eingeschlossenen Hohlraum 22 abzudichten. Der Hohlraum 22 kann evakuiert sein, sodass zumindest im Wesentlichen ein Vakuum in dem Hohlraum 22 herrscht. Alternativ kann der Hohlraum 22 auch mit Umgebungsluft oder auch mit einem anderen Gas gefüllt sein. Gase, insbesondere Luft, und auch ein Vakuum sorgen dafür, dass im Hohlraum 22 so gut wie keine bzw. gar keine Konvektion stattfindet. Dies trägt dazu bei, dass die Vorderseite 18 sich nicht zu stark aufheizt, während der mäanderförmige Heizdraht 14 Infrarotstrahlen ausstrahlt. Vor allem ist Luft, noch besser ein Vakuum, dazu geeignet, die erzeugten Infrarotstrahlen so gut wie 100-prozentig durchzulassen.
-
In 4 ist eine zweite Ausführungsform der Vorderseite 18 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall besteht die Vorderseite 18 aus einem Stück Glas, welches eingefärbt worden ist. Die Vorderseite 18 ist dabei derart eingefärbt, dass sie sich optisch an der entsprechenden Stelle im Fahrzeuginnenraum 10 gut einfügt. Zum Beispiel kann die Vorderseite 18 ein Zierteil oder ein Teil eines Zierteils sein, wobei in dem Fall die Vorderseite 18 so eingefärbt ist, dass sie die Farbe des entsprechenden Zierteils aufweist oder an weitere Zierteile im Fahrzeuginnenraum 10 angepasst ist.
-
In 5 ist eine dritte Ausführungsform der Vorderseite 18 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Vorliegend ist die Vorderseite 18 noch mit einer bedruckten Folie 24 versehen worden. Die bedruckte Folie 24 wird dabei an der Sichtseite der Vorderseite 18 angebracht, welche vom Fahrzeuginnenraum 10 aus zu sehen ist. In dem Fall wird durch die Farbgebung der bedruckten Folie 24 und/oder auch durch ein gewähltes Muster bei der bedruckten Folie 24 gewährleistet, dass sich die als Sichtseite dienende Vorderseite 18 der flächigen Heizvorrichtung 12 optisch passend in den Fahrzeuginnenraum 10 einfügt.
-
In 6 ist eine vierte Ausführungsform der Vorderseite 18 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Hier besteht die Vorderseite 18 aus zwei Glasscheiben 26, 28. Die beiden Glasscheiben 26, 28 schließen zwischen sich einen Hohlraum 30 ein. Der Hohlraum 30 kann evakuiert sein und dadurch zumindest im Wesentlichen ein Vakuum einschließen. Alternativ ist es auch möglich, dass der Hohlraum 30 mit einem Gas, beispielsweise mit herkömmlicher Umgebungsluft, gefüllt ist. In beiden Fällen wird dadurch erreicht, dass sich die Glasscheibe 28, welche als Sichtteil im Fahrzeuginnenraum 10 dient, nicht zu stark aufheizt. Die Glasscheibe 28 ist dem Fahrzeuginnenraum 10 zugewandt, kann also von Fahrzeuginsassen berührt werden. Innerhalb des Hohlraums 30 erfolgt gar keine oder so gut wie keine Konvektion. Während des Betriebs der Heizvorrichtung 12 kann dadurch sichergestellt werden, dass ein Fahrzeuginsasse sich nicht an der Glasscheibe 28 verbrennt, da diese nicht zu heiß wird, insbesondere nicht heißer als 42°C wird. Die als Sichtseite dienende Glasscheibe 28 ist zusätzlich eingefärbt, und zwar in einer derartigen Farbe, dass sich die flächige Heizvorrichtung 12 optisch angepasst in den Fahrzeuginnenraum 10 einfügt.
-
In 7 ist schließlich eine fünfte Ausführungsform der Vorderseite 18 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 6 gezeigten Ausführungsform nur dadurch, dass die Glasscheibe 28 nicht eingefärbt und stattdessen - wie bei der in 5 gezeigten Ausführungsform - wiederum mit einer bedruckten Folie 24 versehen ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013214554 A1 [0002]
