WO2009138280A1 - Mobile heating device - Google Patents

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WO2009138280A1
WO2009138280A1 PCT/EP2009/053167 EP2009053167W WO2009138280A1 WO 2009138280 A1 WO2009138280 A1 WO 2009138280A1 EP 2009053167 W EP2009053167 W EP 2009053167W WO 2009138280 A1 WO2009138280 A1 WO 2009138280A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
zone
mobile heater
evaporation zone
oxidation
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/053167
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Strecker
Michael Poehner
Heiko Neuner
Original Assignee
Webasto Ag
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F23C13/02—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material characterised by arrangements for starting the operation, e.g. for heating the catalytic material to operating temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/448—Vaporising devices incorporated with burners heated by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/05002—Use of porous members to convert liquid fuel into vapor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/31023—Vapour burners where the vaporiser is heated by conduction

Definitions

  • the present invention relates to a mobile heater for heating an interior, in particular a vehicle interior, and a method for generating heating heat in a mobile heater.
  • Heaters for mobile applications are used in particular in the vehicle sector as a stationary or auxiliary heater.
  • Stand heaters or auxiliary heaters
  • auxiliary heaters can only be operated when the vehicle's internal combustion engine is running.
  • auxiliary or auxiliary heaters are used to heat the coolant of the vehicle. These are usually installed in the engine compartment in the coolant circuit of the vehicle.
  • auxiliary or auxiliary heaters are also installed as air heaters directly into the interior of the vehicle. In both variants, the fuel supply usually takes place from the vehicle tank or from the supply or return line.
  • a burner in which fuel and combustion air in a flame to generate heat, which is used as heating heat, implemented.
  • catalysts which serve to eliminate harmful constituents of the combustion gases, such as, for example, NO x , CO, etc.
  • the installation cost of a stand or additional heating in a vehicle is relatively high.
  • the vehicle fan must be contacted, the electrical cables laid, a timer installed, the heater installed in the coolant circuit (in the engine compartment) and / or the fuel supply to the heater ensured.
  • the heater installed in the coolant circuit (in the engine compartment) and / or the fuel supply to the heater ensured.
  • it takes several hours to install it.
  • heating systems based on fully catalytic oxidation are used in some cases.
  • fuel on a suitable catalyst is reacted with combustion air flamelessly in an exothermic reaction.
  • the released heat is used as heating heat.
  • no burner is provided, are implemented in the fuel and combustion air in a flame.
  • gaseous fuel usually propane gas
  • propane gas gaseous fuel
  • the object of the present invention is to provide a heater for mobile applications, which is inexpensive and low maintenance and at the same time is easy and convenient to use.
  • a mobile heater for heating an interior in particular a vehicle interior.
  • This has a fuel evaporation zone and an electrical heating element through which the fuel Evaporating zone, in particular the fuel evaporation zone and the oxidation zone, is heatable, wherein the fuel evaporation zone liquid fuel can be supplied, and an oxidation zone, the combustion air and gaseous fuel which is generated (or evaporated) in the fuel evaporation zone , can be fed.
  • the oxidation zone has a catalyst, on which supplied, gaseous fuel in a fully catalytic oxidation with supplied combustion air to generate heating heat can be implemented.
  • the mobile heater according to the invention has the advantage that a flameless oxidation takes place therein.
  • the use of this mobile heater is less dangerous and less structural measures are required.
  • the components required for ignition, maintenance and control of the flame such as an ignition unit, a burner, a flame holder, etc., are eliminated, so that the costs are considerably reduced.
  • the mobile heater according to the invention substantially no wear, so that it is not only inexpensive to manufacture but also low maintenance. Since the maximum heating power of such a mobile heating device scales with the surface of the catalyst, by corresponding provision of differently sized catalyst surfaces heating devices can be provided in a simple manner, each of which is designed for a wide range of heating capacities.
  • the mobile heater according to the invention has the advantage that it is self-starting and at the same time offers the benefits of using liquid fuel.
  • both the fuel evaporation zone and the oxidation zone can be heated by the electric heating element.
  • the mobile heater uses liquid fuel
  • the handling is simple and relatively harmless. In particular, it can be used without any problems under various conditions of use.
  • a “mobile heater” in this context means a heater that is designed for mobile applications, which means that it is transportable (possibly installed in a vehicle or housed, or alternatively hand-portable) and not exclusively for one In particular, it is designed for heating a vehicle interior, such as a land, water or air vehicle, According to an advantageous development of the mobile heater is as Stand or Zuheizer for a land vehicle, such as for a caravan, a motorhome, a bus, a car, etc., designed.
  • the term "electrical heating element” is understood to mean any heating element in which the power supply and / or the activation thereof are electrically effected.
  • the generation of the heat in the electric heating element is preferably effected by the generation of ohmic heat
  • Suitable fuels are, for example, ethanol (or alcohol) having a boiling point of 78.3 ° C. and methanol having a boiling point of 64.6 ° C.
  • the fuel used preferably has a boiling point of more than 60 ° C., in particular in the range of essentially 60 ° C. to 90 ° C. Which fuel is used also depends on the particular operating conditions, in particular application temperatures, for which the relevant mobile heating device is designed.
  • the fuel evaporation zone and the oxidation zone are arranged such that heat generated in the oxidation zone can be conducted at least partially into the fuel evaporation zone.
  • an electrical heating of the fuel evaporation zone by the electric heating element is required only during the starting phase of the mobile heater. After the start phase, the heat removed from the oxidation zone can be used to heat the fuel evaporation zone, so that the electrical power requirement is reduced.
  • the fuel evaporation zone (or the structure of the fuel evaporation zone) directly adjoins the oxidation zone (or the structure of the oxidation zone).
  • the fuel evaporation zone at least partially surrounds the oxidation zone.
  • a large-area contact between the fuel evaporation zone and the oxidation zone is produced, so that part of the heat generated in the oxidation zone radiates into the fuel evaporation zone.
  • a spaced arrangement can be selected, wherein optionally a suitable heat conducting element between the oxidation zone and the fuel evaporation zone can be provided.
  • the mobile heater on a valve through which the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone is switched on and off.
  • the valve can be opened (and the electric heating element can be started) to start the mobile heater.
  • This process can easily be done manually by operating a corresponding switch (or lever, etc.) and / or automated by a corresponding control unit.
  • Switching off the mobile heating element can be done simply by closing the valve, so that a costly extinguishing the mobile heater is eliminated.
  • the valve thus enables a simple, repeatable one Switching the mobile heater on and off.
  • the valve is designed as a metering valve, through which the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone can be regulated.
  • the heating power of the mobile heater can be easily controlled or adjusted.
  • the regulation of the fuel supply can be done for example via a corresponding control unit.
  • a desired heating power (or temperature) at a corresponding setting unit eg rotary knob
  • the mobile heating unit is then regulated by the control unit to this heating power (or temperature).
  • the mobile heater has a further electrical heating element, by which the oxidation zone can be heated.
  • the separate control (for example, by a control unit) is preferably carried out such that the oxidation zone is heated only during a start phase of the mobile heater.
  • the activation of the further electrical heating element can be effected, for example, as a function of a temperature which is measured by a temperature sensor arranged in the oxidation zone.
  • the mobile heater has a control unit, by which the electric heating element, the further electric heating element and / or the valve is / are controlled, on.
  • the switching on and off can be automated by the control unit (for example at predetermined times).
  • the switching on and off can also be triggered by manually pressing a corresponding switch of the control unit.
  • the electrical heating element By controlling the electrical heating element by the control unit, its heating power can be automatically switched on and off as required, and optionally also regulated.
  • the electrical heating element is switched off after a predetermined period of time has elapsed after the mobile heater has been started, or that the shutdown as a function of a temperature in the fuel evaporation zone, that of a temperature sensor recorded takes place.
  • a control of the further electrical heating element can be carried out, and accordingly the shutdown in dependence on a temperature in the oxidation zone, which is detected by a temperature sensor, can take place.
  • the supply of fuel can be automatically turned on or off, and optionally also regulated.
  • both the valve and the electric heating element are actuated by the control unit.
  • the mobile heater on a timer which is formed in tegral in the control unit or connected to the control unit, on.
  • a time-controlled switching on and off or possibly also a time-controlled regulation of the heating power of the mobile heater is possible.
  • the user can thereby set desired on and off times of the mobile heater and possibly also desired, depending on the time changing heating performance set.
  • the mobile heater has a fuel tank, which is integrally formed in the mobile heater on. This allows the mobile heater to be provided as a standalone unit. The expense of installing the mobile heater in or to each interior to be heated is thus considerably reduced. Especially in land vehicles eliminates the previously required, consuming contact the vehicle tank and installation of an external fuel delivery unit.
  • the mobile heater Due to the design of the mobile heater as a self-sufficient unit this can be placed directly in the interior to be heated, especially in the interior of a motorhome, bus, caravan, etc., or adjacent to this, as is common, for example, in trucks without (especially in motor land vehicles) a complex integration of the mobile heater in vehicle components in the engine compartment of the vehicle is required.
  • the power supply for the mobile heater in particular for land vehicles, also over the interior of the vehicle, such as provided in the interior of a cigarette lighter, provided.
  • a battery or a battery for providing the power supply may be provided. This will reduce the installation effort for the electrical Connections reduced. Only the channels and connections for the combustion air supply and the discharge of the combustion gases must be installed in the respective vehicle.
  • the fuel tank is formed by a removable from the mobile heater container.
  • the fuel tank can be provided as an exchange part. After emptying, the empty fuel tank can simply be replaced by a fuel tank filled with liquid fuel. This eliminates a complex infestation, which is required for a permanently installed fuel tank.
  • the fuel tank is at least partially formed of a deformable material.
  • the fuel tank can be formed from a deformable bag. It is preferably provided that the fuel tank is held under pretension in at least one installation position in the mobile heater, so that fuel is forced out of the fuel tank to a fuel outlet of the fuel tank.
  • a biasing element such as a spring, is provided which acts in the installation position of the fuel tank on the same and exerts a biasing force on this.
  • the fuel tank can also have a residual stress or inherent elasticity, by the
  • Fuel is forced to a fuel outlet.
  • the supply of fuel can be easily turned on and off, and optionally also regulated.
  • the oxidation zone is formed by a region which is at least partially filled with a porous structure having a large, flow-through surface, wherein the large, flow-through surface is at least partially formed by the catalyst.
  • a porous structure is understood as meaning a structure that is permeated by a multiplicity of cavities.
  • structures can be used which are generally used in catalysts.
  • a foam-like, honeycomb-shaped, cuboidal, etc. carrier material which can be flowed through by the respective gases and at the same time provides a large surface area, can be used.
  • the surface of this substrate can be wholly or partially coated with the catalyst.
  • the porous structure itself is formed by the catalyst material.
  • the fuel evaporation zone is formed by a region which is at least partially filled with a porous structure having a large, flow-through surface.
  • a porous structure having a large, flow-through surface.
  • the electrical heating element projects into this porous structure of the fuel evaporation zone and optionally also into the porous structure of the oxidation zone. This achieves effective heat transfer from the electrical heating element to the fuel vaporisation zone and optionally to the oxidation zone.
  • the fuel evaporation zone and optionally the oxidation zone is penetrated relatively uniformly by one or more heating elements.
  • a method of generating heating heat in a mobile heater comprising the steps of:
  • the switching off of the further electric heating element can take place, wherein in the corresponding realization of step F), the switching off preferably takes place when a predetermined temperature is reached in the oxidation zone.
  • the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone is automatically switched on and off, in particular automatically regulated.
  • Fig.l a schematic representation of a mobile heater
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a portion of a mobile heater showing an exemplary structure.
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing a mobile heater 2 installed in the interior 4 of a land vehicle 6 such as an RV.
  • the mobile heater 2 has a fuel tank 8 integrally provided in the mobile heater 2.
  • a fuel evaporation zone 12 and an oxidation zone 14 are provided in the mobile heater 2, which are shown schematically in Fig. 1 each as boxes.
  • the fuel vaporization zone 12 and the oxidation zone 14 each have a structure that provides a large, flowable surface.
  • the structure and the material of the fuel evaporation zone 12 are chosen such that therein an effective evaporation made of liquid fuel.
  • the oxidation zone 14 has a catalyst, on which supplied, gaseous fuel in a fully catalytic oxidation with supplied combustion air to generate heating heat can be implemented.
  • the structure and the catalyst material in the oxidation zone 14 are selected such that an effective implementation of the gaseous fuel with supplied combustion air takes place therein.
  • a metering valve 16 is provided, through which the amount of fuel supplied is adjustable.
  • An electric heating element 18 is used for heating the fuel evaporation zone 12.
  • Another electric heating element 19 is used for heating the oxidation zone 14.
  • a control unit 20 is provided, through which the metering valve 16, the electric heating element 18 and the further electric heating element 19 are controlled ,
  • the control unit 20 is set up in such a way that it activates the electric heating element 18 to start the mobile heating device 2, so that it heats the fuel evaporation zone 12 and activates the further electric heating element 19 so that it heats the oxidation zone 14. Simultaneously or preferably delayed, the control unit 20 controls the metering valve 16, so that it is opened.
  • the starting of the mobile heater 2 can be triggered, for example, by a timer (not shown) in the control unit 20.
  • the fuel tank 8 is held under pretension, so that liquid fuel is supplied to the fuel evaporation zone 12 when the metering valve 16 is open. The liquid fuel is vaporized in the fuel evaporation zone 12. The gaseous fuel produced thereby then flows into the oxidation zone 14, which is shown schematically in FIG. 1 by the arrow 22.
  • a combustion air supply line 24 is provided which leads from the chamber 10 out of the land vehicle to the outside.
  • the supply of the combustion air can take place such that a mixing with the gaseous fuel takes place before the respective gases reach the oxidation zone 14.
  • mixing before reaching the oxidation zone 14 is not absolutely necessary.
  • the combustion air only meets the gaseous fuel in the oxidation zone 14.
  • the gaseous fuel with the supplied combustion air is reacted on the catalyst of the oxidation zone 14 to generate heating heat in a fully catalytic oxidation.
  • the combustion gases are discharged from the land vehicle 6 via a heat exchanger 28 and a combustion gas discharge line 26 led to the outside.
  • At least one blower 30 is provided in the combustion air supply line 24 and / or in the combustion gas discharge line 26.
  • the heat exchanger 28 in the present embodiment is an air-to-air heat exchanger. The air heated in the heat exchanger 28 is supplied to the interior 4 of the land vehicle 6 via a blower (not shown).
  • the arrangement of the fuel evaporation zone 12 and the oxidation zone 14 is selected such that heat generated in the oxidation zone 14 is partially conducted into the fuel evaporation zone 12. Accordingly, after a starting phase of the mobile heating device 2, heating of the fuel evaporation zone 12 by the electric heating element 18 is no longer required (or possibly only with reduced heating power). A heating of the oxidation zone 14 by the further electric heating element 19 is no longer required after a start-up phase.
  • the control unit 20 is set up such that it switches off the electric heating element 18 and the further electric heating element 19 after the starting phase. The switching off of the two electric heating elements 18 and 19 can be done simultaneously or offset in time.
  • the control unit 20 can additionally be set up in such a way that it controls the degree of opening of the metering valve 16, for example as a function of a desired heat output or as a function of a temperature in an interior of the land vehicle.
  • the fuel tank 8, the metering valve 16 and the chamber 10 with the fuel evaporation zone 12 and the oxidation zone 14 are integrally provided in the mobile heater 2, so that it forms a largely self-sufficient unit.
  • the control unit 20 and the heat exchanger 28 may be provided integrally in the mobile heater 2.
  • the integrally provided components are accommodated within a housing of the mobile heater 2. Only the combustion air supply line 24 and the combustion gas discharge 26 must be installed in the respective vehicle 6. Furthermore, the electrical lines for the power supply of the mobile heater 2 must be connected.
  • the electrical power is supplied, for example, via a provided in the interior 4 of the land vehicle 6, electrical connection (eg Zigrarettenanzünder).
  • a chamber 10 ' is arranged in a housing 32.
  • the chamber 10 ' has a fuel evaporation zone 12' and an oxidation zone 14 '.
  • the fuel evaporation zone 12 ' is formed by a permeable metal foam.
  • the oxidation zone 14 ' is formed by a honeycomb-shaped carrier structure which is coated with a suitable catalyst material.
  • An electrical heating element 18 ' projects partially into the fuel evaporation zone 12'.
  • the electrical heating element 18 ' is positioned in such a way that the oxidation zone 14' can be heated by it at the same time.
  • the electrical heating element 18 ' may also protrude into the oxidation zone 14 'or be arranged completely in the oxidation zone 14' and only indirectly the fuel - Heat evaporation zone 12 '.
  • a combustion air supply line 24 'in the KammerlO' At the upstream end (with respect to a flow direction of combustion air and fuel) leads a combustion air supply line 24 'in the KammerlO'.
  • the structure of the fuel evaporation zone 12 ' is interspersed in the region of the oxidation zone 14' having a plurality of channels 34 which extend in the flow direction and only one of which is shown in FIG. 1, so that combustion air through these channels 34 to the oxidation zone 14 'can get.
  • the chamber 10 ' In the plane perpendicular to the flow direction, the chamber 10 'is completely filled by the structure of the fuel evaporation zone 12'. From the downstream end of the chamber, a combustion gas discharge 26 'leads away.
  • the fuel tank 8 ' is formed in the embodiment shown by a deformable bag. This fuel tank 8 'forms an exchange part, so that after emptying simply the emptied fuel tank 8' can be replaced by a new, filled fuel tank 8 '.
  • the fuel tank 8 ' In installation position, the fuel tank 8 'between two platinum 36 and 38. One of the plates 38 is urged by a spring 40 towards the other plate 36, so that the fuel tank 8 'is held under bias. This forces liquid fuel from the fuel tank 8 'to a fuel outlet 42 of the fuel tank 8'. From the fuel outlet 42, a fuel supply line 44 leads to the fuel evaporation zone 12 '.
  • a metering valve 16 ' is arranged, through which the supply of fuel is adjustable.
  • a control unit for controlling the metering valve 16 'and the electric heating element 18' and the electrical connections and lines are not shown. Furthermore, no heat exchanger for discharging the generated heating heat is shown in the illustrated section.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown in the figures.
  • various measures for discharging the generated heating heat can be provided.
  • an air / air heat exchanger see heat exchanger 28 in Fig.l
  • an air / coolant and / or LufWWasser heat exchanger can be provided.
  • the oxidation zone is interspersed with corresponding lines or channels through which air, coolant or water is led to dissipate the generated heating heat.
  • the bias voltage is generated in the fuel tank 8 'by a spring.
  • the bias voltage can be generated in other ways.
  • the fuel tank is arranged in an installed position of the mobile heater above the fuel evaporation zone and fuel is fed by gravity driven to the fuel evaporation zone.

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Abstract

The invention relates to a mobile heating device (2) for heating an interior (4), in particular a vehicle interior. The mobile heating device (2) has a fuel evaporation zone (12) and an electric heating element (18), by means of which the fuel evaporation zone (12) and in particular the fuel evaporation zone (12) and the oxidation zone (14) can be heated. According to the invention, liquid fuel can be supplied to the fuel evaporation zone (12). The device also has an oxidation zone (14), to which combustion air and gaseous fuel produced in the fuel evaporator zone (12) can be supplied, said zone (14) having a catalyst on which the supplied gaseous fuel can be converted in a full catalytic oxidation comprising supplied combustion air to produce heating energy.

Description

Mobiles Heizgerät Mobile heater
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Heizgerät zur Beheizung eines Innenraums, insbesondere eines Fahrzeug-Innenraums, sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Heizwärme in einem mobilen Heizgerät.The present invention relates to a mobile heater for heating an interior, in particular a vehicle interior, and a method for generating heating heat in a mobile heater.
Heizgeräte für mobile Anwendungen (im Folgenden: mobile Heizgeräte) werden insbesondere im Fahrzeugbereich als Stand- oder Zuheizer eingesetzt. Standheizer (bzw. Standheizungen) sind sowohl bei ruhendem als auch bei laufendem Fahrzeug- Verbrennungsmotor betreibbar, während Zuheizer nur bei laufendem Fahrzeug- Verbrennungsmotor betreibbar sind. Teilweise werden Stand- oder Zuheizer zur Beheizung von Kühlmittel des Fahrzeugs eingesetzt. Diese werden in der Regel in dem Motorraum in den Kühlmittelkreis des Fahrzeugs eingebaut. Teilweise werden Stand- oder Zuheizer auch als Luftheizgeräte direkt in den Innenraum des Fahrzeugs verbaut. Bei beiden Varianten erfolgt die Brennstoffversorgung üblicherweise aus dem Fahrzeugtank bzw. aus der Vorlauf- oder Rücklaufleitung.Heaters for mobile applications (in the following: mobile heaters) are used in particular in the vehicle sector as a stationary or auxiliary heater. Stand heaters (or auxiliary heaters) can be operated both when the vehicle engine is at rest and when the vehicle is running, while auxiliary heaters can only be operated when the vehicle's internal combustion engine is running. In some cases, auxiliary or auxiliary heaters are used to heat the coolant of the vehicle. These are usually installed in the engine compartment in the coolant circuit of the vehicle. In some cases, auxiliary or auxiliary heaters are also installed as air heaters directly into the interior of the vehicle. In both variants, the fuel supply usually takes place from the vehicle tank or from the supply or return line.
In solchen Stand- oder Zuheizern ist ein Brenner vorgesehen, in dem Brennstoff und Brennluft in einer Flamme unter Erzeugung von Wärme, die als Heizwärme genutzt wird, umgesetzt werden. Zur katalytischen Nachbehandlung der Verbrennungsgase können Katalysatoren eingesetzt werden, die zur Beseitigung von schädlichen Bestandteilen der Verbrennungsgase, wie beispielsweise NOx, CO, etc., dienen.In such auxiliary or auxiliary heaters, a burner is provided in which fuel and combustion air in a flame to generate heat, which is used as heating heat, implemented. For the catalytic aftertreatment of the combustion gases, it is possible to use catalysts which serve to eliminate harmful constituents of the combustion gases, such as, for example, NO x , CO, etc.
Der Einbauaufwand einer Stand- oder Zuheizung in ein Fahrzeug ist relativ hoch. Je nach Art des Stand- oder Zuheizers müssen insbesondere das Fahrzeuggebläse kontaktiert, die elektri- sehen Leitungen verlegt, eine Schaltuhr installiert, das Heizgerät in den Kühlmittelkreis (im Motorraum) eingebaut und/oder die Brennstoffversorgung des Heizgerätes sichergestellt werden. Je nach Fahrzeugart sind für den Einbau mehrere Stunden erforderlich. Neben den Kosten für die Herstellung solcher Stand- oder Zuheizer entstehen folglich weitere, erhebliche Kosten für die Installation derselben.The installation cost of a stand or additional heating in a vehicle is relatively high. Depending on the type of auxiliary or auxiliary heater, in particular the vehicle fan must be contacted, the electrical cables laid, a timer installed, the heater installed in the coolant circuit (in the engine compartment) and / or the fuel supply to the heater ensured. Depending on the type of vehicle, it takes several hours to install it. In addition to the cost of producing such stand-alone or auxiliary heaters, therefore, additional, substantial costs for the installation of the same arise.
Daneben werden teilweise Heizgeräte eingesetzt, die Heizwärme auf Basis einer vollkatalyti- schen Oxidation erzeugen. In solch einer vollkatalytischen Oxidation wird Brennstoff an einem geeigneten Katalysator mit Brennluft flammlos in einer exothermen Reaktion umgesetzt. Die dabei frei werdende Wärme wird als Heizwärme genutzt. Im Gegensatz zu den oberhalb beschriebenen Stand- oder Zuheizern ist kein Brenner vorgesehen, in dem Brennstoff und Brennluft in einer Flamme umgesetzt werden.In addition, heating systems based on fully catalytic oxidation are used in some cases. In such fully catalytic oxidation, fuel on a suitable catalyst is reacted with combustion air flamelessly in an exothermic reaction. The released heat is used as heating heat. Unlike the above described stationary or auxiliary heaters no burner is provided, are implemented in the fuel and combustion air in a flame.
Bei einem bekannten, mobilen Heizgerät, das Heizwärme auf Basis einer vollkatalytischen Oxidation erzeugt, wird vor dem Starten Brennstoff, wie beispielsweise Leichtbenzin, in einen in dem Heizgerät vorgesehenen Brennstoff-Tank gefüllt. Ferner muss für ein Anheizen des mobilen Heizgerätes Spiritus in eine separat hierfür vorgesehene Rille, die ein Polster für die vollkatalytische Oxidation von Brennstoff umgibt, gefüllt und angezündet werden. Nach dem Anheizvorgang wird der Brennstoff auf dem Polster unter Erzeugung von Wärme vollka- talytisch oxidiert. Das Anheizen solch eines mobilen Heizgerätes muss manuell und in ausreichender Entfernung von Kraftfahrzeugen durchgeführt werden. Dadurch ist der Anheizvorgang relativ aufwändig. Zum Löschen des mobilen Heizgerätes muss eine hierfür vorgesehene Haube manuell über das Polster gelegt und durch einen Schieber die Brennstoff- Zufuhr unterbrochen werden. Eine Regelung der Heizleistung dieses Heizgerätes ist nicht möglich.In a known, mobile heater that generates heating heat based on a fully catalytic oxidation, fuel, such as light gasoline, is filled into a fuel tank provided in the heater prior to starting. Further, for heating the mobile heater, alcohol must be filled and ignited in a separately provided groove surrounding a pad for fully catalytic oxidation of fuel. After the heating process, the fuel on the pad is oxidized completely catalysis to generate heat. The heating of such a mobile heater must be performed manually and at a sufficient distance from motor vehicles. As a result, the Anheizvorgang is relatively expensive. To extinguish the mobile heater, a hood provided for this purpose must be placed manually over the cushion and the fuel supply be interrupted by a slide. A regulation of the heating power of this heater is not possible.
Bei einem weiteren, bekannten, mobilen Heizgerät, das Heizwärme auf Basis einer vollkatalytischen Oxidation erzeugt, wird gasförmiger Brennstoff (in der Regel Propangas) eingesetzt. Das heißt, dieser Brennstoff ist bei der jeweiligen Einsatztemperatur des Heizgerätes gasförmig. Die Handhabung von gasförmigem Brennstoff ist im Vergleich zu flüssigem Brennstoff aufwändiger und damit mit höheren Kosten verbunden. Das Heizgerät kann ferner nicht während der Fahrt eines Kraftfahrzeuges betrieben werden.In another, known, mobile heater that generates heating heat based on a fully catalytic oxidation, gaseous fuel (usually propane gas) is used. That is, this fuel is gaseous at the particular operating temperature of the heater. The handling of gaseous fuel is more complex and therefore associated with higher costs compared to liquid fuel. The heater can also not be operated while driving a motor vehicle.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Heizgerät für mobile Anwendungen bereitzustellen, das kostengünstig und wartungsarm ist und gleichzeitig ein- fach und bequem zu bedienen ist.Accordingly, the object of the present invention is to provide a heater for mobile applications, which is inexpensive and low maintenance and at the same time is easy and convenient to use.
Die Aufgabe wird durch ein mobiles Heizgerät zur Beheizung eines Innenraums gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Erzeugen von Heizwärme in einem mobilen Heizgerät gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- ansprächen angegeben.The object is achieved by a mobile heater for heating an interior according to claim 1 and by a method for generating heating heat in a mobile heater according to claim 13. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein mobiles Heizgerät zur Beheizung eines Innenraums, insbesondere eines Fahrzeug-Innenraums, bereitgestellt. Dieses weist eine Brennstoff- Verdampfungszone und ein elektrisches Heizelement, durch das die Brennstoff- Verdampfungszone, insbesondere die Brennstoff- Verdampfungszone und die Oxidationszone, beheizbar ist/sind, wobei der Brennstoff- Verdampfungszone flüssiger Brennstoff zuführbar ist, und eine Oxidationszone auf, der Brennluft und gasförmiger Brennstoff, der in der Brennstoff- Verdampfungszone erzeugt (bzw. verdampft) wurde, zuführbar sind. Die Oxidationszo- ne weist dabei einen Katalysator auf, an dem zugeführter, gasförmiger Brennstoff in einer vollkatalytischen Oxidation mit zugeführter Brennluft unter Erzeugung von Heiz wärme umsetzbar ist.According to the present invention, a mobile heater for heating an interior, in particular a vehicle interior, is provided. This has a fuel evaporation zone and an electrical heating element through which the fuel Evaporating zone, in particular the fuel evaporation zone and the oxidation zone, is heatable, wherein the fuel evaporation zone liquid fuel can be supplied, and an oxidation zone, the combustion air and gaseous fuel which is generated (or evaporated) in the fuel evaporation zone , can be fed. In this case, the oxidation zone has a catalyst, on which supplied, gaseous fuel in a fully catalytic oxidation with supplied combustion air to generate heating heat can be implemented.
Gegenüber herkömmlichen Stand- oder Zuheizern von Fahrzeugen, die einen Brenner aufwei- sen, hat das erfindungsgemäße, mobile Heizgerät den Vorteil, dass in diesem eine flammlose Oxidation erfolgt. Dadurch ist der Einsatz dieses mobilen Heizgerätes weniger gefährlich und es sind weniger bauliche Maßnahmen erforderlich. Insbesondere entfallen die für die Zündung, Aufrechterhaltung und Kontrolle der Flamme erforderlichen Bauteile, wie beispielsweise eine Zündeinheit, ein Brenner, ein Flammhalter, etc., so dass die Kosten erheblich reduziert sind. Auch tritt in dem erfindungsgemäßen, mobilen Heizgerät im Wesentlichen kein Verschleiß auf, so dass es nicht nur kostengünstig in der Herstellung sondern auch wartungsarm ist. Da die maximale Heizleistung solch eines mobilen Heizgerätes mit der Oberfläche des Katalysators skaliert, können durch entsprechende Vorsehung unterschiedlich großer Katalysatoroberflächen auf einfache Weise Heizgeräte bereitgestellt werden, die jeweils für ver- schiedlich große Heizleistungen ausgelegt sind.Compared with conventional stationary or auxiliary heaters of vehicles which have a burner, the mobile heater according to the invention has the advantage that a flameless oxidation takes place therein. As a result, the use of this mobile heater is less dangerous and less structural measures are required. In particular, the components required for ignition, maintenance and control of the flame, such as an ignition unit, a burner, a flame holder, etc., are eliminated, so that the costs are considerably reduced. Also occurs in the mobile heater according to the invention substantially no wear, so that it is not only inexpensive to manufacture but also low maintenance. Since the maximum heating power of such a mobile heating device scales with the surface of the catalyst, by corresponding provision of differently sized catalyst surfaces heating devices can be provided in a simple manner, each of which is designed for a wide range of heating capacities.
Gegenüber den bisher eingesetzten, mobilen Heizgeräten, die Heizwärme auf Basis der vollkatalytischen Oxidation erzeugen, hat das erfindungsgemäße, mobile Heizgerät den Vorteil, dass es eigenstartfähig ist und gleichzeitig die Vorteile des Einsatzes von flüssigem Brenn- Stoff bietet. Dadurch, dass das Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone (und gegebenenfalls auch der Oxidationszone) über (mindestens) ein elektrisches Heizelement erfolgt und der dabei erzeugte, gasförmige Brennstoff der Oxidationszone zuführbar ist, ist ein aufwändiges Anheizen, das beabstandet von einem Fahrzeug durchgeführt werden muss, nicht mehr erforderlich. Vielmehr kann das Anheizen über eine Steuereinheit oder auf einfache Weise manu- eil, beispielsweise durch eine Schalterbetätigung, ausgelöst werden. Zum Starten der vollkatalytischen Oxidation ist auch in der Oxidationszone eine gewisse Mindesttemperatur erforderlich. Je nach eingesetztem Katalysatormaterial und je nach Anordnung und Aufbau des mobi- ken Heizgerätes kann es erforderlich sein, dass auch die Oxidationszone zumindest während der Startphase des mobilen Heizgerätes beheizt wird. Hierzu ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass durch das elektrische Heizelement sowohl die Brennstoff- Verdampfungszone als auch die Oxidationszone beheizbar sind.Compared to the previously used, mobile heaters that generate heating heat based on the fully catalytic oxidation, the mobile heater according to the invention has the advantage that it is self-starting and at the same time offers the benefits of using liquid fuel. The fact that the heating of the fuel evaporation zone (and optionally also the oxidation zone) via (at least) an electric heating element and the generated thereby, gaseous fuel of the oxidation zone can be supplied, is a complex heating, which must be performed at a distance from a vehicle, not necessary anymore. Rather, the heating can be triggered via a control unit or in a simple manner manually, for example by a switch operation. To start the fully catalytic oxidation, a certain minimum temperature is required even in the oxidation zone. Depending on the catalyst used and depending on the arrangement and construction of the mobile heater, it may be necessary for the oxidation zone to be heated at least during the starting phase of the mobile heater. For this purpose, according to an advantageous Further development provided that both the fuel evaporation zone and the oxidation zone can be heated by the electric heating element.
Dadurch, dass das mobile Heizgerät flüssigen Brennstoff einsetzt, ist die Handhabung einfach und vergleichsweise ungefährlich. Insbesondere kann es unproblematisch unter verschiedenen Einsatzbedingungen eingesetzt werden.The fact that the mobile heater uses liquid fuel, the handling is simple and relatively harmless. In particular, it can be used without any problems under various conditions of use.
Unter einem „mobilen Heizgerät" wird in diesem Zusammenhang ein Heizgerät verstanden, das für mobile Anwendungen ausgelegt ist. Dies bedeutet, dass es transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug eingebaut oder untergebracht, oder alternativ auch von Hand tragbar) und nicht ausschließlich für einen stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der Beheizung eines Gebäudes der Fall ist, ausgelegt ist. Insbesondere ist es zur Beheizung eines Fahrzeug- Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, ausgelegt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mobile Heizgerät als Stand- oder Zuheizer für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohnmobil, einen Bus, einen Pkw, etc., ausgelegt.A "mobile heater" in this context means a heater that is designed for mobile applications, which means that it is transportable (possibly installed in a vehicle or housed, or alternatively hand-portable) and not exclusively for one In particular, it is designed for heating a vehicle interior, such as a land, water or air vehicle, According to an advantageous development of the mobile heater is as Stand or Zuheizer for a land vehicle, such as for a caravan, a motorhome, a bus, a car, etc., designed.
Als „elektrisches Heizelement" wird jegliches Heizelement verstanden, bei dem die Leistungsversorgung und/oder die Aktivierung desselben elektrisch erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die Erzeugung der Wärme in dem elektrischen Heizelement durch Erzeugung von ohmscher Wärme. Unter „flüssigem Brennstoff wird Brennstoff verstanden, der zumindest bei den in Frage kommenden Einsatztemperaturen des mobilen Heizgerätes in flüssiger Form vorliegt. Geeignete Brennstoffe sind beispielsweise Ethanol (oder Spiritus) mit einem Siedepunkt von 78,3°C sowie Methanol mit einem Siedepunkt von 64,6°C. Vorzugsweise weist der eingesetz- te Brennstoff einen Siedepunkt von mehr als 600C, insbesondere im Bereich von im Wesentlichen 600C bis 900C auf. Welcher Brennstoff eingesetzt wird, hängt auch von den jeweiligen Einsatzbedingungen, insbesondere Einsatztemperaturen, ab, für die das betreffende mobile Heizgerät ausgelegt ist.The term "electrical heating element" is understood to mean any heating element in which the power supply and / or the activation thereof are electrically effected., The generation of the heat in the electric heating element is preferably effected by the generation of ohmic heat Suitable fuels are, for example, ethanol (or alcohol) having a boiling point of 78.3 ° C. and methanol having a boiling point of 64.6 ° C. The fuel used preferably has a boiling point of more than 60 ° C., in particular in the range of essentially 60 ° C. to 90 ° C. Which fuel is used also depends on the particular operating conditions, in particular application temperatures, for which the relevant mobile heating device is designed.
Das Prinzip der vollkatalytischen Oxidation, bei dem Brennstoff an einem Katalysator mit Brennluft (insbesondere mit darin enthaltenem Sauerstoff) flammlos umgesetzt (oxidiert) wird, ist allgemein bekannt und wird in anderen technischen Bereichen bereits eingesetzt. Deshalb wird auf dieses Prinzip nicht näher eingegangen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Prinzip zur Erzeugung von Heizwärme in einem mobilen Heizgerät eingesetzt. Als Katalysator können jegliche Materialien eingesetzt werden, die zur Durchfuhrung solch einer vollkatalytischen Oxidation geeignet sind. Der strukturelle Aufbau des Katalysators wird dabei derart gewählt, dass eine möglichst effektive Umsetzung des Brennstoffs mit der Brennluft erfolgt. Dabei können insbesondere Strukturen eingesetzt werden, die eine große Oberfläche bereitstellen und die sich allgemein im Einsatz von Katalysatoren als vorteilhaft herausgestellt haben, wie beispielsweise poröse Strukturen. Vielfach eingesetzte Strukturen sind beispielsweise wabenförmig, quaderförmig, schaumartig, etc. ausgebildet.The principle of fully catalytic oxidation in which fuel is flamelessly reacted (oxidized) on a catalyst with combustion air (in particular with oxygen contained therein) is well known and is already used in other technical fields. Therefore, this principle is not discussed in more detail. According to the present invention, this principle is used to generate heating heat in a mobile heater. As the catalyst, any materials suitable for carrying out such fully catalytic oxidation can be used. The structural design of the catalyst is chosen such that the most effective implementation of the fuel takes place with the combustion air. In particular, structures can be used which provide a large surface area and which have generally been found to be advantageous in the use of catalysts, for example porous structures. Multiple structures are, for example, honeycomb, cuboid, foam-like, etc. formed.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Brennstoff- Verdampfungszone und die Oxidationszone derart angeordnet, dass in der Oxidationszone erzeugte Wärme zumindest teilweise in die Brennstoff- Verdampfungszone leitbar ist. Dadurch ist eine elektrische Beheizung der Brennstoff- Verdampfungszone durch das elektrische Heizelement lediglich während der Startphase des mobilen Heizgerätes erforderlich. Nach der Startphase kann die aus der Oxidationszone abgeführte Wärme zum Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone einge- setzt werden, so dass der elektrische Leistungsbedarf reduziert wird.According to an advantageous development, the fuel evaporation zone and the oxidation zone are arranged such that heat generated in the oxidation zone can be conducted at least partially into the fuel evaporation zone. As a result, an electrical heating of the fuel evaporation zone by the electric heating element is required only during the starting phase of the mobile heater. After the start phase, the heat removed from the oxidation zone can be used to heat the fuel evaporation zone, so that the electrical power requirement is reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Weiberbildung ist dabei vorgesehen, dass die Brennstoff- Verdampfungszone (bzw. die Struktur der Brennstoff- Verdampfungszone) direkt an die Oxidationszone (bzw. die Struktur der Oxidationszone) angrenzt. Vorzugsweise umgibt die Brennstoff- Verdampfungszone die Oxidationszone zumindest teilweise. Gemäß dieser Weiterbildung wird ein großflächiger Kontakt zwischen der Brennstoff- Verdampfungszone und der Oxidationszone hergestellt, so dass ein Teil der in der Oxidationszone erzeugten Wärme in die Brennstoff- Verdampfungszone abstrahlt. Alternativ kann auch eine beabstandete Anordnung gewählt werden, wobei gegebenenfalls ein geeignetes Wärmeleitelement zwischen der Oxidationszone und der Brennstoff- Verdampfungszone vorgesehen werden kann.According to an advantageous formation of women it is provided that the fuel evaporation zone (or the structure of the fuel evaporation zone) directly adjoins the oxidation zone (or the structure of the oxidation zone). Preferably, the fuel evaporation zone at least partially surrounds the oxidation zone. According to this development, a large-area contact between the fuel evaporation zone and the oxidation zone is produced, so that part of the heat generated in the oxidation zone radiates into the fuel evaporation zone. Alternatively, a spaced arrangement can be selected, wherein optionally a suitable heat conducting element between the oxidation zone and the fuel evaporation zone can be provided.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mobile Heizgerät ein Ventil auf, durch das die Zufuhr von flüssigem Brennstoff in die Brennstoff- Verdampfungszone ein- und abstellbar ist. Dadurch kann zum Starten des mobilen Heizgerätes das Ventil geöffnet (und das elektri- sehe Heizelement gestartet) werden. Dieser Vorgang kann auf einfache Weise manuell durch Betätigen eines entsprechenden Schalters (oder Hebels, etc.) und/oder automatisiert durch eine entsprechende Steuereinheit erfolgen. Ein Ausschalten des mobilen Heizelements kann einfach durch Schließen des Ventils erfolgen, so dass ein aufwändiges Löschen des mobilen Heizgerätes entfällt. Das Ventil ermöglicht folglich ein einfaches, mehrmals wiederholbares Ein- und Ausschalten des mobilen Heizgerätes. Vorzugsweise ist das Ventil als Dosierventil ausgebildet, durch das die Zufuhr von flüssigem Brennstoff in die Brennstoff- Verdampfungszone regelbar ist. Durch diese Regelung der Brennstoff- Zufuhr kann die Heizleistung des mobilen Heizgerätes auf einfache Weise geregelt bzw. eingestellt werden. Die Regelung der Brennstoff-Zufuhr kann beispielsweise über eine entsprechende Steuereinheit erfolgen. Ferner kann vorgesehen sein, dass durch einen Benutzer eine gewünschte Heizleistung (oder Temperatur) an einer entsprechenden Einstelleinheit (z.B. Drehknopf) einstellbar ist und das mobile Heizgerät anschließend durch die Steuereinheit auf diese Heizleistung (bzw. Temperatur) geregelt wird.According to an advantageous development, the mobile heater on a valve through which the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone is switched on and off. As a result, the valve can be opened (and the electric heating element can be started) to start the mobile heater. This process can easily be done manually by operating a corresponding switch (or lever, etc.) and / or automated by a corresponding control unit. Switching off the mobile heating element can be done simply by closing the valve, so that a costly extinguishing the mobile heater is eliminated. The valve thus enables a simple, repeatable one Switching the mobile heater on and off. Preferably, the valve is designed as a metering valve, through which the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone can be regulated. By this regulation of the fuel supply, the heating power of the mobile heater can be easily controlled or adjusted. The regulation of the fuel supply can be done for example via a corresponding control unit. Furthermore, it can be provided that a desired heating power (or temperature) at a corresponding setting unit (eg rotary knob) can be set by a user and the mobile heating unit is then regulated by the control unit to this heating power (or temperature).
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mobile Heizgerät ein weiteres elektrisches Heizelement, durch das die Oxidationszone beheizbar ist, auf. Dadurch wird eine separate und gegebenenfalls auch separat regelbare bzw. ansteuerbare Beheizung der Oxidationszone ermöglicht. Die separate Ansteuerung (beispielsweise durch eine Steuereinheit) erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass die Oxidationszone lediglich während einer Startphase des mobilen Heizgerätes beheizt wird. Die Ansteuerung des weiteren elektrischen Heizelementes kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Temperatur, die von einem in der Oxidationszone angeordneten Temperatursensor gemessen wird, erfolgen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das elektrische Heizelement und das weitere elektrische Heizelement jeweils gemeinsam an- zusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, die von einem gemeinsamen, in der Oxidationszone oder in der Brennstoff- Verdampfungszone angeordneten Sensor erfasst wird.According to an advantageous development, the mobile heater has a further electrical heating element, by which the oxidation zone can be heated. This allows a separate and possibly also separately controllable or controllable heating of the oxidation zone. The separate control (for example, by a control unit) is preferably carried out such that the oxidation zone is heated only during a start phase of the mobile heater. The activation of the further electrical heating element can be effected, for example, as a function of a temperature which is measured by a temperature sensor arranged in the oxidation zone. Furthermore, it is possible to control the electrical heating element and the further electrical heating element together, in particular as a function of a temperature which is detected by a common sensor arranged in the oxidation zone or in the fuel evaporation zone.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mobile Heizgerät eine Steuereinheit, durch die das elektrische Heizelement, das weitere elektrische Heizelement und/oder das Ventil ansteuerbar ist/sind, auf. Dadurch kann insbesondere das Einschalten und Abschalten durch die Steuereinheit automatisiert (bspw. zu vorgegebenen Zeiten) erfolgen. Gegebenenfalls kann das Einschalten und Abschalten auch durch manuelles Betätigen eines entsprechenden Schalters der Steuereinheit ausgelöst werden. Durch eine Ansteuerung des elektrischen Heiz- elements durch die Steuereinheit kann dessen Heizleistung bei Bedarf automatisiert ein- und ausgestellt, und gegebenenfalls auch geregelt, werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das elektrische Heizelement nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des mobilen Heizgerätes ausgeschaltet wird oder dass das Abschalten in Abhängigkeit von einer Temperatur in der Brennstoff- Verdampfungszone, die von einem Temperatursensor erfasst wird, erfolgt. In gleicher Weise kann auch eine Ansteuerung des weiteren elektrischen Heizelements erfolgen, wobei dementsprechend das Abschalten in Abhängigkeit von einer Temperatur in der Oxidationszone, die von einem Temperatursensor erfasst wird, erfolgen kann. Durch eine automatisierte Ansteuerung des Ventils durch die Steuereinheit kann die Zufuhr von Brennstoff automatisiert ein- oder abgestellt, und gegebenenfalls auch geregelt werden. Vorzugsweise werden sowohl das Ventil als auch das elektrische Heizelement (und gegebenenfalls auch das weitere elektrische Heizelement) von der Steuereinheit angesteuert.According to an advantageous development, the mobile heater has a control unit, by which the electric heating element, the further electric heating element and / or the valve is / are controlled, on. As a result, in particular the switching on and off can be automated by the control unit (for example at predetermined times). Optionally, the switching on and off can also be triggered by manually pressing a corresponding switch of the control unit. By controlling the electrical heating element by the control unit, its heating power can be automatically switched on and off as required, and optionally also regulated. In particular, it can be provided that the electrical heating element is switched off after a predetermined period of time has elapsed after the mobile heater has been started, or that the shutdown as a function of a temperature in the fuel evaporation zone, that of a temperature sensor recorded takes place. In the same way, a control of the further electrical heating element can be carried out, and accordingly the shutdown in dependence on a temperature in the oxidation zone, which is detected by a temperature sensor, can take place. By an automated control of the valve by the control unit, the supply of fuel can be automatically turned on or off, and optionally also regulated. Preferably, both the valve and the electric heating element (and optionally also the further electric heating element) are actuated by the control unit.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mobile Heizgerät eine Schaltuhr, die in- tegral in der Steuereinheit ausgebildet oder mit der Steuereinheit verbunden ist, auf. Dadurch ist ein zeitgesteuertes Ein- und Ausschalten bzw. gegebenenfalls auch ein zeitgesteuertes Regeln der Heizleistung des mobilen Heizgerätes möglich. Insbesondere kann der Benutzer dadurch gewünschte Ein- und Ausschaltzeiten des mobilen Heizgerätes und gegebenenfalls auch gewünschte, sich in Abhängigkeit von der Zeit ändernde Heizleistungen, einstellen.According to an advantageous development, the mobile heater on a timer, which is formed in tegral in the control unit or connected to the control unit, on. As a result, a time-controlled switching on and off or possibly also a time-controlled regulation of the heating power of the mobile heater is possible. In particular, the user can thereby set desired on and off times of the mobile heater and possibly also desired, depending on the time changing heating performance set.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mobile Heizgerät einen Brennstoff-Tank, der integral in dem mobilen Heizgerät ausgebildet ist, auf. Dadurch wird ermöglicht, dass das mobile Heizgerät als autarke Einheit bereitgestellt werden kann. Der Aufwand für den Einbau des mobilen Heizgerätes in oder an den jeweils zu beheizenden Innenraum wird folglich er- heblich reduziert. Insbesondere bei Landfahrzeugen entfällt die bisher erforderliche, aufwändige Kontaktierung des Fahrzeugtanks und Installation einer externen Brennstoff-Fördereinheit.According to an advantageous development, the mobile heater has a fuel tank, which is integrally formed in the mobile heater on. This allows the mobile heater to be provided as a standalone unit. The expense of installing the mobile heater in or to each interior to be heated is thus considerably reduced. Especially in land vehicles eliminates the previously required, consuming contact the vehicle tank and installation of an external fuel delivery unit.
Durch die Ausbildung des mobilen Heizgerätes als autarke Einheit kann dieses unmittelbar in den zu beheizenden Innenraum, insbesondere in den Innenraum eines Wohnmobils, Busses, Wohnwagens, etc., oder angrenzend an diesen, wie es beispielsweise bei Lkws üblich ist, platziert werden, ohne dass (insbesondere bei motorbetriebenen Landfahrzeugen) eine aufwändige Einbindung des mobilen Heizgerätes in Fahrzeug-Komponenten im Motorraum des Fahrzeugs erforderlich ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Stromversorgung für das mobile Heizgerät, insbesondere bei Landfahrzeugen, ebenfalls über den Innenraum des Fahrzeugs, wie beispielsweise über einen in dem Innenraum vorgesehenen Zigarettenanzünder, bereitgestellt. Alternativ kann auch eine Batterie oder ein Akku zur Bereitstellung der Stromversorgung vorgesehen sein. Dadurch wird der Installationsaufwand für die elektrischen Anschlüsse reduziert. Lediglich die Kanäle und Anschlüsse für die Brennluftzufuhr und die Ableitung der Verbrennungsgase müssen in dem jeweiligen Fahrzeug installiert werden.Due to the design of the mobile heater as a self-sufficient unit this can be placed directly in the interior to be heated, especially in the interior of a motorhome, bus, caravan, etc., or adjacent to this, as is common, for example, in trucks without (especially in motor land vehicles) a complex integration of the mobile heater in vehicle components in the engine compartment of the vehicle is required. According to an advantageous development, the power supply for the mobile heater, in particular for land vehicles, also over the interior of the vehicle, such as provided in the interior of a cigarette lighter, provided. Alternatively, a battery or a battery for providing the power supply may be provided. This will reduce the installation effort for the electrical Connections reduced. Only the channels and connections for the combustion air supply and the discharge of the combustion gases must be installed in the respective vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Brennstoff-Tank durch einen, aus dem mobilen Heizgerät herausnehmbaren Behälter gebildet. Dadurch kann der Brennstoff-Tank als Austausch-Teil bereitgestellt werden. Nach dem Entleeren kann der leere Brennstoff-Tank einfach durch einen mit flüssigem Brennstoff gefüllten Brennstoff-Tank ausgetauscht werden. Dadurch entfällt ein aufwändiges Befallen, das bei einem fest installierten Brennstoff-Tank erforderlich ist.According to an advantageous development of the fuel tank is formed by a removable from the mobile heater container. Thereby, the fuel tank can be provided as an exchange part. After emptying, the empty fuel tank can simply be replaced by a fuel tank filled with liquid fuel. This eliminates a complex infestation, which is required for a permanently installed fuel tank.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Brennstoff-Tank zumindest teilweise aus einem verformbaren Material gebildet. Dadurch wird ein Entleeren des Brennstoff-Tanks auf einfache Weise ermöglicht. Beispielsweise kann der Brennstoff-Tank aus einem verformbaren Beutel gebildet werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Brennstoff-Tank zumindest in einer Einbaulage in dem mobilen Heizgerät unter Vorspannung gehalten wird, so dass Brennstoff aus dem Brennstoff-Tank zu einem Brennstoff- Auslass des Brennstoff-Tanks gedrängt wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass in dem Heizgerät ein Vorspannelement, wie beispielsweise eine Feder, vorgesehen ist, die in der Einbaulage des Brennstoff-Tanks auf denselben einwirkt und eine Vorspannkraft auf diesen ausübt. Alternativ oder zusätzlich kann der Brennstoff-Tank auch eine Eigenspannung bzw. Eigenelastizität aufweisen, durch dieAccording to an advantageous development of the fuel tank is at least partially formed of a deformable material. This makes it possible to empty the fuel tank in a simple manner. For example, the fuel tank can be formed from a deformable bag. It is preferably provided that the fuel tank is held under pretension in at least one installation position in the mobile heater, so that fuel is forced out of the fuel tank to a fuel outlet of the fuel tank. In particular, it may be provided that in the heater, a biasing element, such as a spring, is provided which acts in the installation position of the fuel tank on the same and exerts a biasing force on this. Alternatively or additionally, the fuel tank can also have a residual stress or inherent elasticity, by the
Brennstoff zu einem Brennstoff- Auslass gedrängt wird. Dadurch, dass der Brennstoff in Richtung Brennstoff- Auslass gedrängt wird, kann durch Vorsehung eines Ventils zwischen dem Brennstoff- Auslass und der Brennstoff- Verdampfungszone die Zufuhr von Brennstoff auf einfache Weise ein- und abgestellt, und gegebenenfalls auch geregelt, werden.Fuel is forced to a fuel outlet. By forcing the fuel toward the fuel outlet, by providing a valve between the fuel outlet and the fuel vaporization zone, the supply of fuel can be easily turned on and off, and optionally also regulated.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Oxidationszone durch einen Bereich gebildet, der zumindest teilweise mit einer porösen Struktur, die eine große, durchströmbare Oberfläche aufweist, ausgefüllt ist, wobei die große, durchströmbare Oberfläche zumindest teilweise durch den Katalysator gebildet wird. Unter einer porösen Struktur wird in diesem Zu- sammenhang eine Struktur verstanden, die von einer Vielzahl von Hohlräumen durchsetzt ist. Hierbei können unter anderem Strukturen eingesetzt werden, die allgemein bei Katalysatoren verwendet werden. Insbesondere kann ein schaumförmiges, wabenförmiges, quaderförmiges, etc. Trägermaterial, das von den jeweiligen Gasen durchströmbar ist und gleichzeitig eine große Oberfläche bereitstellt, verwendet werden. Die Oberfläche dieses Trägermaterials kann ganz oder teilweise mit dem Katalysator beschichtet sein. Je nach Katalysatormaterial ist alternativ möglich, dass die poröse Struktur selbst durch das Katalysatormaterial gebildet wird.According to an advantageous development, the oxidation zone is formed by a region which is at least partially filled with a porous structure having a large, flow-through surface, wherein the large, flow-through surface is at least partially formed by the catalyst. In this context, a porous structure is understood as meaning a structure that is permeated by a multiplicity of cavities. In this case, inter alia, structures can be used which are generally used in catalysts. In particular, a foam-like, honeycomb-shaped, cuboidal, etc. carrier material, which can be flowed through by the respective gases and at the same time provides a large surface area, can be used. The surface of this substrate can be wholly or partially coated with the catalyst. Depending on the catalyst material is alternatively possible that the porous structure itself is formed by the catalyst material.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Brennstoff- Verdampfungszone durch einen Bereich gebildet, der zumindest teilweise mit einer porösen Struktur, die eine große, durchströmbare Oberfläche aufweist, ausgefüllt ist. Dadurch wird eine hohe Effizienz in der Verdampfung des flüssigen Brennstoffs erzielt. Beispielsweise kann als poröse Struktur ein schaumförmiges Metall eingesetzt werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das elektrische Heizelement in diese poröse Struktur der Brennstoff- Verdampfungszone und gegebenenfalls auch in die poröse Struktur der Oxidationszone hineinragt. Dadurch wird eine effektive Wärmeübertragung von dem elektrischen Heizelement auf die Brennstoff- Verdampfungszone und gegebenenfalls auf die Oxidationszone erzielt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Brennstoff- Verdampfungszone und gegebenenfalls die Oxidationszone relativ gleichmäßig durch ein oder mehrere Heizelement(e) durchsetzt wird.According to an advantageous development, the fuel evaporation zone is formed by a region which is at least partially filled with a porous structure having a large, flow-through surface. This achieves high efficiency in the evaporation of the liquid fuel. For example, a foam-like metal can be used as the porous structure. It is preferably provided that the electrical heating element projects into this porous structure of the fuel evaporation zone and optionally also into the porous structure of the oxidation zone. This achieves effective heat transfer from the electrical heating element to the fuel vaporisation zone and optionally to the oxidation zone. In particular, it can be provided that the fuel evaporation zone and optionally the oxidation zone is penetrated relatively uniformly by one or more heating elements.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Erzeugen von Heizwärme in einem mobilen Heizgerät, das nachfolgende Schritte aufweist, bereitgestellt:According to the present invention, there is further provided a method of generating heating heat in a mobile heater, comprising the steps of:
A) Zuführen von flüssigem Brennstoff in eine Brennstoff- Verdampfungszone;A) supplying liquid fuel into a fuel evaporation zone;
B) Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone zum Verdampfen des zugeführten Brennstoffs, insbesondere Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone und der Oxidationszone, wobei das Beheizen zumindest in der Startphase des mobilen Heizgerätes durch ein elektrisches Heizelement erfolgt;B) heating the fuel evaporation zone to vaporize the supplied fuel, in particular heating the fuel evaporation zone and the oxidation zone, wherein the heating takes place at least in the start phase of the mobile heater by an electric heating element;
C) Zuführen von gasförmigem Brennstoff aus der Brennstoff- Verdampfungszone und von Brennluft in eine Oxidationszone, die einen Katalysator zur vollkatalytischen Oxidation von gasförmigem Brennstoff und Brennluft aufweist; undC) feeding gaseous fuel from the fuel vaporisation zone and combustion air into an oxidation zone having a catalyst for fully catalytic oxidation of gaseous fuel and combustion air; and
D) Erzeugen von Heizwärme durch vollkatalytische Oxidation des gasförmigen Brennstoffs mit Brennluft an dem Katalysator.D) generating heat by fully catalytic oxidation of the gaseous fuel with combustion air to the catalyst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die oberhalb, in Bezug auf das erfmdungs- gemäße, mobile Heizgerät erläuterten Vorteile erzielt. Ferner sind die in Bezug auf das erfindungsgemäße, mobile Heizgerät erläuterten Weiterbildungen in entsprechender Weise realisierbar. Insbesondere ist beispielsweise als vorteilhafte Weiterbildung vorgesehen, dass während des Betriebs des mobilen Heizgerätes zumindest ein Teil der in der Oxidationszone er- zeugten Wärme in die Brennstoff- Verdampfungszone geleitet wird.By the method according to the invention, the above, in relation to the erfmdungs-, explained mobile heater advantages are achieved. Furthermore, the refinements explained with regard to the mobile heater according to the invention can be implemented in a corresponding manner. In particular, it is provided, for example, as an advantageous development that during operation of the mobile heater at least a part of the in the oxidation zone Heat was passed into the fuel evaporation zone.
Ferner weist das Verfahren gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung mindestens einen der nachfolgenden Schritte auf: E) Abschalten des elektrischen Heizelements nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des mobilen Heizgerätes; und/oderFurthermore, the method according to an advantageous development of at least one of the following steps: E) switching off the electric heating element after a predetermined period of time after starting the mobile heater; and or
F) Abschalten des elektrischen Heizelements bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur in der Brennstoff- Verdampfungszone.F) switching off the electric heating element when reaching a predetermined temperature in the fuel evaporation zone.
In gleicher Weise kann auch das Abschalten des weiteren elektrischen Heizelements erfolgen, wobei bei der entsprechenden Realisierung des Schrittes F) das Abschalten vorzugsweise bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur in der Oxidationszone erfolgt.In the same way, the switching off of the further electric heating element can take place, wherein in the corresponding realization of step F), the switching off preferably takes place when a predetermined temperature is reached in the oxidation zone.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung wird die Zufuhr von flüssigem Brennstoff in die Brennstoff- Verdampfungszone automatisiert ein- und abgestellt, insbesondere automatisiert geregelt.According to a further advantageous development, the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone is automatically switched on and off, in particular automatically regulated.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen:Further advantages and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. From the figures show:
Fig.l : eine schematische Darstellung eines mobilen Heizgerätes; und Fig.2: eine Querschnittansicht eines Abschnitts eines mobilen Heizgerätes, in der ein beispielhafter Aufbau dargestellt ist.Fig.l: a schematic representation of a mobile heater; and Fig. 2 is a cross-sectional view of a portion of a mobile heater showing an exemplary structure.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein mobiles Heizgerät 2 zeigt, das in den Innenraum 4 eines Landfahrzeugs 6, wie beispielsweise eines Wohnmobils, eingebaut ist. Das mobile Heizgerät 2 weist einen Brennstoff-Tank 8 auf, der integral in dem mobilen Heizgerät 2 vorgesehen ist. In einer Kammer 10 sind in dem mobilen Heizgerät 2 eine Brennstoff- Verdampfungszone 12 und eine Oxidationszone 14 vorgesehen, die in Fig. 1 schematisch jeweils als Boxen dargestellt sind. Wie oberhalb detaillierter beschrieben ist, weisen die Brennstoff- Verdampfungszone 12 und die Oxidationszone 14 jeweils eine Struktur auf, die eine große, durchströmbare Oberfläche bereitstellt. Die Struktur und das Material der Brennstoff- Verdampfungszone 12 sind dabei derart gewählt, dass darin eine effektive Verdampfung von flüssigem Brennstoff erfolgt. Die Oxidationszone 14 weist einen Katalysator auf, an dem zugeführter, gasförmiger Brennstoff in einer vollkatalytischen Oxidation mit zugeführter Brennluft unter Erzeugung von Heizwärme umsetzbar ist. Die Struktur und das Katalysatormaterial in der Oxidationszone 14 sind dabei derart gewählt, dass darin eine effektive Umset- zung des gasförmigen Brennstoffs mit zugeführter Brennluft erfolgt. Zwischen Brennstoff- Tank 8 und der Brennstoff- Verdampfungszone 12 ist ein Dosierventil 16 vorgesehen, durch das die zugeführte Brennstoffmenge einstellbar ist. Ein elektrisches Heizelement 18 dient zum Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone 12. Ein weiteres elektrisches Heizelement 19 dient zum Beheizen der Oxidationszone 14. Ferner ist eine Steuereinheit 20 vorgesehen, durch die das Dosierventil 16, das elektrische Heizelement 18 und das weitere elektrische Heizelement 19 ansteuerbar sind.Fig. 1 is a schematic diagram showing a mobile heater 2 installed in the interior 4 of a land vehicle 6 such as an RV. The mobile heater 2 has a fuel tank 8 integrally provided in the mobile heater 2. In a chamber 10, a fuel evaporation zone 12 and an oxidation zone 14 are provided in the mobile heater 2, which are shown schematically in Fig. 1 each as boxes. As described in more detail above, the fuel vaporization zone 12 and the oxidation zone 14 each have a structure that provides a large, flowable surface. The structure and the material of the fuel evaporation zone 12 are chosen such that therein an effective evaporation made of liquid fuel. The oxidation zone 14 has a catalyst, on which supplied, gaseous fuel in a fully catalytic oxidation with supplied combustion air to generate heating heat can be implemented. The structure and the catalyst material in the oxidation zone 14 are selected such that an effective implementation of the gaseous fuel with supplied combustion air takes place therein. Between the fuel tank 8 and the fuel evaporation zone 12, a metering valve 16 is provided, through which the amount of fuel supplied is adjustable. An electric heating element 18 is used for heating the fuel evaporation zone 12. Another electric heating element 19 is used for heating the oxidation zone 14. Further, a control unit 20 is provided, through which the metering valve 16, the electric heating element 18 and the further electric heating element 19 are controlled ,
Die Steuereinheit 20 ist derart eingerichtet, dass sie zum Starten des mobilen Heizgerätes 2 das elektrische Heizelement 18 ansteuert, so dass es die Brennstoff- Verdampfungszone 12 beheizt, und das weitere elektrische Heizelement 19 ansteuert, so dass es die Oxidationszone 14 beheizt. Gleichzeitig oder vorzugsweise zeitverzögert steuert die Steuereinheit 20 das Dosierventil 16 an, so dass dieses geöffnet wird. Das Starten des mobilen Heizgerätes 2 kann beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Schaltuhr in der Steuereinheit 20 getriggert werden. Der Brennstoff-Tank 8 wird unter Vorspannung gehalten, so dass flüssiger Brenn- Stoff bei geöffnetem Dosierventil 16 zu der Brennstoff- Verdampfungszone 12 zugeführt wird. Der flüssige Brennstoff wird in der Brennstoff- Verdampfungszone 12 verdampft. Der dadurch erzeugte, gasförmige Brennstoff strömt anschließend in die Oxidationszone 14, was in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil 22 dargestellt ist.The control unit 20 is set up in such a way that it activates the electric heating element 18 to start the mobile heating device 2, so that it heats the fuel evaporation zone 12 and activates the further electric heating element 19 so that it heats the oxidation zone 14. Simultaneously or preferably delayed, the control unit 20 controls the metering valve 16, so that it is opened. The starting of the mobile heater 2 can be triggered, for example, by a timer (not shown) in the control unit 20. The fuel tank 8 is held under pretension, so that liquid fuel is supplied to the fuel evaporation zone 12 when the metering valve 16 is open. The liquid fuel is vaporized in the fuel evaporation zone 12. The gaseous fuel produced thereby then flows into the oxidation zone 14, which is shown schematically in FIG. 1 by the arrow 22.
Zur Zuführung von Brennluft ist eine Brennluft-Zuleitung 24 vorgesehen, die von der Kammer 10 aus dem Landfahrzeug nach Außen führt. Je nach Ausführungsform kann die Zufuhr der Brennluft derart erfolgen, dass eine Vermischung mit dem gasförmigen Brennstoff erfolgt, bevor die jeweiligen Gase die Oxidationszone 14 erreichen. Eine solche Vermischung vor Erreichen der Oxidationszone 14 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Brennluft erst in der Oxidationszone 14 auf den gasförmigen Brennstoff trifft. In der Oxidationszone 14 wird der gasförmige Brennstoff mit der zugeführten Brennluft an dem Katalysator der Oxidationszone 14 unter Erzeugung von Heizwärme in einer vollkatalytischen Oxidation umgesetzt. Die Verbrennungsgase werden über einen Wärmetauscher 28 und eine Verbrennungsgas-Ableitung 26 aus dem Landfahrzeug 6 nach Außen geführt. Zur Zuführung von Brennluft und zur Ableitung der Verbrennungsgase ist in der Brennluft-Zuleitung 24 und/oder in der Verbrennungsgas- Ableitung 26 mindestens ein Gebläse 30 vorgesehen. Bei dem Wärmetauscher 28 handelt es sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Luft-Luft- Wärmetauscher. Die in dem Wärmetauscher 28 er- wärmte Luft wird über ein (nicht dargestelltes) Gebläse dem Innenraum 4 des Landfahrzeugs 6 zugeführt.For supplying combustion air, a combustion air supply line 24 is provided which leads from the chamber 10 out of the land vehicle to the outside. Depending on the embodiment, the supply of the combustion air can take place such that a mixing with the gaseous fuel takes place before the respective gases reach the oxidation zone 14. However, such mixing before reaching the oxidation zone 14 is not absolutely necessary. For example, it may also be provided that the combustion air only meets the gaseous fuel in the oxidation zone 14. In the oxidation zone 14, the gaseous fuel with the supplied combustion air is reacted on the catalyst of the oxidation zone 14 to generate heating heat in a fully catalytic oxidation. The combustion gases are discharged from the land vehicle 6 via a heat exchanger 28 and a combustion gas discharge line 26 led to the outside. For supplying combustion air and for discharging the combustion gases, at least one blower 30 is provided in the combustion air supply line 24 and / or in the combustion gas discharge line 26. The heat exchanger 28 in the present embodiment is an air-to-air heat exchanger. The air heated in the heat exchanger 28 is supplied to the interior 4 of the land vehicle 6 via a blower (not shown).
Die Anordnung der Brennstoff- Verdampfungszone 12 und der Oxidationszone 14 ist dabei derart gewählt, dass in der Oxidationszone 14 erzeugte Wärme teilweise in die Brennstoff- Verdampfungszone 12 geleitet wird. Nach einer Startphase des mobilen Heizgerätes 2 ist dementsprechend ein Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone 12 durch das elektrische Heizelement 18 nicht mehr (oder gegebenenfalls nur noch mit reduzierter Heizleistung) erforderlich. Auch ein Beheizen der Oxidationszone 14 durch das weitere elektrische Heizelement 19 ist nach einer Startphase nicht mehr erforderlich. Zur Reduzierung des Verbrauchs an e- lektrischer Leistung ist die Steuereinheit 20 derart eingerichtet, dass sie das elektrische Heizelement 18 und das weitere elektrische Heizelement 19 nach der Startphase abschaltet. Das Abschalten der beiden elektrischen Heizelemente 18 und 19 kann gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt erfolgen. Ferner kann die Steuereinheit 20 zusätzlich derart eingerichtet sein, dass sie den Öffnungsgrad des Dosierventils 16 regelt, beispielsweise in Abhängigkeit von einer gewünschten Heizleistung oder in Abhängigkeit von einer Temperatur in einem Innenraum des Landfahrzeugs.The arrangement of the fuel evaporation zone 12 and the oxidation zone 14 is selected such that heat generated in the oxidation zone 14 is partially conducted into the fuel evaporation zone 12. Accordingly, after a starting phase of the mobile heating device 2, heating of the fuel evaporation zone 12 by the electric heating element 18 is no longer required (or possibly only with reduced heating power). A heating of the oxidation zone 14 by the further electric heating element 19 is no longer required after a start-up phase. To reduce the consumption of electrical power, the control unit 20 is set up such that it switches off the electric heating element 18 and the further electric heating element 19 after the starting phase. The switching off of the two electric heating elements 18 and 19 can be done simultaneously or offset in time. In addition, the control unit 20 can additionally be set up in such a way that it controls the degree of opening of the metering valve 16, for example as a function of a desired heat output or as a function of a temperature in an interior of the land vehicle.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, sind der Brennstoff-Tank 8, das Dosierventil 16 und die Kammer 10 mit der Brennstoff- Verdampfungszone 12 und der Oxidationszone 14 integral in dem mobilen Heizgerät 2 vorgesehen, so dass dieses eine weitgehend autarke Einheit bildet. Ferner können auch, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, die Steuereinheit 20 und der Wärmetauscher 28 (und gegebenenfalls auch weitere Bauteile) integral in dem mobilen Heizgerät 2 vorgesehen sein. Beispielsweise sind die integral vorgesehenen Bauteile innerhalb eines Gehäuses des mobilen Heizgerätes 2 untergebracht. Lediglich die Brennluft-Zuleitung 24 und die Verbrennungsgas- Ableitung 26 müssen in das jeweilige Fahrzeug 6 installiert werden. Ferner müssen die elektrischen Leitungen für die Stromversorgung des mobilen Heizgerätes 2 angeschlossen werden. Die elektrische Stromversorgung erfolgt beispielsweise über einen in dem Innenraum 4 des Landfahrzeugs 6 vorgesehenen, elektrischen Anschluss (z.B. Zigrarettenanzünder). Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein beispielhafter Aufbau eines mobilen Heizgerätes 2' erläutert. In einem Gehäuse 32 ist eine Kammer 10' angeordnet. Die Kammer 10' weist eine Brennstoff- Verdampfungszone 12' und eine Oxidationszone 14' auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Brennstoff- Verdampfungszone 12' durch einen durchströmbaren Metallschaum gebildet. Die Oxidationszone 14' wird durch eine wabenför- mige Trägerstruktur, die mit einem geeigneten Katalysatormaterial beschichtet ist, gebildet. In der Struktur der Brennstoff- Verdampfungszone 12' ist eine Ausnehmung vorgesehen, in der die Struktur der Oxidationszone 14' teilweise aufgenommen ist, so dass eine relativ große Anlagefläche dieser beiden Strukturen gebildet wird. Dadurch strahlt in der Oxidationszone 14' erzeugte Wärme teilweise in die Brennstoff- Verdampfungszone 12' ab.As shown schematically in Fig. 1, the fuel tank 8, the metering valve 16 and the chamber 10 with the fuel evaporation zone 12 and the oxidation zone 14 are integrally provided in the mobile heater 2, so that it forms a largely self-sufficient unit. Furthermore, as is provided in this embodiment, the control unit 20 and the heat exchanger 28 (and possibly also other components) may be provided integrally in the mobile heater 2. For example, the integrally provided components are accommodated within a housing of the mobile heater 2. Only the combustion air supply line 24 and the combustion gas discharge 26 must be installed in the respective vehicle 6. Furthermore, the electrical lines for the power supply of the mobile heater 2 must be connected. The electrical power is supplied, for example, via a provided in the interior 4 of the land vehicle 6, electrical connection (eg Zigrarettenanzünder). In the following, an exemplary structure of a mobile heater 2 'will be explained with reference to FIG. In a housing 32, a chamber 10 'is arranged. The chamber 10 'has a fuel evaporation zone 12' and an oxidation zone 14 '. In the present embodiment, the fuel evaporation zone 12 'is formed by a permeable metal foam. The oxidation zone 14 'is formed by a honeycomb-shaped carrier structure which is coated with a suitable catalyst material. In the structure of the fuel evaporation zone 12 'is provided a recess in which the structure of the oxidation zone 14' is partially accommodated so that a relatively large contact surface of these two structures is formed. As a result, heat generated in the oxidation zone 14 'partially radiates into the fuel evaporation zone 12'.
Ein elektrisches Heizelement 18' ragt teilweise in die Brennstoff- Verdampfungszone 12' hinein. Das elektrische Heizelement 18' ist bei dieser Ausführungsform derart positioniert, dass durch dieses gleichzeitig die Oxidationszone 14' beheizbar ist. Dadurch kann auf die Vorsehung eines weiteren elektrischen Heizelements verzichtet werden. Im Unterschied zu der Darstellung in Fig. 2 kann das elektrische Heizelement 18' (je nach erforderlicher Heizleistung in der Oxidationszone 14') auch bis in die Oxidationszone 14' ragen oder vollständig in der O- xidationszone 14' angeordnet sein und nur indirekt die Brennstoff- Verdampfungszone 12' beheizen. Am stromaufwärtigen Ende (bzgl. einer Strömungsrichtung von Brennluft und Brennstoff) führt eine Brennluft-Zuleitung 24' in die KammerlO'. Durch diese Anordnung erfolgt zumindest eine teilweise Vermischung der Brennluft mit dem gasförmigen Brennstoff, bevor diese Gase die Oxidationszone 14' erreichen. Die Struktur der Brennstoff- Verdampfungszone 12' ist in dem Bereich der Oxidationszone 14' mit mehreren Kanälen 34, die sich in Strömungsrichtung erstrecken und von denen in Fig. 1 nur einer gezeigt ist, durchsetzt, so dass Brennluft durch diese Kanäle 34 zu der Oxidationszone 14' gelangen kann. In der Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung wird die Kammer 10' vollständig durch die Struktur der Brennstoff- Verdampfungszone 12' ausgefüllt. Von dem stromabwärtigen Ende der Kammer führt eine Verbrennungsgas- Ableitung 26' weg.An electrical heating element 18 'projects partially into the fuel evaporation zone 12'. In this embodiment, the electrical heating element 18 'is positioned in such a way that the oxidation zone 14' can be heated by it at the same time. As a result, it is possible to dispense with the provision of a further electrical heating element. In contrast to the illustration in FIG. 2, the electrical heating element 18 '(depending on the required heating power in the oxidation zone 14') may also protrude into the oxidation zone 14 'or be arranged completely in the oxidation zone 14' and only indirectly the fuel - Heat evaporation zone 12 '. At the upstream end (with respect to a flow direction of combustion air and fuel) leads a combustion air supply line 24 'in the KammerlO'. By this arrangement, at least a partial mixing of the combustion air with the gaseous fuel takes place before these gases reach the oxidation zone 14 '. The structure of the fuel evaporation zone 12 'is interspersed in the region of the oxidation zone 14' having a plurality of channels 34 which extend in the flow direction and only one of which is shown in FIG. 1, so that combustion air through these channels 34 to the oxidation zone 14 'can get. In the plane perpendicular to the flow direction, the chamber 10 'is completely filled by the structure of the fuel evaporation zone 12'. From the downstream end of the chamber, a combustion gas discharge 26 'leads away.
Der Brennstoff-Tank 8' wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen verformbaren Beutel gebildet. Dieser Brennstoff-Tank 8' bildet ein Austausch-Teil, so dass nach einem Entleeren einfach der entleerte Brennstoff-Tank 8' durch einen neuen, gefüllten Brennstoff- Tank 8' ersetzt werden kann. In Einbaulage wird der Brennstoff-Tank 8' zwischen zwei Plat- ten 36 und 38 aufgenommen. Eine der Platten 38 wird durch eine Feder 40 in Richtung der anderen Platte 36 gedrückt, so dass der Brennstoff-Tank 8' unter Vorspannung gehalten wird. Dadurch wird flüssiger Brennstoff aus dem Brennstoff-Tank 8' zu einem Brennstoff- Auslass 42 des Brennstoff-Tanks 8' gedrängt. Von dem Brennstoff- Auslass 42 führt eine Brennstoff- Zuleitung 44 zu der Brennstoff- Verdampfungszone 12'. In der Brennstoff- Zuleitung 44 ist ein Dosierventil 16' angeordnet, durch das die Zufuhr von Brennstoff einstellbar ist.The fuel tank 8 'is formed in the embodiment shown by a deformable bag. This fuel tank 8 'forms an exchange part, so that after emptying simply the emptied fuel tank 8' can be replaced by a new, filled fuel tank 8 '. In installation position, the fuel tank 8 'between two platinum 36 and 38. One of the plates 38 is urged by a spring 40 towards the other plate 36, so that the fuel tank 8 'is held under bias. This forces liquid fuel from the fuel tank 8 'to a fuel outlet 42 of the fuel tank 8'. From the fuel outlet 42, a fuel supply line 44 leads to the fuel evaporation zone 12 '. In the fuel supply line 44, a metering valve 16 'is arranged, through which the supply of fuel is adjustable.
In der Darstellung in Fig. 2 sind eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Dosierventils 16' und des elektrischen Heizelements 18' sowie die elektrischen Anschlüsse und Leitungen nicht gezeigt. Ferner ist in dem dargestellten Abschnitt auch kein Wärmetauscher zum Abführen der erzeugten Heizwärme dargestellt.In the illustration in Fig. 2, a control unit for controlling the metering valve 16 'and the electric heating element 18' and the electrical connections and lines are not shown. Furthermore, no heat exchanger for discharging the generated heating heat is shown in the illustrated section.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können verschiedenen Maßnahmen zur Abführung der erzeugten Heizwärme vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich zu einem Luft-/Luft- Wärmetauscher (vgl. Wärmetauscher 28 in Fig.l), durch den Heizwärme aus den Verbrennungsgasen abgeführt wird, kann zusätzlich auch noch ein Luft-/Kühlmittel- und/oder LufWWasser- Wärmetauscher vorgesehen sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Oxidationszone mit entsprechenden Leitungen oder Kanälen durchsetzt ist, durch die Luft, Kühlmittel oder Was- ser zur Abführung der erzeugten Heizwärme geleitet wird.The present invention is not limited to the embodiments shown in the figures. In particular, various measures for discharging the generated heating heat can be provided. Alternatively or in addition to an air / air heat exchanger (see heat exchanger 28 in Fig.l), is removed by the heating heat from the combustion gases, in addition also an air / coolant and / or LufWWasser heat exchanger can be provided. Furthermore, it can be provided that the oxidation zone is interspersed with corresponding lines or channels through which air, coolant or water is led to dissipate the generated heating heat.
In Fig. 2 wird die Vorspannung in dem Brennstoff-Tank 8' durch eine Feder erzeugt. Wie im einleitenden Teil erläutert wird, kann die Vorspannung auch auf andere Weise erzeugt werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass der Brennstoff-Tank in einer Einbaulage des mobilen Heizgerätes oberhalb der Brennstoff- Verdampfungszone angeordnet ist und Brennstoff schwerkraftgetrieben zu der Brennstoff- Verdampfungszone zugeführt wird.In Fig. 2, the bias voltage is generated in the fuel tank 8 'by a spring. As explained in the introductory part, the bias voltage can be generated in other ways. Furthermore, it can also be provided that the fuel tank is arranged in an installed position of the mobile heater above the fuel evaporation zone and fuel is fed by gravity driven to the fuel evaporation zone.
Mit „ein" beziehungsweise „einem" werden in den Fällen, in denen dies technisch sinnvoll ist, jeweils neben einem einzigen auch jeweils mehrere als nur ein Bauteil umfasst. Insbeson- dere können mehrere Brennstoff-Tanks, Brennstoff- Verdampfungszonen, Oxidationszonen, elektrische Heizelemente, entsprechende zugehörige Teile, wie beispielsweise Leitungen, etc. vorgesehen sein. With "a" or "one", in each case where this is technically expedient, in addition to a single one, in each case more than just one component is included. In particular, a plurality of fuel tanks, fuel evaporation zones, oxidation zones, electrical heating elements, corresponding associated parts, such as lines, etc. may be provided.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mobiles Heizgerät zur Beheizung eines Innenraums (4), insbesondere eines Fahrzeug- Innenraums, aufweisend: eine Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') und ein elektrisches Heizelement (18;A mobile heater for heating an interior (4), in particular a vehicle interior, comprising: a fuel evaporation zone (12, 12 ') and an electric heating element (18;
18'), durch das die Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12'), insbesondere die Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') und die Oxidationszone (14; 14'), beheizbar ist/sind, wobei der Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') flüssiger Brennstoff zuführbar ist, und eine Oxidationszone (14; 14'), der Brennluft und gasförmiger Brennstoff, der in der18 '), through which the fuel evaporation zone (12, 12'), in particular the fuel evaporation zone (12, 12 ') and the oxidation zone (14, 14'), is heatable, the fuel evaporation zone (12 ; 12 ') liquid fuel can be supplied, and an oxidation zone (14, 14'), the combustion air and gaseous fuel, in the
Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') erzeugt wurde, zuführbar sind, wobei die Oxidationszone (14; 14') einen Katalysator aufweist, an dem zugeführter, gasförmiger Brennstoff in einer vollkatalytischen Oxidation mit zugeführter Brennluft unter Erzeugung von Heizwärme umsetzbar ist.Wherein the oxidation zone (14, 14 ') comprises a catalyst on which supplied gaseous fuel can be converted in a fully catalytic oxidation with supplied combustion air with the production of heating heat.
2. Mobiles Heizgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') und die Oxidationszone (14; 14') derart angeordnet sind, dass in der Oxidationszone (14; 14') erzeugte Wärme zumindest teilweise in die Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') leitbar ist.2. A mobile heater according to claim 1, characterized in that the fuel evaporation zone (12; 12 ') and the oxidation zone (14; 14') are arranged such that in the oxidation zone (14; 14 ') generated heat at least partially in the fuel evaporation zone (12; 12 ') is conductive.
3. Mobiles Heizgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Ventil, insbesondere ein Dosierventil (16; 16'), durch das die Zufuhr von flüssigem Brennstoff in die Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') ein- und abstellbar, insbesondere regelbar, ist.3. A mobile heater according to claim 1 or 2, characterized by a valve, in particular a metering valve (16; 16 '), by the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone (12; 12') switched on and off, in particular controllable , is.
4. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weiteres elektrisches Heizelement (19), durch das die Oxidationszone (14) beheizbar ist.4. Mobile heater according to one of the preceding claims, characterized by a further electrical heating element (19) through which the oxidation zone (14) is heatable.
5. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (20), durch die das elektrische Heizelement (18; 18'), das weitere e- lektrische Heizelement (19) und/oder das Ventil (16; 16') ansteuerbar ist/sind. 5. A mobile heater according to one of the preceding claims, characterized by a control unit (20) through which the electrical heating element (18; 18 '), the further e- lectric heating element (19) and / or the valve (16; 16') is / are controllable.
6. Mobiles Heizgerät gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltuhr, die integral in der Steuereinheit (20) ausgebildet oder mit der Steuereinheit (20) verbunden ist.6. A mobile heater according to claim 5, characterized by a timer, which is integrally formed in the control unit (20) or connected to the control unit (20).
7. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Brennstoff-Tank (8; 8'), der integral in dem mobilen Heizgerät (2; 2') ausgebildet ist.7. A mobile heater according to one of the preceding claims, characterized by a fuel tank (8, 8 '), which is integrally formed in the mobile heater (2, 2').
8. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennstoff-Tank (8; 8') des mobilen Heizgerätes (2; 2') durch einen, aus dem mobilen Heizgerät (2; 2') herausnehmbaren Behälter gebildet wird.8. Mobile heater according to one of the preceding claims, characterized in that a fuel tank (8, 8 ') of the mobile heater (2, 2') by a, from the mobile heater (2, 2 ') removable container is formed ,
9. Mobiles Heizgerät gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff-Tank (8; 8') zumindest teilweise aus einem verformbaren Material gebildet wird, insbesondere dass der Brennstoff-Tank (8; 8') zumindest in einer Einbaulage in dem mobilen Heizgerät (2; 2') unter Vorspannung gehalten wird, so dass Brennstoff aus dem9. Mobile heater according to claim 7 or 8, characterized in that the fuel tank (8, 8 ') is at least partially formed from a deformable material, in particular that the fuel tank (8, 8') at least in a mounting position in the mobile heater (2, 2 ') is biased so that fuel from the
Brennstoff-Tank (8; 8') zu einem Brennstoff- Auslass (42) des Brennstoff-Tanks (8; 8') gedrängt wird.Fuel tank (8, 8 ') to a fuel outlet (42) of the fuel tank (8, 8') is urged.
10. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') direkt an die Oxidationszone (14;10. Mobile heating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporation zone (12, 12 ') directly to the oxidation zone (14;
14') angrenzt, insbesondere dass die Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') die Oxidationszone (14; 14') zumindest teilweise umgibt.14 '), in particular that the fuel evaporation zone (12; 12') at least partially surrounds the oxidation zone (14; 14 ').
11. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Oxidationszone (14; 14') durch einen Bereich gebildet wird, der zumindest teilweise mit einer porösen Struktur, die eine große, durchströmbare Oberfläche aufweist, ausgefüllt ist, wobei die große, durchströmbare Oberfläche zumindest teilweise durch den Katalysator gebildet wird.11. A mobile heater according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation zone (14, 14 ') is formed by a region which is at least partially filled with a porous structure having a large, flow-through surface, wherein the large, flow-through surface is at least partially formed by the catalyst.
12. Mobiles Heizgerät gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') durch einen Bereich gebildet wird, der zumindest teilweise mit einer porösen Struktur, die eine große, durchströmbare Oberfläche aufweist, ausgefüllt ist, insbesondere dass das elektrische Heizelement (18; 18') in diese poröse Struktur hineinragt.12. Mobile heater according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporation zone (12; 12 ') is formed by a region which is at least partially filled with a porous structure having a large, flow-through surface, in particular that the electric heating element (18; 18 ') protrudes into this porous structure.
13. Verfahren zum Erzeugen von Heizwärme in einem mobilen Heizgerät (2; 2'), aufweisend nachfolgende Schritte: A) Zuführen von flüssigem Brennstoff in eine Brennstoff- Verdampfungszone (12;13. A method for generating heating heat in a mobile heater (2, 2 '), comprising the following steps: A) supplying liquid fuel into a fuel evaporation zone (12;
12');12 ');
B) Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') zum Verdampfen des zugeführten Brennstoffs, insbesondere Beheizen der Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') und der Oxidationszone (14; 14'), wobei das Be- heizen zumindest in der Startphase des mobilen Heizgerätes (2; 2') durch ein elektrisches Heizelement (18; 18') erfolgt;B) heating the fuel evaporation zone (12; 12 ') to vaporize the supplied fuel, in particular heating the fuel evaporation zone (12; 12') and the oxidation zone (14; 14 '), the heating at least in the start phase the mobile heater (2, 2 ') is effected by an electric heating element (18, 18');
C) Zuführen von gasförmigem Brennstoff aus der Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') und von Brennluft in eine Oxidationszone (14; 14'), die einen Katalysator zur vollkatalytischen Oxidation von gasförmigem Brennstoff und Brenn- luft aufweist; undC) supplying gaseous fuel from the fuel vaporisation zone (12; 12 ') and combustion air into an oxidation zone (14; 14') having a catalyst for fully catalytic oxidation of gaseous fuel and combustion air; and
D) Erzeugen von Heizwärme durch vollkatalytische Oxidation des gasförmigen Brennstoffs mit Brennluft an dem Katalysator.D) generating heat by fully catalytic oxidation of the gaseous fuel with combustion air to the catalyst.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des mobilen Heizgerätes (2; 2') zumindest ein Teil der in der Oxidationszone (14; 14') erzeugten Wärme in die Brennstoff-Verdampfungszone (12; 12') geleitet wird.14. The method according to claim 13, characterized in that during operation of the mobile heater (2, 2 ') at least a portion of the heat generated in the oxidation zone (14, 14') is conducted into the fuel evaporation zone (12, 12 ') becomes.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch mindestens einen der nachfolgenden Schritte: E) Abschalten des elektrischen Heizelements (18; 18') nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des mobilen Heizgerätes (2; 2'); und/oder F) Abschalten des elektrischen Heizelements (18; 18') bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur in der Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12').15. The method according to claim 13 or 14, characterized by at least one of the following steps: E) switching off the electric heating element (18, 18 ') after a predetermined period of time after starting the mobile heater (2, 2'); and / or F) switching off the electrical heating element (18, 18 ') upon reaching a predetermined temperature in the fuel evaporation zone (12, 12').
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von flüssigem Brennstoff in die Brennstoff- Verdampfungszone (12; 12') automatisiert ein- und abgestellt, insbesondere automatisiert geregelt, wird. 16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the supply of liquid fuel in the fuel evaporation zone (12; 12 ') automatically turned on and off, in particular automatically regulated is.
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