Wärmeübertrager

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Kraftfahrzeugklimaanlage.

[0002] Kraftfahrzeugklimaanlagen dienen dazu, die dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuführende Luft zu erwärmen und/oder zu kühlen. In Kraftfahrzeugklimaanlagen werden elektrische Heizeinrichtungen eingesetzt, um die Luft zu erwärmen, welche dem Innenraum zugeführt wird. Die elektrische Heizeinrichtung umfasst einen Wärmeübertrager mit einem PTC-Element. PTC-Elemente (PTC: Positive Temperature Coefficient) sind Strom leitende Materialien, die einen elektrischen Widerstand aufweisen und bei tieferen Temperaturen den Strom besser leiten können als bei höheren Temperaturen. Ihr elektrischer Widerstand vergrößert sich somit bei steigender Temperatur. Das PTC-Element besteht im Allgemeinen aus Keramik und ist ein Kaltleiter. Dadurch stellt sich unabhängig von den Randbedingungen - wie z. B. angelegte Spannung, Nominalwiderstand oder Luftmenge an dem PTC-Element - eine sehr gleichmäßige Oberflächentemperatur am PTC-Element ein. Eine Überhitzung kann verhindert werden wie sie z. B. mit einem normalen Wärme abgebenden Heizdraht auftreten könnte, da hier unabhängig von den Randbedingungen immer ungefähr der gleiche Widerstand und dadurch eine im Wesentlichen identische elektrische Heizleistung aufgebracht wird.

[0003] Ein Wärmeübertrager umfasst ein PTC-Element, wenigstens zwei elektrische Leiter mittels denen elektrischer Strom durch das PTC-Element geleitet wird und Wärmeleitelemente, insbesondere Wellrippen oder Lamellen, mittels denen die Oberfläche zum Erwärmen der Luft vergrößert und somit die Wärme von dem PTC-Element auf das Wärmeleitelement und die Luft übertragen wird.

[0004] Die US 4 327 282 zeigt einen Wärmeübertrager mit einem PTC-Heizelement. Mittels Kontaktplatten wird Strom durch das PTC-Heizelement geleitet und an den Kontaktplatten ist eine Isolierschicht angeordnet. Die Komponenten werden mittels eines U-förmigen Clipses zusammengehalten.

[0005] Aus der EP 1 768 458 A1 ist ein Wärme erzeugendes Element einer Heizvorrichtung zur Lufterwärmung bekannt, umfassend wenigstens ein PTC-Element und an gegenüberliegenden Seitenflächen des PTC-Elementes anliegende elektrische Leiterbahnen, wobei die beiden elektrischen Leiterbahnen außenseitig von einer nicht elektrisch leitenden Isolierschicht umgeben sind.

[0006] Die DE 101 18 599 B4 zeigt eine elektrische Heizeinrichtung, insbesondere als Zusatzheizeinrichtung eines Fahrzeuges, mit wenigstens einem Rahmenteil zur Aufnahme wenigstens eines flächigen, Öffnungen für Durchströmung von Heizluft aufweisenden gitterförmigen PTC-Heizelementes mit einer elastischen Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung der PTC-Heizelemente.

[0007] Die Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung der PTC-Heizelemente ist dabei als eine U-förmige Kontaktfeder ausgebildet, deren freier Schenkel der PTC-Heizelementfeder federnd anliegt und der gleichzeitig für eine Toleranzen ausgleichende mechanische Halterung des PTC-Heizelementes gegenüber dem Rahmenteil sorgt.

[0008] Aus der DE 103 33 451 A1 ist eine Vorrichtung zur Aufnahme von Keramik-Heizelementen in einer Heizvorrichtung mit einem isolierenden Rahmen und mindestens einer durch diese gehaltene Kontaktplatte, auf der die Heizelemente auflegbar sind, bekannt. Die Kontaktplatte und der Rahmen sind kraftschlüssig verbunden.

[0009] Zur elektrischen Kontaktierung der PTC-Heizelemente mit einer Stromquelle werden unmittelbar mit den PTC-Elementen in elektrischen Kontakt stehende Kontaktbleche verwendet. Die PTC-Elemente sind dabei scheibenförmig und zum Durchleiten von elektrischem Strom durch die PTC-Elemente wird an zwei gegenüberliegenden Seiten der PTC-Elemente jeweils das Kontaktblech durch Kleben mit dem PTC-Element verbunden. Auf diesen beiden Kontaktblechen wird anschließend ein Wellrippenteil oder ein Lamellenteil als Wärmeleitelement zur Übertragung von Wärme von den PTC-elementen auf ein zu erwärmendes Fluid mittels Kleben aufgebracht. An den beiden äußeren Enden der Wellrippenteilen bzw. der Lamellenteile ist je ein zusätzliches anderes Kontaktblech aufgesetzt. Somit sind zur Herstellung des Wärmeübertragers sechs Klebeverbindungen erforderlich, jeweils zwischen den PTC-Elementen und den Kontaktblechen, zwischen den Kontaktblechen und den Wellrippenteilen und zwischen den Wellrippenteilen und den zusätzlichen Kontaktblechen am äußeren Ende der Wellrippenteile. Damit sind bei der Herstellung des Wärmeübertragers eine hohe Anzahl an Bauteilen und Klebeverbindungen erforderlich.

[0010] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärmeübertrager und eine Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verfügung zu stellen, bei dem die PTC-Elemente mit möglichst wenig Bauteilen und einer geringen Anzahl an Klebeverbindungen mit einer Stromquelle elektrisch verbunden werden können, um die Herstellungskosten des Wärmeübertragers zu senken. Der Wärmeübertrager und die Kraftfahrzeugklimaanlage sollen zuverlässig im Betrieb arbeiten.

[0011] Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager, umfassend wenigstens ein PTC-Element, wenigstens zwei mit dem wenigstens einen PTC-Element elektrisch leitend verbundene Leiter, um elektrischen Strom durch das wenigstens eine PTC-Element zu leiten und dadurch das wenigstens eine PTC-Element zu erwärmen, wenigstens ein Wärmeleitelement zur Übertragung von Wärme von dem wenigstens einen PTC-Element auf ein zu erwärmendes Fluid und vorzugsweise wenigstens ein Mittel zum Verbinden des wenigstens einen PTC-Elementes, der wenigstens zwei Leiter und des wenigstens einen Wärmeleitelementes miteinander, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Leiter auch ein Wärmeleitelement ist, wobei wenigstens ein PTC-Element an einem scheibenförmigen und/oder streifenförmigen und/oder rahmenartigen Befestigungsteil fixiert ist, wobei das wenigstens eine PTC-Element mittels einer Rast- und/oder Clipsverbindung, an dem Befestigungsteil fixiert ist.

[0012] Einer der wenigstens zwei Leiter fungiert damit auch als Wärmeleitelement, d. h. einer der wenigstens zwei Leiter dient zur Übertragung von Wärme von dem wenigstens einen PTC-Element auf ein zu erwärmendes Fluid. Dabei stellt der wenigstens eine Leiter ein Bauteil dar, das sowohl ein Leiter als auch ein Wärmeelement ist.

[0013] In einer weiteren Ausgestaltung ist die Oberfläche des wenigstens einen Leiters, der auch Wärmeleitelement ist, größer als die Oberfläche wenigstens eines PTC-Elementes, insbesondere größer als die Oberfläche sämtlicher PTC-Elemente des Wärmeübertragers.

[0014] Vorzugsweise ist die Oberfläche des wenigstens einen Leiters, der auch Wärmeleitelement ist, größer als 0,5, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50 oder 70 cm².

[0015] In einer weiteren Ausgestaltung ist die Oberfläche des wenigstens einen Leiters, der auch ein Wärmeleitelement ist, um das 1,5-, 2- ,4-, 7-, 10-, 15-, 20- und 30-fache größer als die Oberfläche des wenigstens einen PTC-Elementes, insbesondere als die Oberfläche sämtlicher PTC-Elemente des Wärmeübertragers.

[0016] Ein Bauteil dient damit sowohl als Leiter als auch Wärmeelement, so dass damit bei der Herstellung des Wärmeübertragers wenigstens ein Bauteil und wenigstens eine Klebeverbindung zur Verbindung der Komponenten des Wärmeübertragers eingespart werden kann.

[0017] Insbesondere sind sämtliche Leiter, die mit dem wenigstens einen PTC-Element in unmittelbaren elektrischen Kontakt stehen, auch Wärmeleitelemente. Bei einem unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter und dem wenigstens einen PTC-Element befindet sich zwischen dem Leiter und dem wenigstens einen PTC-Element kein zusätzlicher Leiter zum Leiten des elektrischen Stromes zu dem wenigstens einem PTC-Element. Bei einem unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter und dem PTC-Element kann der Leiter beispielsweise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, z. B. einer Klebeverbindung, mit dem wenigstens einen PTC-Element verbunden sein, so dass der elektrische Strom möglicherweise auch wenigstens teilweise durch das Material der stoffschlüssigen Verbindung geleitet wird.

[0018] In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Wärmeübertrager zwei Leiter, insbesondere nur zwei Leiter, die mit dem wenigstens einen PTC-Element in unmittelbaren elektrischen Kontakt stehen, welche auch Wärmeleitelemente sind, wobei dieser Leiter beispielsweise auch mehrteilig sein kann.

[0019] In einer ergänzenden Ausführungsform ist der wenigstens eine Leiter, der auch ein Wärmeleitelement ist, ein identisches Bauteil und/oder es steht der wenigstens eine Leiter, der auch ein Wärmeleitelement ist, in unmittelbaren elektrischen Kontakt mit dem wenigstens einen PTC-Elemant.

[0020] Vorzugsweise ist das wenigstens eine PTC-Element ein ebenes Bauteil, wobei das ebene Bauteil zwei gegenüberliegende Oberflächenseiten aufweist, die die jeweils größte Oberflächenseite des PTC-Elementes aufweisen. Dabei ist vorzugsweise die PTC-Bauteilebene parallel zu diesen beiden Oberflächenseiten.

[0021] Vorzugsweise ist das wenigstens eine PTC-Element ein plattenförmiges Bauteil, das in einer PTC-Bauteilebene ein größere Ausdehnung aufweist als senkrecht zu der PTC-Bauteilebene.

[0022] In einer Variante ist die Ausdehnung senkrecht zu der PTC-Bauteilebene des wenigstens einen Leiters, der auch ein Wärmeleitelement ist, größer als die Ausdehnung des wenigstens einen PTC-Elementes senkrecht zu der PTC-Bauteilebene. Der Leiter dient auch als Wärmeleitelement und muss somit eine große Oberfläche zur Übertragung von Wärme auf das zu erwärmende Fluid aufweisen. Um diese große Oberfläche zu erreichen, ist es erforderlich, dass der Leiter und damit auch das Wärmeelement eine entsprechend große Ausdehnung senkrecht zu der PTC-Bauteilebene aufweist.

[0023] Zweckmäßig ist die Ausdehnung senkrecht zu der PTC-Bauteilebene des wenigstens einen Leiters, der auch ein Wärmeleitelement, wenigstens um das 1,5-, 2-, 3, 5, 7-, 10-, 15- oder 20-fache größer ist als die Ausdehnung des wenigstens einen PTC-Elementes senkrecht zu der PTC-Bauteilebene.

[0024] In einer weiteren Ausführungsform sind an zwei gegenüberliegenden Oberflächenseiten des wenigstens einen PTC-Elementes, die parallel zu der PTC-Bauteilebene sind, je wenigstens ein Leiter, insbesondere ein Wellrippenteil oder ein Lamellenteil, angeordnet, die auch Wärmeleitelemente sind.

[0025] Insbesondere ist der wenigstens eine Leiter, der auch ein Wärmeleitelement ist, ein Wellrippenteil oder ein Lamellenteil und/oder sämtliche Leiter, die auch Wärmeleitelemente sind, sind Wellrippenteile oder Lamellenteile.

[0026] In einer ergänzenden Variante ist das Befestigungsteil mit wenigstens einer Ausnehmung versehen und in der wenigstens einen Ausnehmung ist je wenigstens ein PTC-Element, insbesondere nur je ein PTC-Element, angeordnet.

[0027] Erfindungsgemäß ist das wenigstens eine PTC-Element mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung, insbesondere eine Rast- und/oder Clipsverbindung, an dem Befestigungsteil fixiert. Das wenigstens eine PTC-Element kann damit einfach an dem Befestigungsteil ohne eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, fixiert werden.

[0028] In einer weiteren Ausgestaltung ist die Ausdehnung oder Dicke des Befestigungsteiles senkrecht zu der PTC-Bauteilebene kleiner als die Ausdehnung oder Dicke des wenigstens einen PTC-Elementes, so dass an zwei gegenüberliegenden Oberflächenseiten des wenigstens einen PTC-Elementes das wenigstens eine PTC-Element von je wenigsten einem Leiter, insbesondere eines Wellrippenteiles oder eines Lamellenteiles, elektrisch kontaktierbar ist. Das scheibenförmige und/oder streifenförmige Befestigungsteil ist dabei parallel zu der PTC-Bauteilebene des wenigstens einen PTC-Elementes ausgerichtet. Die Dicke oder die Ausdehnung des Befestigungsteiles senkrecht zu der PTC-Bauteilebene ist kleiner als die Ausdehnung oder Dicke des wenigstens einen PTC-Elementes senkrecht zu der PTC-Bauteilebene. Das wenigstens eine PTC-Element ist dabei innerhalb der Ausnehmung dahingehend ausgerichtet, dass das wenigstens eine PTC-Element auf beiden Seiten des Befestigungsteiles geringfügig heraussteht. Dadurch kann ein ebener Leiter, insbesondere das Wellrippenteil, das wenigstens eine PTC-Element kontaktieren obwohl das wenigstens eine PTC-Element in der wenigstens einen Ausnehmung des Befestigungsteiles angeordnet ist.

[0029] Insbesondere umfasst der Wärmeübertrager zwei Kontaktbleche als Leiter und/oder der wenigstens eine Leiter und/oder das wenigstens ein Wärmeleitelement und/oder das Befestigungsteil und/oder wenigstens ein PTC-Element sind form- und stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere mittels einer Klebeverbindung und/oder einem Rahmen. Bei einer Verbindung mittels des Rahmens umschließt der Rahmen wenigstens teilweise äußere oder die äußersten Bauteile des Wärmeübertragers, so dass damit die Bauteile bzw. Komponenten des Wärmeübertragers zusammengehalten sind.

[0030] Bei einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung, ist die elektrische Heizeinrichtung gemäß einem in dieser Anmeldung beschriebenen Wärmeübertrager ausgebildet.

[0031] In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage einen Kältemittelverdampfer und/oder ein Gebläse und/oder einen Filter.

[0032] In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt in der Kraftfahrzeugklimaanlage das Erwärmen der Luft ausschließlich mittels wenigstens einer elektrischen Heizeinrichtung, insbesondere ein in dieser Anmeldung beschriebener Wärmeübertrager mit wenigstens einem PTC-Element.

[0033] In einer weiteren Ausgestaltung weist das wenigstens eine Wärmeleitelement eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1 W/mK, insbesondere wenigstens 30 W/mK auf.

[0034] In einer weiteren Ausführungsform weist das Befestigungsteil eine elektrische Isolation von wenigstens 1 kV/mm, insbesondere wenigstens 25 kV/mm auf.

[0035] In einer Variante weist das Befestigungsteil senkrecht zu einer PTC-Bauteilebene eine Durchschlagfestigkeit von wenigstens 1 kV auf.

[0036] Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1

einen Querschnitt einer Kraftfahrzeugklimaanlage,

Fig. 2

eine erste perspektivische Ansicht eines Befestigungsteils eines Wärmeübertragers,

Fig. 3

eine zweite perspektivische Ansicht des Befestigungsteils gemäß Fig. 2,

Fig. 4

eine Teilansicht des Wärmeübertragers und

Fig. 5

eine Teilansicht des Wärmeübertragers mit dem Befestigungsteil und nur einem Wärmeübertrager und nur einem Kontaktblech.

[0037] Fig. 1 zeigt eine Kraftfahrzeugklimaanlage 7. In einem Klimaanlagengehäuse 9 mit einer Bodenwandung 10 und einer Austrittsöffnung 12 ist ein Gebläse 8, ein Filter 13, ein Kältemittelverdampfer 14 und eine elektrische Heizeinrichtung 15 angeordnet. Das Klimaanlagengehäuse 9 bildet somit einen Kanal 18 zum Durchleiten der Luft. Wandungen 11 des Klimaanlagengehäuses 9 weisen an der Innenseite eine Oberfläche 19 auf, weiche den Kanal 18 begrenzen. Die Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges wird mittels des Gebläses 8 durch den Filter 13, den Kältemittelverdampfer 14 sowie die elektrische Heizeinrichtung 15 geleitet. Optional kann die Kraftfahrzeugklimaanlage 7 auch einen von Kühlmittel eines Verbrennungsmotors durchströmten Wärmetauscher (nicht dargestellt) aufweisen zum Erwärmen der Luft.

[0038] In den Fig. 2 bis 5 ist die als Wärmeübertrager 6 ausgebildete elektrische Heizeinrichtung 15 der Kraftfahrzeugklimaanlage 7 dargestellt. Der Wärmeübertrager 6 umfasst zwei als Kontaktbleche 4 ausgebildete Leiter 3, um elektrischen Strom durch PTC-Elemente 1 als elektrische Widerstandsheizelement durchleiten zu können, damit sich das PTC-Element 1 aufgrund des elektrischen Widerstandes erwärmt. Zwei als Wellrippenteile 5 ausgebildete Wärmeleitelemente 2 dienen sowohl der Übertragung von Wärme von den PTC-Elementen 1 auf das zu erwärmende Fluid, nämlich Luft, als auch dazu, elektrischen Strom durch die PTC-Elemente 1 zu leiten. Ein identisches Bauteil dient damit sowohl als Leiter 3 als auch als Wärmeleitelement 2, nämlich das Wellrippenteil 5. Die beiden Kontaktbleche 4 als auch die beiden Wellrippenteile 5 bestehen wenigstens teilweise aus Metall, insbesondere Aluminium. Die Wellrippenteile 5 und die beiden Kontaktbleche 4 weisen damit eine hohe Wärmeleitfähigkeit als auch eine gute Stromleitfähigkeit auf.

[0039] Ein Befestigungsteil 17, das rahmenartig und streifenförmig mit einer ebenen Geometrie ausgebildet ist, ist mit Ausnehmungen 20 versehen. Das wenigstens teilweise aus Kunststoff gefertigte Befestigungsteil 17 weist im Bereich der Ausnehmungen 20 mehrere Clipsverbindungen 21 auf. Mittels der Clipsverbindungen 21 können die PTC-Elemente 1 ohne eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, an dem Befestigungsteil 17 kraft- und/oder formschlüssig befestigt werden. Dabei sind die Clipsverbindungen 21 teilweise auch elastisch verformbar, so dass es aufgrund einer Vorspannung der Clipsverbindungen 21 zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Befestigungsteil 17 und den PTC-Elementen 1 kommt. In Fig. 2 ist der äußere Rand des PTC-Elementes 1 strichliert dargestellt. Damit ist in Fig. 2 erkennbar, dass die Clipsverbindungen 1 beim Einbringen in die Ausnehmung 20 teilweise verformt werden und es somit zu der aufgeführten kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem PTC-Element 1 und der Clipsverbindung 21 kommt. Das PTC-Element 1 weist eine PTC-Bauteilebene 16 auf. Dabei befindet sich in der Darstellung in Fig. 2 der strichliert dargestellte äußere Rand des PTC-Elementes 1 in Fig. 2 innerhalb der PTC-Bauteilebene 16. In Fig. 3 ist ferner eine Gerade 25 dargestellt, die senkrecht auf der PTC-Bauteilebene 16 steht. Ferner weist ein PTC-Element 1 zwei Oberflächenseiten 22 auf. Die beiden Oberflächenseiten 22 sind dabei parallel zu der PTC-Bauteilebene 16 und die beiden Oberflächenseiten 22 stellen jeweils diejenigen Seiten des PTC-Elementes 1 dar, die die größte Oberfläche jeweils aufweisen. Die Dicke oder die Ausdehnung des Befestigungsteiles 17 in Richtung der Geraden 25 ist dabei kleiner als die Dicke oder Ausdehnung der PTC-Elemente 1 in Richtung der Geraden 25 bei einer Anordnung in der Ausnehmung 20. Dabei entspricht die Dicke der PTC-Elemente 1 dem Abstand der beiden Oberflächenseiten 22. Die Clipsverbindungen 21 sind dabei dahingehend ausgebildet, dass die PTC-Elemente 1 zentrisch innerhalb des Befestigungsteiles 17 befestigt sind, so dass die PTC-Elemente 1 geringfügig in Richtung der Geraden 25 aus den Ausnehmungen 20 gegenüber dem übrigen Teil des Befestigungsteiles 17 herausstehen.

[0040] Die beiden Kontaktbleche 4, die beiden Wellrippenteile 5 und das Befestigungsteil 17 sind schichten- oder sandwichartig übereinander angeordnet (Fig. 4 und 5). In Fig. 4 ist der gesamte Wärmeübertrager 6 teilweise dargestellt und in Fig. 5 sind das obere Kontaktbleche 4 und das obere Wellrippenteil 5 gemäß Fig. 4 nicht dargestellt. Die beiden Kontaktbleche 4, die beiden Wellrippenteile 5 und das Befestigungsteil 17 mit den PTC-Elementen 1 in den Ausnehmungen 20 sind mittels einer nicht dargestellten Klebeverbindung miteinander verbunden. Die beiden Kontaktbleche 4 weisen an den Enden Stecker 23 mit elektrischen Kontaktelementen 24 auf. An den Kontaktelementen 24 kann ein nicht dargestellter elektrischer Gegenstecker mit einem nicht dargestellten elektrischen Kontaktelement eingeschoben werden, so dass die beiden Kontaktblechen 4 mit einer Spannungsquelle verbunden werden können. Der in ein Kontaktblech 4 eingeleitete Strom fließt damit beispielsweise vom in Fig. 4 dargestellten oberen Kontaktblech 4, durch das Wellrippenteil 5 und anschließend durch die PTC-Elemente 1, anschließend durch das untere Wellrippenteil 5 und dann aus dem unteren Kontaktblech 4 durch das untere Kontaktblech 4 mit dem elektrischen Kontaktelement 24 heraus. Die Wellrippenteile 5 können dabei problemlos die PTC-Elemente 1 kontaktieren, weil die PTC-Elemente 1 geringfügig aus den Ausnehmungen 20 bezüglich des Befestigungsteiles 17 hervorstehen.

[0041] Die Ausdehnung des Wellrippenteiles 5 in Richtung der Geraden 25 ist dabei wesentlich größer als die Ausdehnung oder die Dicke des PTC-Elementes 1. Ferner weist das Wellrippenteil 5 eine wesentlich größere Oberfläche als ein PTC-Element 1, insbesondere sämtliche PTC-Elemente 1, auf und auch eine wesentlich größere Oberfläche als das Kontaktblech 4. Die Wellrippenteile 5 dienen sowohl zum Durchleiten von Strom als auch zum Übertragen von Wärme von dem wenigstens einen PTC-Element 1 auf die Luft als zu erwärmendes Fluid. Die große Oberfläche und die große Ausdehnung in Richtung der Geraden 25 des Wellrippenteiles 5 ist erforderlich, damit im ausreichenden Maße Wärme von den PTC-Elementen 1 durch das Wellrippenteil 5 auf die Luft als zu erwärmendes Fluid übertragen werden kann. Innerhalb des Wärmeübertragers 5 sind ferner insgesamt nur vier Klebeverbindungen erforderlich. Nämlich je zwei Klebeverbindungen zwischen den Kontaktblechen 4 und den Wellrippenteilen 5 und zwischen den Wellrippenteilen 5 und den PTC-Elementen 1 bzw. dem Befestigungsteil 17.

[0042] Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 6 und der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage wesentliche Vorteile verbunden. Ein Bauteil, nämlich das Wellrippenteil 5, dient sowohl als Wärmeteiteiement 2 zur Übertragung von Wärme von den PTC-Elementen 1 auf die Luft als auch als elektrische Leiter 3, um elektrischen Strom durch die PTC-Elemente 1 zu leiten und dadurch die PTC-Elemente 1 zu erwärmen. Damit können in vorteilhafter Weise beim Wärmeübertrager 6 Bauteile als auch Klebeverbindungen eingespart werden. Die Herstellungskosten des Wärmeübertragers 6 können gesenkt und die Zuverlässigkeit kann damit in vorteilhafter Weise erhöht werden.

Bezugszeichenliste

[0043] 

1

PTC-Element

2

Wärmeleitelement

3

Leiter

4

Kontaktblech

5

Wellrippenteil

6

Wärmeübertrager

7

Kraftfahrzeugklimaanlage

8

Gebläse

9

Klimaanlagengehäuse

10

Bodenwandung

11

Wandung

12

Austrittsöffnung

13

Filter

14

Kältemittelverdampfer

15

Elektrische Heizeinrichtung

16

PTC-Bauteilebene

17

Befestigungsteil

18

Kanal

19

Oberfläche

20

Ausnehmung

21

Clipsverbindung

22

Oberflächenseite des PTC-Elementes

23

Stecker

24

Elektrisches Kontaktelement

25

Gerade

Ansprüche

1. Wärmeübertrager (6), umfassend

- wenigstens ein PTC-Element (1),

- wenigstens zwei mit dem wenigstens einen PTC-Element (1) elektrisch leitend verbundene Leiter (3), um elektrischen Strom durch das wenigstens eine PTC-Element (1) zu leiten und dadurch das wenigstens eine PTC-Element (1) zu erwärmen,

- wenigstens ein Wärmeleitelement (2) zur Übertragung von Wärme von dem wenigstens einen PTC-Element (1) auf ein zu erwärmendes Fluid und

wenigstens ein Mittel zum Verbinden des wenigstens einen PTC-Elements (1), der wenigstens zwei Leiter (3) und des wenigstens einen Wärmeleitelementes (2) miteinander, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Leiter (3) auch ein Wärmeleitelement (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein PTC-Element (1) an einem scheibenförmigen und/oder streifenförmigen und/oder rahmenartigen Befestigungsteil (17) fixiert ist, wobei das wenigstens eine PTC-Element (1) mittels einer Rast- und/oder Clipsverbindung, an dem Befestigungsteil (17) fixiert ist.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Leiter (3), die mit dem wenigstens einen PTC-Element (1) in unmittelbaren elektrischen Kontakt stehen, auch Wärmeleitelemente (2) sind.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (6) zwei Leiter (3), insbesondere nur zwei Leiter (3), umfasst, die mit dem wenigstens einen PTC-Element (1) in unmittelbaren elektrischen Kontakt stehen, welche auch Wärmeleitelemente (2) sind.

4. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (3), der auch ein Wärmeleitelement (2) ist, ein identisches Bauteil ist und/oder der wenigstens eine Leiter (3), der auch ein Wärmeleitelement (2) ist, in unmittelbaren elektrischen Kontakt mit dem wenigstens einen PTC-Element (1) steht.

5. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine PTC-Element (1) ein plattenförmiges Bauteil ist, das in einer PTC-Bauteilebene (16) eine größere Ausdehnung aufweist als senkrecht zu der PTC-Bauteilebene (16).

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung senkrecht zu der PTC-Bauteilebene (16) des wenigstens einen Leiters (3), der auch ein Wärmeleitelement (2) ist, größer ist als die Ausdehnung des wenigstens einen PTC-Elementes (1) senkrecht zu der PTC-Bauteilebene (16).

7. Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung senkrecht zu der PTC-Bauteilebene (16) des wenigstens einen Leiters (3), der auch ein Wärmeleitelement (2) ist, wenigstens um das 1,5-, 2-, 3, 5, 7-, 10-, 15- oder 20-fache größer ist als die Ausdehnung des wenigstens einen PTC-Elementes (1) senkrecht zu der PTC-Bauteilebene (16).

8. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden Oberflächenseiten (22) des wenigstens eine PTC-Elementes (1), die parallel zu der PTC-Bauteilebene (16) sind, je wenigstens ein Leiter (3), insbesondere ein Wellrippenteil (5) oder ein Lamellenteil, angerordnet ist, die auch Wärmeleitelemente (2) sind.

9. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (3), der auch ein Wärmeleitelement (2) ist, ein Wellrippenteil (5) oder ein Lamellenteil ist und/oder sämtliche Leiter (3), die auch Wärmeleitelemente (2) sind, Wellrippenteile (5) oder Lamellenteile sind.

10. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil (17) mit wenigstens einer Ausnehmung (20) versehen ist und in der wenigstens einen Ausnehmung (20) je wenigstens ein PTC-Element (1) angeordnet ist.

11. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung oder Dicke des Befestigungsteiles (17) senkrecht zu der PTC-Bauteilebene (16) kleiner ist als die Ausdehnung oder Dicke des wenigstens einen PTC-Elementes (1), so dass an zwei gegenüberliegenden Oberflächenseiten (22) des wenigstens einen PTC-Elementes (1) das wenigstens eine PTC-Element (1) von je wenigsten einem Leiter (3), insbesondere eines Wellrippenteiles (5) oder eines Lamellenteiles, elektrisch kontaktierbar ist.

12. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (6) zwei Kontaktblechen (4) als Leiter (3) umfasst und/oder der wenigstens eine Leiter (3) und/oder das wenigstens ein Wärmeleitelement (2) und/oder das Befestigungsteil (17) und/oder wenigstens ein PTC-Element (1) form- und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere mittels einer Klebeverbindung und/oder einem Rahmen.

13. Kraftfahrzeugklimaanlage (7), umfassend eine elektrische Heizeinrichtung (15), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (15) wenigstens einen Wärmeübertrager (6) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche umfasst.

Claims

1. A heat exchanger (6), comprising

- at least one PTC element (1),

- at least two conductors (3) which are connected to the at least one PTC element (1) in an electrically conducting manner in order to conduct electric current through the at least one PTC element (1) and thus heat the at least one PTC element (1),

- at least one heat conducting element (2) for transferring heat from the at least one PTC element (1) to a fluid to be heated and

at least one means for connecting the at least one PTC element (1), the at least two conductors (3) and the at least one heat conducting element (2) to one another, wherein at least one of the two conductors (3) also is a heat conducting element (2), characterised in that at least one PTC element (1) is fixed on a disc-shaped and/or strip-shaped and/or frame-like fixing part (17), wherein the at least one PTC element (1) is fixed on the fixing part (17) by means of a snap and/or clip connection.

2. The heat exchanger as claimed in claim 1, characterised in that all conductors (3) which are in direct electrical contact with the at least one PTC element (1) also are heat conducting elements (2).

3. The heat exchanger as claimed in claim 2, characterised in that the heat exchanger (6) comprises two conductors (3), in particular only two conductors (3), which are in direct electrical contact with the at least one PTC element (1), which also are heat conducting elements (2).

4. The heat exchanger as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that the at least one conductor (3) which also is a heat conducting element (2) is an identical component and/or the at least one conductor (3) which also is a heat conducting element (2) is in direct electrical contact with the at least one PTC element (1).

5. The heat exchanger as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that the at least one PTC element (1) is a plate-shaped component which has a larger extension in a PTC component plane (16) than perpendicular to the PTC component plane (16).

6. The heat exchanger as claimed in claim 5, characterised in that the extension of the at least one conductor (3) which also is a heat conducting element (2) perpendicular to the PTC component plane (16) is larger than the extension of the at least one PTC element (1) perpendicular to the PTC component plane (16).

7. The heat exchanger as claimed in claim 6, characterised in that the extension of the at least one conductor (3) which also is a heat conducting element (2) perpendicular to the PTC component plane (16) is at least 1.5, 2, 3, 5, 7, 10, 15 or 20 times larger than the extension of the at least one PTC element (1) perpendicular to the PTC component plane (16).

8. The heat exchanger as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that at least one respective conductor (3), in particular a corrugated part (5) or a lamella part, which also are heat conducting elements (2), is arranged on two opposite surface sides (22) of the at least one PTC element (1) which are parallel to the PTC component plane (16).

9. The heat exchanger as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that the at least one conductor (3) which also is a heat conducting element (2) is a corrugated part (5) or a lamella part and/or all conductors (3) which also are heat conducting elements (2) are corrugated parts (5) or lamella parts.

10. The heat exchanger as claimed in one of claims 1 to 9, characterised in that the fixing part (17) is provided with at least one recess (20) and at least one respective PTC element (1) is arranged in the at least one recess (20).

11. The heat exchanger as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that the extension or thickness of the fixing part (17) perpendicular to the PTC component plane (16) is smaller than the extension or thickness of the at least one PTC element (1), so that the at least one PTC element (1) can be electrically contacted by at least one respective conductor (3), in particular a corrugated part (5) or a lamella part, on two opposite surface sides (22) of the at least one PTC element (1).

12. The heat exchanger as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that the heat exchanger (6) comprises two contact sheets (4) as conductors (3) and/or the at least one conductor (3) and/or the at least one heat conducting element (2) and/or the fixing part (17) and/or at least one PTC element (1) are connected to one another in a positive and firmly bonded manner, in particular by means of an adhesive bond and/or a frame.

13. A vehicle air-conditioning system (7), comprising an electrical heater (15), characterised in that the electrical heater (15) comprises at least one heat exchanger (6) according to one or more of the preceding claims.

Revendications

1. Echangeur de chaleur (6) comprenant

- au moins un élément - CTP (1) - à coefficient de température positif,

- au moins deux conducteurs (3) connectés de manière électroconductrice, à l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, pour faire passer le courant électrique à travers l'élément CTP (1) au moins au nombre de un et pour chauffer, de ce fait, l'élément CTP (1) au moins au nombre de un,

- au moins un élément conducteur de la chaleur (2) servant à la transmission de chaleur depuis l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, jusqu'à un fluide à chauffer, et

au moins un moyen servant à relier l'un à l'autre l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, les conducteurs (3) au moins au nombre de deux et l'élément conducteur de la chaleur (2) au moins au nombre de un, où au moins l'un des conducteurs (3) au moins au nombre de deux est également un élément conducteur de la chaleur (2), caractérisé en ce qu'au moins un élément CTP (1) est fixé sur une pièce de fixation (17) en forme de plaque et / ou en forme de bande et / ou en forme de cadre, où l'élément CTP (1) au moins au nombre de un est fixé sur la pièce de fixation (17) au moyen d'un assemblage par encliquetage et / ou clipsé.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les conducteurs (3), qui sont en contact électrique direct avec l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, sont également des éléments conducteurs de la chaleur (2).

3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) comprend deux conducteurs (3), en particulier seulement deux conducteurs (3) qui sont en contact électrique direct avec l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, lesquels conducteurs sont également des éléments conducteurs de la chaleur (2).

4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur (3) au moins au nombre de un, qui est également un élément conducteur de la chaleur (2), est un composant identique et / ou le conducteur (3) au moins au nombre de un, qui est également un élément conducteur de la chaleur (2), est en contact électrique direct avec l'élément CTP (1) au moins au nombre de un.

5. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément CTP (1) au moins au nombre de un est un composant en forme de plaque, lequel composant présente, dans un plan de composant CTP (16), une étendue plus grande que celle formée perpendiculairement au plan de composant CTP (16).

6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étendue formée perpendiculairement au plan de composant CTP (16) du conducteur (3) au moins au nombre de un, qui est également un élément conducteur de la chaleur (2), est plus grande que l'étendue de l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, formée perpendiculairement au plan de composant CTP (16).

7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étendue formée perpendiculairement au plan de composant CTP (16) du conducteur (3) au moins au nombre de un, qui est également un élément conducteur de la chaleur (2), est au moins 1,5, 2, 3, 5, 7, 10, 15 ou 20 fois plus grande que l'étendue de l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, formée perpendiculairement au plan de composant CTP (16).

8. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que, sur deux côtés de surface opposés (22) de l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, qui sont parallèles au plan de composant CTP (16), sont disposés à chaque fois au moins un conducteur (3), en particulier une partie d'ailette ondulée (5) ou une partie de lamelle, qui sont également des éléments conducteurs de la chaleur (2).

9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur (3) au moins au nombre de un, qui est également un élément conducteur de la chaleur (2), est une partie d'ailette ondulée (5) ou une partie de lamelle et / ou tous les conducteurs (3), qui sont également des éléments conducteurs de la chaleur (2), sont des parties d'ailettes ondulées (5) ou des parties de lamelles.

10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pièce de fixation (17) est dotée au moins d'une partie en creux (20), et au moins un élément CTP (1) est disposé à chaque fois dans la partie en creux (20) au moins au nombre de un.

11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étendue ou l'épaisseur de la pièce de fixation (17), formée perpendiculairement au plan de composant CTP (16), est inférieure à l'étendue ou à l'épaisseur de l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, de sorte que, sur deux côtés de surface opposés (22) de l'élément CTP (1) au moins au nombre de un, l'élément CTP (1) au moins au nombre de un peut être mis en contact électrique à chaque fois par au moins un conducteur (3), en particulier d'une partie d'ailette ondulée (5) ou d'une partie de lamelle.

12. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) comprend deux tôles de contact (4) servant de conducteur (3) et / ou le conducteur (3) au moins au nombre de un et / ou l'élément conducteur de la chaleur (2) au moins au nombre de un et / ou la pièce de fixation (17) et / ou au moins un élément CTP (1) sont assemblés l'un à l'autre par complémentarité de forme et par continuité de matière, en particulier au moyen d'un assemblage collé et / ou au moyen d'un cadre.

13. Système de climatisation d'un véhicule automobile (7), comprenant un dispositif de chauffage électrique (15), caractérisé en ce que le dispositif de chauffage électrique (15) comprend au moins un échangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque ou plusieurs des revendications précédentes.

Zeichnung