Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms
insbesondere für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Art.
Eine derartige Heizvorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 1 182 908 B1 als bekannt zu entnehmen.
Dort sind mehrere durch elektrischen Strom betreibbare PTC-Heizelemente innerhalb
eines Positionsrahmens angeordnet und bilden eine Heizschicht, mittels welcher eine
Vielzahl von Wellrippen einer luftdurchflutbaren Schicht beheizt werden können.
Die Wellrippen bilden dabei einzelne Kanäle aus, bei deren Durchströmen der durch
ein Gebläse erzeugte Luftstrom erwärmt wird.
Als nachteilig bei dieser bekannten Heizvorrichtung ist der Umstand
anzusehen, dass der durch das Gebläse erzeugte Luftstrom im Wesentlichen laminar
die einzelnen, durch die Wellrippen gebildeten Teilkanäle durchströmt. Hierdurch
nimmt jeder der durch die Teilkanäle strömenden Teilluftströme im Wesentlichen lediglich
im Grenzschichtbereich zur jeweiligen Wandfläche der entsprechenden Wellrippe Wärme
von dieser auf. Dies führt zu einer -im Querschnitt betrachtet- äußerst ungünstigen
Temperaturverteilung innerhalb jedem der Teilluftströme. Darüber hinaus durchströmt
der Luftstrom beziehungsweise die Teilluftströme die in Strömungsrichtung verlaufenden
Teilkanäle relativ schnell, so dass nur wenig Wärme von den Wellrippen auf den Luftstrom
beziehungsweise die Teilluftströme übertragen werden kann. Es ist ersichtlich, dass
der Wirkungsgrad der vorliegenden Heizvorrichtung deutlich verbesserbar ist.
Da die bekannte Heizvorrichtung eine Luftdurchströmung nur entsprechend
der Orientierung der einzelnen Teilluftkanäle erlaubt, sind die Einbaumöglichkeiten
zudem entsprechend begrenzt. Darüber hinaus ist die vorliegende Heizvorrichtung
aus Metall gestaltet und dementsprechend starr ausgebildet, so dass eine Anpassung
an zur Verfügung stehende Bauräume äußerst schwierig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Heizvorrichtung
der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Wirkungsgrand und mit besseren
Einsatzmöglichkeiten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige,
nicht-triviale Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der Heizvorrichtung nach der Erfindung ist die luftdurchflutbare
Schicht mit einer Struktur versehen, mit welcher der eintretende Luftstrom in eine
turbulente beziehungsweise diffuse Strömung überführbar ist. Eine derart turbulente
beziehungsweise diffuse Strömung hat den Vorteil, dass diese gegenüber der im Stand
der Technik vorgesehenen weitgehend laminaren Strömung -bei entsprechend vergleichbarer
Gebläseleistung- weitaus mehr Wärme aufnehmen kann. Im Unterschied zu der im Stand
der Technik beschriebenen laminaren Strömung erwärmen sich vorlegend nicht nur die
unmittelbar mit einer Wellrippe in Berührung kommenden Grenzschichten, sondern ein
weitaus größerer Luftanteil. Darüber hinaus bewirkt die erzeugte turbulente beziehungsweise
diffuse Strömung einen längeren Verbleib des Luftstroms innerhalb der luftdurchflutbaren
Schicht, so dass mehr Wärme aufgenommen werden kann.
Die turbulente beziehungsweise diffuse Strömung des Luftstroms wird
dadurch erreicht, dass die Struktur der luftdurchflutbaren Schicht eine Vielzahl
von Abstandsfäden, -stegen, -drähten oder dergleichen aufweist. Eine denkbare Gestaltung
dieser luftdurchflutbaren Schicht ist beispielsweise aus der DE
198 05 178 C2 als bekannt zu entnehmen, welche ein Abstandsgewirke bei
einem belüfteten Fahrzeugsitz betrifft und auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich
Bezug genommen wird. Das dortige Abstandsgewirke umfasst eine Vielzahl von Abstandsstegen
beziehungsweise – fäden, welche quer zu den äußeren Breitseiten des Abstandsgewirkes
verlaufen und durch eine turbulente beziehungsweise diffuse Luftströmung umströmt
werden können. Die Abstandsstege beziehungsweise -fäden sind dabei in spezifischen
Mustern zueinander angeordnet, durch welche die Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit
beeinflusst werden können. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Abstandsstege
beziehungsweise -fäden verschiedenste Querschnittsformen aufweisen können, wie zum
Beispiel kreisförmige, ovale, rechteckige, quadratische oder dergleichen. Die Abstandstege
beziehungsweise -fäden können dabei zueinander orientiert oder unorientiert ausgerichtet
sein und aus verschiedensten Materialien bestehen. Als besonders vorteilhaft hat
es sich erwiesen, die Abstandstege beziehungsweise -fäden als Gewirke, Gewebe oder
als Geflecht auszubilden. Gleichwohl ist es jedoch denkbar, die Abstandsfäden beziehungsweise
-stege unorientiert nach Art einer Wolle anzuordnen. Es ist ersichtlich, dass ein
solches Gewirke, Gewebe oder als Geflecht gegenüber dem Stand der Technik zudem
eine weitaus größere umströmte Fläche zur Abgabe von Wärme an die durchströmenden
Luft aufweist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich zudem gezeigt, die Struktur
der luftdurchflutbaren Schicht aus einem gut leitenden Metall wie beispielsweise
einer Aluminium- oder Kupferlegierung herzustellen. Derartige Metallfäden sind demnach
besonders gut geeignet, Wärme an die umströmende Luft abzugeben.
Durch die große umströmte Fläche der Vielzahl von Abstandsfäden, -drähten beziehungsweise
-stegen kann somit eine sehr wirkungsvolle Heizvorrichtung geschaffen werden.
Eine vorbeschriebene Struktur aus Abstandsstegen, -drähten oder -fäden
hat zudem den Vorteil, dass diese elastisch nachgiebig ausgebildet werden kann.
Hierdurch ist es möglich, die luftdurchflutbare Schicht beziehungsweise das gesamte
Sandwich aus Heizschicht und luftdurchflutbarer Schicht auf entsprechend einfache
Weise an den Bauraum anzupassen, innerhalb welchem die Heizvorrichtung angeordnet
werden soll. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt,
die Heizschicht als Widerstandsheizung in Form einer dünnschichtigen, verformbaren
und vorzugsweise elastischen Lage auszubilden.
Eine besonders hohe Heizleistung der Heizschicht kann erreicht werden,
wenn dieser eine gut wärmeleitende Deckschicht zugeordnet wird, durch welche die
mittels der Widerstandsheizung erzeugte Wärme gleichmäßig innerhalb der Heizschicht
verteilt wird. Als gut wärmeleitende Deckschicht ist insbesondere eine Metallfolie
oder ein Metallblech beispielsweise aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung denkbar.
Ein besonders wirkungsvolles Sandwich der Heizvorrichtung wird dadurch
geschaffen, dass wenigstens drei luftdurchflutbare Schichten vorgesehen sind, wobei
zwischen der mittleren und der äußeren luftdurchflutbaren Schicht jeweils eine Heizschicht
angeordnet wird. Die zentrale mittlere luftdurchflutbare Schicht wird somit von
beiden diese flankierenden Heizschichten mit Wärme versorgt, so dass der die mittlere
Schicht durchströmende Luftstrom besonders schnell erwärmt werden kann. Die beiden
äußeren luftdurchflutbaren Schichten werden demgemäß lediglich von der benachbarten
Heizschicht mit Wärme versorgt, so dass sich in diesem Bereich eine geringere Erwärmung
des diese durchströmenden Luftstromes ergibt. Hierdurch ist unter anderem gewährleistet,
dass sich keine Überhitzung der dieses Sandwich umgebenden Bauteile wie beispielsweise
eines Gehäuses oder daran angrenzender weiterer Teile ergibt.
Bei mehreren zu einem Sandwich zusammengefassten Schichten kann zudem
deren Strömungswiderstand unterschiedlich gestaltet werden, indem beispielsweise
die Distanz und Orientierung der einzelnen Abstandstege, -drähte oder -fäden jeder
Schicht unterschiedlich ist. So kann beispielsweise durch ein entsprechend feinmaschigeres
Gewirke oder Gewebe oder dergleichen der mittleren der drei luftdurchflutbaren Schichten
erreicht werden, dass der diese durchströmende Luftstrom dort länger verbleibt als
in den beiden äußeren Schichten. Im Ergebnis bewirkt dies eine entsprechend bessere
Durchwärmung des durchströmenden Luftstroms.
Das Sandwich aus der Heizschicht und der luftdurchflutbaren Schicht
ist in einfachster Ausführungsform eben gestalten. Dabei ist die Anzahl der luftdurchflutbaren
Schichten und er dazwischen angeordneten Heizschichtig beliebig wählbeziehungsweise
erweiterbar. Auch die äußeren Abmessungen des Sandwich sind beliebig gestaltbar.
Darüber hinaus kann das Sandwich aus der luftdurchflutbaren Schicht und der Heizschicht
auch im Wesentlichen schneckenförmig ausgebildet und im Querschnitt auf jeden beliebigen
Durchmesser erweiterbar ausgebildet sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine zentral angeordnete
luftdurchflutbare Schicht umfangsseitig von einer Heizschicht umgeben. Hierdurch
ergibt sich eine besonders schnelle und homogene Erwärmung des durchströmenden Luftstroms.
Umfangsseitig der Heizschicht kann dabei eine weitere luftdurchflutbare Schicht
vorgesehen sein, wobei dann bei einer bevorzugten Ausführungsform die zentrale Schicht
durch strömenden Luftstrom stärker erwärmt wird als der die umfangsseitig angeordnete
Schicht durchströmende Luftstrom. Dieser Aufbau ermöglicht einen in der zentralen
luftdurchflutbaren Schicht sehr schnell und stark erwärmbaren Luftstrom, während
der durch die umfangsseitig angeordnete äußere luftdurchflutbare Schicht hindurchgelangende
Luftstrom eine geringere Temperatur aufweist, und dementsprechend angrenzende Bauteile
wie beispielsweise ein Gehäusewand nicht überhitzt werden können. Es ist klar, dass
eine derart zentrisch aufgebaute Anordnung von luftdurchflutbaren Schichten mit
gegebenenfalls dazwischen angeordneten Heizschichten beliebig erweiterbar ist. Darüber
hinaus sind sowohl kreisförmige wie auch ovale oder dergleichen Anordnungen der
Heizschichten denkbar.
Weiter Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnungen; diese zeigen in:
1 eine schematische Schnittansicht auf
die erfindungsgemäße Heizvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform, welcher
zwei Heizschichten zwischen drei luftdurchflutbaren Schichten angeordnet sind;
2 eine schematische Schnittansicht auf
die Heizvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform, bei welcher eine beliebig
erweiterbare Mehrzahl von luftdurchflutbaren Schichten durch jeweils eine Heizschicht
voneinander getrennt sind;
3 eine schematische Perspektivansicht auf
die Heizvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform, bei welcher das Sandwich
aus der luftdurchflutbaren Schicht und der Heizschicht im Wesentlichen schneckenförmig
aufgewickelt und innerhalb eines Luftkanal angeordnet ist;
4 einen schematischen Querschnitt durch
die Heizvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform, bei welcher eine zentrale
luftdurchflutbare Schicht umfangsseitig von einer Heizschicht sowie von einer weiteren
luftdurchflutbaren Schicht umgeben ist;
5 einen schematischen Querschnitt durch
die Heizvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform, welche sich gegenüber dem
Aufbau der Heizvorrichtung gemäß 4 durch einen im Wesentlichen
ovalen Querschnitt unterscheidet;
6a, 6b
eine Draufsicht beziehungsweise eine Schnittansicht entlang der Linie VIb-VIb in
6a durch die Struktur der luftdurchflutbaren Schicht
gemäß einer ersten Ausführungsform;
7a, 7b
eine Draufsicht auf beziehungsweise eine Schnittansicht entlang der Linie VIIb-VIIB
in 7a durch die Struktur der luftdurchflutbaren Schicht
nach einer zweiten Ausführungsform;
8a, 8b
eine schematische Draufsicht auf beziehungsweise eine schematische Schnittansicht
entlang der Linie VIIIb-VIIIb in 8a durch die Struktur
der luftdurchflutbaren Schicht gemäß einer dritten Ausführungsform;
9 eine schematische Draufsicht auf die
Struktur der luftdurchflutbaren Schicht gemäß einer vierten Ausführungsform; und
in
10a, 10b
eine schematische Draufsicht auf beziehungsweise Schnittansicht entlang der Linie
Xb-Xb in 10a durch die Struktur der luftdurchflutbaren
Schicht gemäß einer fünften Ausführungsform.
In 1 ist in schematischer Schnittdarstellung
eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms insbesondere innerhalb eines
Kraftwagens dargestellt, bei welchem eine mittlere luftdurchflutbare Schicht
10 sowie zwei äußere luftdurchflutbare Schichten 12 sowie zwei
im Weiteren noch näher beschriebene Heizschichten 14 zu einem Sandwich
18 vereinigt sind. Dieses Sandwich 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
innerhalb eines Gehäuses 16 beziehungsweise eines Luftkanals angeordnet,
welcher beispielsweise aus einem üblichen Kunststoff hergestellt ist. Innerhalb
des Gehäuses 16 ist dem Sandwich 18 ein Gebläse 20 vorgeschaltet,
von welchem in 1 lediglich ein schematisch angedeutetes
Lüfterrad erkennbar ist. Mittels dieses Gebläses 20 ist ein Luftstrom erzeugbar,
der im vorliegenden Ausführungsbeispiel die drei luftdurchfluftbaren Schichten
10, 12 durchströmen kann. Die zwischen der mittleren luftdurchflutbaren
Schicht 10 und der jeweils zugeordneten äußeren luftdurchflutbaren Schicht
12 angeordnete Heizschicht 14 umfasst jeweils mit elektrischem
Strom versorgbare Widerstandsheizungen und ist vorliegend als dünnschichtige, verformbare
und elastische Lage 22 ausgebildet. Den beiden Heizschichten
14 ist jeweils eine gut wärmeleitende Deckschicht 24 zugeordnet,
welche jeweils an der Breitseite der mittleren luftdurchflutbaren Schicht
10 anschließen und im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer gut wärmeleitenden
Metallfolie oder einem Metallblech insbesondere aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung
hergestellt sind. Alle Schichten 10, 12, 14,
22 und 24 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel eben und eng
aneinander anliegend ausgebildet.
Wird durch das stromaufwärts dem Sandwich 18 vorgelagerte
Gebläse 20 ein Luftstrom erzeugt, so gelangt dieser über die jeweilige
Schmalseite in die mittlere luftdurchflutbare Schicht 10 sowie in die beiden
äußeren luftdurchflutbaren Schichten 12. Die drei luftdurchflutbaren Schichten
10, 12 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem im Weiteren
unter Bezugnahme auf die 6a und 6b
noch näher beschriebenen Abstandgewirke hergestellt, welches aus einer Vielzahl
von Abstandsfäden beziehungsweise Abstandsstegen besteht. Die Abstandsfäden beziehungsweise
Abstandsstege verlaufen dabei im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Luftstroms
beziehungsweise quer zu den Breitseiten der luftdurchflutbaren Schichten
10, 12. Anstelle eines derartigen Abstandsgewirkes kann selbstverständlich
auch ein aus einer Vielzahl von Abstandsfäden oder dergleichen hergestelltes Gewebe,
Geflecht oder ein wollartiges Gebilde verwendet werden. Mit anderen Worten können
die Abstandsstege beziehungsweise die Abstandsfäden sowohl zueinander orientiert
angeordnet sein, wie dies beispielsweise bereits in der Druckschrift DE
198 05 178 C2 beschrieben ist, oder aber -wie bei Wolle üblich- ungeordnet
zueinander sein. Ein durch das Gebläse 20 erzeugter Luftstrom wird demnach
beim Durchströmen der jeweiligen luftdurchflutbaren Schicht 10,
12 entsprechend häufig an den Abstandsfäden beziehungsweise den Abstandsstegen
abgelenkt und es stellt sich innerhalb der jeweiligen luftdurchflutbaren Schicht
10, 12 bereits nach einer kurzer Wegstrecke eine turbulente diffuse
Strömung ein. Gegenüber einer laminaren Strömung verbleibt diese mittels der Abstandsfäden
beziehungsweise Abstandsstege erzeugte diffuse Strömung länger innerhalb der zugehörigen
luftdurchflutbaren Schicht 10, 12 und kann dementsprechend mehr
Wärme über das Heizelement 14 -bestehend aus der Widerstandsheizungs-Lage
22 und der Deckschicht 24- aufnehmen. Die diffuse Verteilung des
Luftstroms innerhalb der jeweiligen luftdurchflutbaren Schicht
10, 12 bewirkt zudem, dass nicht nur einzelne Grenzschichten mit
der jeweiligen Heizschicht 14 in Kontakt kommen, sondern vielmehr wird
eine gute und homogene durch Mischung der Luftströmung erreicht.
Da die mittlere luftdurchflutbare Schicht 10 an ihren beiden
Breitseiten von jeweils einer Heizschicht 14 beziehungsweise einer Deckschicht
24 begrenzt ist, wird der durch die mittlere luftdurchflutbare Schicht
10 gelangende Luftstrom besonders stark erwärmt. Aufgrund der Tatsache,
dass die beiden äußeren luftdurchflutbaren Schichten 12 jeweils nur auf
ihrer der mittleren Schicht 10 zugewandten Breitseite mit der Heizschicht
14 beziehungsweise deren Widerstandsheizungs-Lage 22 in Kontakt
kommen, werden die beiden durch die jeweils äußere luftdurchflutbare Schicht
12 gelangenden Luftströme, weniger stark erwärmt als der durch die mittlere
luftdurchflutbare Schicht 10 gelangende Luftstrom. Hierdurch wird unter
anderem gewährleistet, dass die Wandung des Gehäuses 16 nicht durch hohe
Temperaturen der durch die äußeren luftdurchflutbaren Schichten 12 gelangenden
Luftströme überhitzt werden kann. Mit anderen Worten wirken die beiden die äußeren
luftdurchflutbaren Schichten 12 durchströmenden Teilluftströme als eine
Art Wärmeisolator für den zentralen wärmeren Teilluftstrom.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die mittlere luftdurchflutbare
Schicht 10 zudem einen höheren Strömungswiderstand auf als die beiden diese
flankierenden äußeren luftdurchflutbaren Schichten 12. Der höhere Strömungswiderstand
wird dadurch erzielt, dass die Abstandsfäden beziehungsweise die Abstandsstege der
mittleren luftdurchflutbaren Schicht 10 enger zueinander angeordnet und
somit das Gewirke oder Gewebe insgesamt engmaschiger beziehungsweise dichter gestaltet
ist, als die Struktur der beiden äußeren luftdurchflutbaren Schichten
12. Hierdurch wird -bei gleicher Eintrittsgeschwindigkeit aller Luftströme
an der Eintrittseite der luftdurchflutbaren Schichten 10 ,12-erreicht,
dass der Teilluftstrom durch die mittlere Schicht 10 diese langsamer durchströmt
als die beiden Teilluftströme, welche durch die beiden äußeren Schichten
12 gelangen. Durch unterschiedliche Geschwindigkeiten kann demgemäß durch
die einzelnen Luftströme mehr oder weniger an Wärme aufgenommen werden. Außerdem
kann an der Austrittsseite eine gegebenenfalls erwünschte Schichtung des Gesamtluftstrom
erreicht werden, nämlich mit einem mittleren wärmeren Luftstrom aus der mittleren
Schicht 10 und zwei äußeren, etwas weniger warmen Luftströmen aus den äußeren
Schichten 12. Der mittels der Heizvorrichtung erzeugte Warmluftstrom kann
für unterschiedlichste Anwendungen insbesondere innerhalb der Fahrgastzelle eines
Kraftwagens eingesetzt werden. So sind beispielsweise Anwendungen im Bereich der
Fahrzeugscheiben zur Versorgung von Heizdüsen beziehungsweise Defrosterdüsen mit
Warmluft denkbar wie auch die Versorgung von anderen spezifischen Räumen, dem Fußraum
oder dergleichen innerhalb des Kraftwagens denkbar. Darüber hinaus kann die Heizvorrichtung
auch im Zusammenhang mit der Sitzheizung, der Sitzbelüftung und der Sitzklimatisierung
eines Kraftwagensitzes Anwendung finden. Außerdem kann die Heizvorrichtung innerhalb
des Kraftwagensitzes zur Versorgung des Kopf-, Schulter- und Nackenbereichs des
Sitzinsassen entsprechende Anwendung finden.
2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht
die Heizvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, bei der ein Sandwich
18' eine Mehrzahl von luftdurchflutbaren Schichten 10,
12 und Heizschichten 14 umfasst. Wie gestrichelt angedeutet, ist
das Sandwich 24' dabei um eine oder mehrere mittlere luftdurchflutbare
Schichten 10 ergänzbar und somit in seiner Dicke variierbar. In der hier
gezeigten Ausführungsform sind drei mittlere luftführende Schichten 10
sowie außenseitig jeweils eine äußere luftdurchflutbare Schicht 12 angeordnet,
wobei zwischen den einzelnen luftdurchflutbaren Schichten 10,
12 jeweils wenigstens eine Heizschicht 14 vorgesehen ist. Das
Sandwich 24' ist dabei wiederum innerhalb eines Gehäuses 16 angeordnet
und im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Mehrzahl von Gebläsen 20
nachgeschaltet. Je nach Dicke des Sandwichs 24 kann dabei die Anzahl der
Lüfter 20 variiert werden. Dabei ist denkbar, dass jeder Lüfter
20 für spezifische luftdurchflutbare Schichten 10, 12
vorgesehen ist, oder aber, dass alle Lüfter 20 einen Gesamtluftstrom erzeugen,
welcher dann in die luftdurchflutbaren Schichten 10, 12 eingeleitet
werden kann.
Während in 2 die oberste Heizschicht
14 zu der obersten Heizschichten 14 gemäß 1
identisch ist, weisen die von oben gesehen zweitoberste und drittoberste Heizschicht
14', 14" einen jeweils andersartigen Aufbau auf. Bei der zweitobersten
Heizschicht 14' ist unmittelbar anschließend an die darüber liegende beziehungsweise
darunter liegende luftdurchflutbare mittlere Schicht 10 jeweils eine Deckschicht
24 vorgesehen, welche wiederum aus einem gut wärmeleitenden Metallblech
oder einer Metallfolie hergestellt ist. Jeder der beiden Deckschichten
24 ist jeweils eine Widerstandsheizungs-Lage 22 zugeordnet, wie
diese bereits unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden
sind. Von diesem Aufbau der zweitobersten Heizschicht 14' unterscheidet
sich der Aufbau der drittobersten Heizschicht 14" dadurch, dass anstelle
von zwei Widerstandsheizungs-Lagen 22 lediglich eine zwischen den beiden
Deckschichten 24 angeordnet ist und somit diese beiden Deckschichten
24 beheizt. Hinsichtlich der Funktionsweise der Heizvorrichtung gemäß
2 wird auf die Funktionsweise der Heizvorrichtung gemäß
1 verwiesen, welche bis auf die unterschiedliche
Anzahl der verwendeten luftdurchflutbaren Schichten 10 beziehungsweise
der hierbei zugeordneten Heizschichten 14 unterschiedlich ist.
3 zeigt in schematischer Perspektivdarstellung
die Heizvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform, welche innerhalb eines als
rohrförmiger Luftkanal ausgebildeten Gehäuses 16 angeordnet ist. Innerhalb
dieses Gehäuses 16 ist stromaufwärts des im Weiteren noch näher erläuterten
Sandwich 18''' ein nicht dargestelltes Gebläse vorgesehen, durch welches
ein mit Pfeilen 26 dargestellter Luftstrom erzeugt wird. Das Sandwich
18''' besteht im Wesentlichen aus einer Heizschicht 28 und einer
luftdurchflutbaren Schicht 30 und ist zu einer in Querschnitt etwa kreisrunden
Schnecke aufgewickelt. Die luftdurchflutbare Schicht 30 ist dabei so ausgebildet,
dass diese die Heizschicht 28 umfangseitig vollständig umschließt. Die
Heizschicht 28 besteht wiederum aus einer Widerstandsheizungs-Lage
22, welche an ihren beiden Breitseiten von jeweils einer Deckschicht
24 vorzugsweise aus einer Metallfolie oder einem Metallblech abgedeckt
ist. Es ist ersichtlich, dass auch hier zentrale Abschnitte der luftdurchflutbaren
Schicht 30 an ihren beiden Breitseiten von der Heizschicht 28
flankiert sind. In diesen Bereichen ist demgemäß eine starke Aufheizung des Luftstroms
möglich. Demgegenüber sind die umfangseitig außen liegenden beziehungsweise an die
Wandung des Gehäuses 16 angrenzenden Abschnitte der luftdurchflutbaren
Schicht 30 lediglich an einer -nämlich der inneren- Breitseite von der
Heizschicht 28 flankiert. Demgemäß wird der Teil des Luftstroms, welcher
durch die außen liegenden, an die Wandung des Gehäuses 16 angrenzenden
Bereiche der luftdurchflutbaren Schicht 30 hindurchströmt, weniger stark
erwärmt als die vorbeschriebenen inneren Teile des Gesamtluftstroms. Im Ergebnis
ist hiermit auch eine -in Querschnitt betrachtet-Schichtung des Gesamtluftstroms
geschaffen, wobei ein zentraler Teilluftstrom stärker erwärmt wird als ein äußerer
Teil des Luftstroms. Es ist klar, dass die luftdurchflutbare Schicht 30
auch mehrere Abschnitte umfassen kann, welche einen unterschiedlichen Strömungswiderstand
aufweisen.
In 4 ist in einer schematischen Querschnittsansicht
die Heizvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform gezeigt, bei welcher das
Sandwich 18IV innerhalb eines als rohrförmiger Luftkanal 16
ausgebildetes Gehäuse angeordnet ist. Das Sandwich 18IV umfasst dabei
eine zentrale, im Querschnitt insgesamt etwa kreisförmige luftdurchflutbare Schicht
32, welche umfangseitig von einer Heizschicht 34 umgeben ist.
Die Heizschicht 34 umfasst ein an die äußere Mantelseite der luftdurchflutbaren
Schicht 32 anschließende Deckschicht 24 aus Metallblech oder Metallfolie,
welche wiederum außenseitig von einer Widerstandsheizungs-Lage 22 umschlossen
ist. Außenumfangseitig der Heizschicht 34 ist eine äußere luftdurchflutbare
Schicht 38 vorgesehen, welche zwischen der Heizschicht 34 und
der Wandung des Gehäuses 16 verläuft. Auch hier ist ersichtlich, dass die
zentral angeordnete luftdurchflutbare Schicht 32 stärker erwärmt werden
kann als die äußere luftdurchflutbare Schicht 38. Auch hier können die
zentrale luftdurchflutbare Schicht 32 und die äußere luftdurchflutbare
Schicht 38 einen unterschiedlichen Strömungswiderstand für den durchströmenden
Luftstrom bieten.
In 5 ist die Heizvorrichtung nach einer
fünften Ausführungsform dargestellt, welche sich von der Ausführungsform gemäß
4 im Wesentlichen lediglich dadurch unterscheidet,
dass vorliegend ein ovaler Querschnitt des Sandwich 18V gewählt worden
ist. Demgemäß sind in 5 gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen wie in 4 bezeichnet.
Die Sandwiches 18''' , 18 IV, 18V gemäß
den 3 bis 5
sind je nach Durchmesser des Gehäuses 16 beliebig radial erweiterbar. Auch
in ihrer Länge sind die Sandwiches 18''', 18IV, 18V
beliebig gestaltbar, je nach dem, welche Erwärmung des Luftstroms erzielt werden
soll.
In den 6a und 6b
ist in schematischer Draufsicht beziehungsweise in schematischer Schnittansicht
entlang der Linie VIb-VIb in 6a eine mögliche Struktur
40 der luftdurchflutbaren Schichten 10, 12,
30, 32, 38 dargestellt. Die Struktur 40 besteht
hier aus einem so genannten Abstandsgewirke, welches an ihrer oberen und unteren
Breitseite jeweils eine Deckschicht in Form einer Wabenstruktur 42 umfasst.
Zwischen der oberen und unteren Deckschicht 42 erstrecken sich eine Vielzahl
von Abstandsfäden beziehungsweise Abstandsstegen 44, welche sich im Wesentlichen
quer zu den beiden Deckschichten 42 erstrecken. Durch die Orientierung
und die Distanz der Abstandsfäden beziehungsweise Abstandsstege 42 zueinander
kann dabei der Strömungswiderstand der Struktur 40 variiert werden und
demgemäß die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Struktur 40 hindurch
gelangenden Luftstroms eingestellt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können
die Abstandsfäden oder Abstandsstege 44 insbesondere aus einem Kunststoff
hergestellt sein. In einer besonderen Ausführungsform werden anstelle der Abstandsfäden
oder Abstandsstege 44 auch Abstandsdrähte oder dergleichen verwendet, welche
vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall wie aus einer Aluminiumlegierung
oder einer Kupferlegierung hergestellt sind. Derartige Metalldrähte haben gegenüber
Kunststofffäden den Vorteil, dass diese zusätzlich die -mittels der Heizschicht
erzeugte- Wärme besonders gut an die turbulente beziehungsweise diffuse Strömung
des durch die luftdurchflutbare Schicht gelangenden Luftstroms erwärmen können.
In den 7a und 7b
ist in schematischer Draufsicht beziehungsweise in schematischer Schichtansicht
entlang der Linie VIIb-VIIb in 7a die Struktur
40' der luftdurchflutbaren Schichten 10, 12,
30, 32, 38, nach einer weiteren Ausführungsform dargestellt.
Hierbei verlaufen Abstandsstege beziehungsweise Abstandsdrähte 46 senkrecht
zu den beiden Breitseiten der Struktur 40'. Die Abstandsstege beziehungsweise
Abstandsdrähte 46 sind dabei -wie aus 7a erkennbar-
in Reihe zueinander angeordnet.
In den 8a und 8b
ist in schematischer Draufsicht beziehungsweise in schematischer Schnittansicht
entlang der Linie VIIIb-VIIIb in 8a eine weitere Struktur
40" dargestellt, bei welcher sich zwischen den beiden Breitseiten der Struktur
40" Abstandsstege 48 mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt
erstrecken. Wie in Zusammenschau mit 9, welche in Draufsicht
die Anordnung der Abstandsstege 48 in einer alternativen Gestaltung zeigt,
wird ersichtlich, dass die Stege längs, quer oder aber schräg zur Strömungsrichtung
des die luftdurchflutbare Schicht durchströmenden Luftstroms ausgerichtet sein können.
Schließlich zeigen die 10a und
10b in schematischer Draufsicht beziehungsweise
in Schnittansicht entlang der Linie Xb-Xb in 10a eine
Struktur 40''', bei welcher die Abstandsfäden, Abstandsstege oder Abstandsdrähte
unorientiert zueinander nach Art einer Wolle ausgerichtet sind. Die Abstandsfäden,
Abstandsstegen oder Abstandsdrähte können dabei insbesondere aus einem Kunststoff
oder aber aus einem Metall hergestellt sein.