AT515494A2

AT515494A2 - Heating system and method for heating air in a vehicle

Info

Publication number: AT515494A2
Application number: ATA50364/2015A
Authority: AT
Inventors: Christian Dipl Ing Fh Kussmann; Manfred Ddipl Ing Dr Gruber
Original assignee: Att Advanced Thermal Technologies Gmbh
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2015-09-15
Also published as: AT515494A3

Abstract

Heizsystem für ein Fahrzeug, wobei das Heizsystem aus zumindest einem ersten Bauteil (1), welcher zumindest eine bewegte Oberfläche (2) aufweist, gebildet ist und zumindest ein erstes Heizelement (3) umfasst, welches durch ein Heizpolymer gebildet ist, wobei das erste Heizelement (3) auf der zumindest einen bewegten Oberfläche (2) angeordnet ist.A heating system for a vehicle, the heating system being formed from at least one first component (1) having at least one moving surface (2) and comprising at least one first heating element (3) formed by a heating polymer, the first heating element (3) is arranged on the at least one moving surface (2).

Description

Heizsystem und Verfahren zur Erwärmung von Luft in einem FahrzeugHeating system and method for heating air in a vehicle

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizsystem für ein Fahrzeug, wobei das Heizsystem aus zumindest einem ersten Bauteil, welcher zumindest eine bewegte Oberfläche aufweist, gebildet ist und zumindest ein erstes Heizelement umfasst, welches durch ein Heizpolymer gebildet ist. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erwärmung von Luft in einem Fahrzeug.The present invention relates to a heating system for a vehicle, wherein the heating system is formed from at least one first component, which has at least one moving surface, and comprises at least a first heating element, which is formed by a heating polymer. Furthermore, the invention relates to a method for heating air in a vehicle.

Zur Erwärmung des Innenraums von Fahrzeugen, wird üblicherweise die Abwärme des Verbrennungsmotors, welcher das primäre Antriebsaggregat heute üblicher Fahrzeuge darstellt, genutzt. In bekannterWeise, weisen derartige Verbrennungsmotoren einen entsprechenden Kühlkreislauf auf. Ist die Betriebstemperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf erreicht, wird üblicherweise ein zusätzlicher Heizkreislauf freigegeben. Dieser zusätzliche Heizkreislauf kann überschüssige thermische Energie an jene Luft abgeben, welche dem Innenraum des Fahrzeuges zugeführt wird. Diese übliche Vorgangsweise weist jedoch jenen Nachteil auf, dass das Heizungssystem mit einer gewissen Trägheit behaftet ist. Insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen stellt sich erst mit einer gewissen Zeitverzögerung eine von Passagieren als entsprechend komfortabel empfundene Temperatur im Innenraum des Fahrzeuges ein.For heating the interior of vehicles, usually the waste heat of the internal combustion engine, which is the primary drive unit of conventional vehicles today, used. As is known, such internal combustion engines have a corresponding cooling circuit. If the operating temperature of the coolant is reached in the cooling circuit, usually an additional heating circuit is released. This additional heating circuit can deliver excess thermal energy to that air which is supplied to the interior of the vehicle. However, this usual procedure has the disadvantage that the heating system is subject to a certain inertia. Particularly at low outside temperatures, a passenger perceived as comfortably comfortable temperature in the interior of the vehicle only with a certain time delay.

In höheren Fahrzeugklassen, wird zur Überbrückung dieser Zeitverzögerung ein zusätzlicher Heizlüfter, üblicherweise unter Verwendung bekannter Heizwicklungen in Form von Glühdrähten, genutzt. Der Nachteil bei Zusatzeinrichtungen in dieser Bauform ist die bekannt schlechte Energieeffizienz und der damit verbundene schlechte Wirkungsgrad. Weiters werden durch den zusätzlichen Einbau derartiger Systeme zusätzliche Bauteilkosten verursacht.In higher vehicle classes, an additional heater fan, usually using known heating coils in the form of glow wires, is used to bridge this time delay. The disadvantage of additional devices in this design is the known poor energy efficiency and the associated poor efficiency. Furthermore, the additional installation of such systems causes additional component costs.

Auch finden derartige Heizsysteme beispielsweise in Elektrofahrzeugen Anwendung. Aufgrund des eben erwähnten, schlechten Wirkungsgrads kann es aber, je nach Witterung bzw. Außentemperatur, zur Minderung der Reichweite um bis zu 50 % kommen, wenn die für das Heizsystem genutzte Energie von den Antriebsbatterien zur Verfügung gestellt wird.Also find such heating systems, for example, in electric vehicles application. Due to the poor efficiency just mentioned, depending on the weather or the outside temperature, the range can be reduced by up to 50% if the energy used for the heating system is provided by the traction batteries.

Zur Umgehung dieser Nachteile, zeigt beispielsweise die DE 10 2013 100 653 A1 die Verwendung von mit Heizlack beschichteten Oberflächen. Diese sind im Innenraum der Fahrerkabine eines Flurförderers vorgesehen. In nachteiligerWeise kann es in diesem Zusammenhang zur Ausbildung einer isolierenden Grenzschicht an den beheizten Oberflächen kommen, wodurch sich der Wirkungsgrad entsprechend reduziert. Durch das Erwärmen verhältnismäßig große Oberflächen, ergibt sich im umgekehrten Sinn eine gewisse Trägheit, wenn die Temperatur als komfortabel empfunden, und eine Reduzierung der Heizleistung erwünscht wird.To circumvent these disadvantages, for example, DE 10 2013 100 653 A1 shows the use of surfaces coated with Heizlack. These are provided in the interior of the cab of a floor conveyor. Adversely, formation of an insulating boundary layer on the heated surfaces may occur in this connection, as a result of which the efficiency is correspondingly reduced. By heating relatively large surfaces, in the opposite sense, a certain inertia arises when the temperature feels comfortable, and a reduction in heating power is desired.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für optimalen Komfort der Fahrzeuginsassen bei möglichst geringem Energieverbrauch zu sorgen und dafür ein Heizsystem für Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide optimal comfort of the vehicle occupants with the lowest possible energy consumption and to provide a heating system for vehicles available.

Diese Aufgabe wird in Form eines Heizsystems dadurch gelöst, dass das erste Heizelement auf der zumindest einen bewegten Oberfläche angeordnet ist. Heizelemente in Form von Heizpolymeren erlauben nahezu augenblicklich die Abgabe von Wärmeenergie bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme. Das Anordnen an einer bewegten Oberfläche des Heizsystems, erlaubt einen verbesserten Wärmeübergang vom ersten Heizelement bzw. dem dafür genutzten Heizpolymer, auf das zu erwärmenden Medium.This object is achieved in the form of a heating system in that the first heating element is arranged on the at least one moving surface. Heating elements in the form of heating polymers allow almost instantaneous the release of heat energy with low power consumption. Arranging on a moving surface of the heating system, allows improved heat transfer from the first heating element or the heating polymer used for this, to the medium to be heated.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zumindest eine bewegte Oberfläche innerhalb eines Luftführungskanals angeordnet ist. Grundsätzlich finden Luftführungskanäle bereits weitläufig Verwendung in Fahrzeugen, wobei deren Aufgabe üblicherweise das Zuleiten bzw. Verteilen der Luft in den Fahrzeuginnenraum ist. Durch diese Anordnung wird der zu erwärmenden Luft unmittelbar im dafür vorgesehenen Verteilsystem Wärmeenergie zugeführt.In an advantageous embodiment, it is provided that the at least one moving surface is arranged within an air duct. In principle, air ducts are already widely used in vehicles, the task of which is usually to supply or distribute the air into the vehicle interior. By this arrangement, the heat to be heated is supplied directly in the dedicated distribution system thermal energy.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zumindest eine erste Bauteil mit der zumindest einen bewegten Oberfläche durch ein Gebläse mit zumindest einem Rotorblatt gebildet ist. Dadurch kann das ohnehin in Fahrzeugen vorgesehene Gebläse, welches üblicherweise dem Innenraum des Fahrzeuges Frischluft zuführt, dazu genutzt werden, vorbeiströmender Luft Wärmeenergie zuzuführen bzw. diese zu erwärmen.An advantageous embodiment of the invention provides that the at least one first component is formed with the at least one moving surface by a blower with at least one rotor blade. As a result, the blower provided in vehicles anyway, which usually supplies fresh air to the interior of the vehicle, can be used to supply thermal energy to or to heat up passing air.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die zumindest eine bewegte Oberfläche durch das zumindest eine Rotorblatt gebildet ist. Die Rotorblätter eines Gebläses, unabhängig von dessen Bauform, stellen eine möglichst große Oberfläche dar, über welche die entsprechende Wärmeenergie an das zu erwärmende Medium bzw. die vorbeiströmende Luft abgegeben werden kann.A further advantageous embodiment provides that the at least one moving surface is formed by the at least one rotor blade. The rotor blades of a fan, regardless of its design, provide as large a surface area over which the corresponding heat energy can be delivered to the medium to be heated or the passing air.

Besonders vorteilhaft kann weiters vorgesehen sein, dass das Heizsystem zumindest einen weiteren Bauteil mit zumindest einer unbewegten Oberfläche aufweist und zumindest ein weiteres Heizelement, welches durch ein Heizpolymer gebildet ist, auf der zumindest einen unbewegten Oberfläche angeordnet ist. Dies erlaubt es, die Oberfläche, über welche Wärmeenergie abgegeben werden kann, weiter zu erhöhen, um so den Wirkungsgrad entsprechend zu steigern.Particularly advantageously, it can further be provided that the heating system has at least one further component with at least one stationary surface and at least one further heating element, which is formed by a heating polymer, is arranged on the at least one non-moving surface. This makes it possible to further increase the surface area over which heat energy can be released so as to correspondingly increase the efficiency.

In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass der zumindest eine weitere Bauteil durch einen Luftführungskanal gebildet ist und die zumindest eine unbewegte Oberfläche durch die In nenseite des Luftführungskanal ausgebildet ist. Derartige Luftführungskanäle erhalten auf diese Weise die zusätzliche Funktion, hindurchströmender Luft Wärmeenergie zuzuführen.It is advantageously provided that the at least one further component is formed by an air duct and the at least one stationary surface is formed by the nenseite in the air duct. Such air ducts obtained in this way the additional function to supply heat flowing through the air.

Vorteilhaft ist weiters vorgesehen, dass die zumindest eine bewegte Oberfläche innerhalb des Luftführungskanal angeordnet ist. Dies erlaubt es, beispielsweise Luft die der bewegten Oberfläche zugeführt wird, bereits vorzuwärmen bzw. die Temperatur der Luft, welche die bewegte Oberfläche bereits überstrichen hat, nachträglich weiter zu erhöhen oder aufrecht zu erhalten.Advantageously, it is further provided that the at least one moving surface is arranged within the air duct. This makes it possible, for example, to preheat air supplied to the moving surface, or to subsequently increase or maintain the temperature of the air which has already swept over the moving surface.

Weiters wird die Aufgabe, für optimalen Komfort der Fahrzeuginsassen bei möglichst geringem Energieverbrauch zu sorgen, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst. Es handelt sich um ein Verfahren zur Erwärmung von Luft innerhalb eines Fahrzeuges mit einem Heizsystem mit zumindest einem ersten Bauteil, welcher zumindest eine bewegte Oberfläche aufweist. Dabei wird zumindest ein erstes Heizelement genutzt, welches durch ein Heizpolymer gebildet wird, wobei das erste Heizelement auf die zumindest eine bewegte Oberfläche aufgebracht wird und die Luft bei Kontakt mit der bewegten Oberfläche erwärmt wird. Ein erstes Heizelement in Form eines Heizpolymers erlaubt nahezu augenblicklich die Abgabe von Wärmeenergie bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme. Wird ein derartiges Heizelement an einer bewegten Oberfläche des Heizsystems angeordnet, erlaubt dies einen verbesserten Wärmeübergang vom ersten Heizelement auf das zu erwärmenden Medium.Furthermore, the task of ensuring optimum comfort of the vehicle occupants with the lowest possible energy consumption is achieved by a method according to the invention. It is a method for heating air within a vehicle with a heating system having at least a first component, which has at least one moving surface. In this case, at least a first heating element is used, which is formed by a heating polymer, wherein the first heating element is applied to the at least one moving surface and the air is heated in contact with the moving surface. A first heating element in the form of a heating polymer allows almost instantaneous the release of heat energy with low power consumption. If such a heating element is arranged on a moving surface of the heating system, this allows an improved heat transfer from the first heating element to the medium to be heated.

Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass die Luft an zumindest einem weiteren Heizelement auf einer unbewegten Oberfläche eines weiteren Bauteils des Heizsystems erwärmt wird. Dies erlaubt es, die Oberfläche, über welche Wärmeenergie abgegeben werden kann, weiter zu erhöhen. Dadurch wird wiederum der Wirkungsgrad des Heizsystems in positiver Weise beeinflusst.Advantageously, it may be provided that the air is heated at least one further heating element on a stationary surface of another component of the heating system. This makes it possible to further increase the surface over which heat energy can be released. This in turn affects the efficiency of the heating system in a positive way.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigtThe subject invention will be explained in more detail below with reference to Figures 1 to 3, which show by way of example, schematically and not by way of limitation advantageous embodiments of the invention. It shows

Fig. 1 eine vorteilhafte Ausgestaltung des Heizsystems eines Fahrzeuges,1 shows an advantageous embodiment of the heating system of a vehicle,

Fig.2 eine Ausgestaltung unter Nutzung weiterer Heizelemente,2 shows an embodiment using further heating elements,

Fig.3 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Kombination erster und weiterer Heizelemente.3 shows a particularly advantageous embodiment of the combination of first and further heating elements.

Unter Heizsystem im Sinne der Erfindung ist vorrangig jenes System zu verstehen, welches zur Steigerung des Komforts der sich im Fahrzeug befindlichen Personen beiträgt. Grund sätzlich ist das beschriebene Heizsystem jedoch auch durchaus für andere Bereiche eines Fahrzeuges geeignet. In diesem Zusammenhang ist lediglich beispielhaft ein Heizsystem denkbar, welches bei Verwendung flüssiger Kraftstoffe für eine gesicherte Treibstoffversorgung bei besonders niedrigen Außentemperaturen sorge trägt. Auch das Temperieren von Batteriesystemen von Elektrofahrzeugen, ist mit dem beschriebenen Heizsystem denkbar. Wird in weiterer Folge vom Fahrzeuginnenraum gesprochen, ist darunter jedoch primär, aber nicht einschränkend, jener Raum zu verstehen, innerhalb dessen sich Personen bzw. Passagiere aufhalten können.For the purposes of the invention, heating system is to be understood primarily as the system which contributes to increasing the comfort of the persons in the vehicle. In principle, however, the heating system described is also quite suitable for other areas of a vehicle. In this context, by way of example only, a heating system is conceivable which, when using liquid fuels for a secure fuel supply at particularly low outside temperatures worry. The temperature control of battery systems of electric vehicles is conceivable with the described heating system. However, if the interior of the vehicle is subsequently referred to, this is primarily, but not by way of limitation, the space within which persons or passengers can stay.

Auch die Bezeichnung „Fahrzeug“ ist dabei in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Neben Kraftfahrzeugen wie PKWs, LKWs, diverse Nutz- und Sonderfahrzeuge, Baumaschinen und ähnliche, sind auch Schienenfahrzeuge bzw. gleisgebundene Fahrzeuge, Luft und Wasserfahrzeuge dabei nicht ausgeschlossen. Die Art des primären Antriebs des entsprechenden Fahrzeuges, ist für die Verwendung des erfindungsgemäßen Heizsystems dabei nicht von Relevanz.The term "vehicle" is to understand in any way limiting. In addition to motor vehicles such as cars, trucks, various commercial and special vehicles, construction machinery and the like, rail vehicles or track-bound vehicles, air and water vehicles are not excluded. The type of primary drive of the corresponding vehicle is not relevant to the use of the heating system according to the invention.

Wie bereits einleitend beschrieben, wird zur Erwärmung des Innenraums von Fahrzeugen deren Antrieb durch eine Verbrennungskraftmaschine erfolgt, üblicherweise die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine genutzt. Wie bereits erwähnt ist die Trägheit des Heizsystems einer der Nachteile dieses weit verbreiteten Systems. Um diesen Nachteil nicht in Kauf nehmen zu müssen, bzw. auch ein energieeffizientes Heizsystem für Elektrofahrzeuge zur Verfügung stellen zu können, befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem alternativen Heizsystem zur Erwärmung von Luft innerhalb eines Fahrzeuges.As already described in the introduction, to heat the interior of vehicles whose drive is effected by an internal combustion engine, usually the waste heat of the internal combustion engine is used. As already mentioned, the inertia of the heating system is one of the disadvantages of this widely used system. In order not to have to accept this disadvantage, or to provide an energy-efficient heating system for electric vehicles, the present invention is concerned with an alternative heating system for heating air within a vehicle.

Figur 1 zeigt lediglich schematisch eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Heizsystems. Das Heizsystem besteht aus zumindest einem ersten Bauteil 1, welcher zumindest eine bewegte Oberfläche 2 aufweist. Weiters umfasst das Heizsystem zumindest ein erstes Heizelement 3, welches durch ein Heizpolymer gebildet ist.Figure 1 shows only schematically a possible embodiment of the heating system according to the invention. The heating system consists of at least one first component 1, which has at least one moving surface 2. Furthermore, the heating system comprises at least a first heating element 3, which is formed by a heating polymer.

Heizpolymere, welche üblicherweise auch als Heizlacke bezeichnet werden, wandeln elektrische Energie in Wärme um. Bekanntermaßen handelt es sich bei Heizpolymeren, um elektrisch leitfähige Beschichtungen bzw. Lacke, welche üblicherweise über eine entsprechende Kontaktierung mit elektrischer Energie versorgt werden. Wird über die Kontaktierung eine elektrische Spannung an das Heizpolymer angelegt, wirkt die Heizpolymerschicht wie ein ohmscherWiderstand. Auf diese Weise, wird eine Form einer elektrischen Widerstandsheizung realisiert, welche ähnlich einem Farbauftrag auf beliebige Oberflächen applizierbar ist. Vorteilhafter Weise erlauben derartige Heizpolymere, sobald sie mit elektrischer Energie versorgt werden, nahezu augenblicklich die Abgabe von Wärmeenergie, bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme. Weiters ist das Aufbringen derartiger Heizpolymere auf unter schiedlichst geformten Oberflächen besonders einfach zu bewerkstelligen. Verarbeitungstechniken wie sie beispielsweise bei Farbaufträgen hinreichend bekannt sind, sind auch im Zusammenhang mit dem Aufträgen von Heizpolymeren nutzbar. Dadurch ergibt sich in Hinsicht auf Kosten und Wirtschaftlichkeit ein entscheidender Vorteil, beispielsweise gegenüber dem Verlegen von Heiz- bzw. Glühdrähten.Heating polymers, which are commonly referred to as heating coatings, convert electrical energy into heat. As is known, heating polymers are electrically conductive coatings or lacquers, which are usually supplied with electrical energy via a corresponding contacting. If an electrical voltage is applied to the heating polymer via the contacting, the heating polymer layer acts as an ohmic resistance. In this way, a form of electrical resistance heating is realized which can be applied to any surface similar to an application of paint. Advantageously, such heating polymers, once they are supplied with electrical energy, almost instantaneously allow the release of heat energy, while low power consumption. Furthermore, the application of such heating polymers on under differently shaped surfaces is particularly easy to accomplish. Processing techniques such as are well known, for example, in paint applications are also useful in connection with the orders of heating polymers. This results in terms of cost and efficiency, a decisive advantage, for example, compared to the laying of heating or glow wires.

Als ersten Bauteil 1, welcher zumindest eine bewegte Oberfläche 2 aufweist, kommen unterschiedliche Bauelemente bzw. Mechanismen infrage. In der in Figur 1 dargestellten, vorteilhaften Ausgestaltung wird der zumindest eine erste Bauteil 1 durch ein Gebläse 4 gebildet. Natürlich können dazu auch andere Anordnungen in Betracht gezogen werden, beispielsweise sind bewegliche Fächersysteme, Lamellen oder Membranen denkbar, welche mittels entsprechender Antriebe und dazugehörigen Steuerungen bedarfsweise in Bewegung versetzt werden.As the first component 1, which has at least one moving surface 2, different components or mechanisms come into question. In the advantageous embodiment shown in FIG. 1, the at least one first component 1 is formed by a fan 4. Of course, other arrangements can be considered, for example, movable fan systems, fins or membranes are conceivable, which are required by means of appropriate drives and associated controls in motion.

Im Zusammenhang mit den eben genannten, unterschiedlichen Bauelementen bzw. Mechanismen, welche, neben vielen anderen, als erster Bauteil 1 infrage kommen, wird klar, dass die zugehörige bewegte Oberfläche 2 auch unterschiedliche Arten der Bewegung ausführen kann. Beispielsweise sind neben einer rotierenden Bewegung auch schwingende bzw. oszillierende Bewegungen denkbar.In connection with the above-mentioned, different components or mechanisms, which, among many others, come as a first component 1 in question, it is clear that the associated moving surface 2 can also perform different types of movement. For example, oscillating or oscillating movements are conceivable in addition to a rotating movement.

Das in Figur 1 beispielhaft dargestellte Gebläse 4, ist lediglich schematisch und nicht einschränkend als Axialventilator dargestellt. In bekannterWeise kann ein Gebläse 4 jedoch auch durch davon abweichenden Varianten, beispielsweise durch Radialgebläse, gebildet werden. Ein derartiges Gebläse 4 weist grundsätzlich bewegte Teile, üblicherweise in Form eines Rotors auf. Ein derartiger Rotor besteht gewöhnlich aus einer Nabe 9 und zumindest einem, darauf angeordneten Rotorblatt 5, dessen Oberflächen entsprechende bewegte Oberflächen 2 bilden. Wie in Figur 1 erkennbar ist, ist erfindungsgemäß das erste Heizelement 3 bzw. das Heizpolymer auf zumindest einer dieser bewegten Oberflächen 2 angeordnet.The fan 4 exemplified in Figure 1, is shown only schematically and not limiting as an axial fan. However, in a known way, a blower 4 can also be formed by deviating variants, for example by radial blowers. Such a fan 4 basically has moving parts, usually in the form of a rotor. Such a rotor usually consists of a hub 9 and at least one rotor blade 5 arranged thereon, the surfaces of which form corresponding moving surfaces 2. As can be seen in FIG. 1, according to the invention the first heating element 3 or the heating polymer is arranged on at least one of these moving surfaces 2.

Die zuvor erwähnte, nicht weiter dargestellte Kontaktierung des Heizpolymers bzw. des Heizelements 3 auf der bewegten Oberfläche 2, kann beispielsweise über Schleifkontakte oder auf induktive Weise erfolgen.The aforementioned, not shown contacting of the heating polymer or the heating element 3 on the moving surface 2, for example, via sliding contacts or in an inductive manner.

Als bewegte Oberflächen 2 bietet sich im in Figur 1 dargestellten Fall beispielsweise die rotierende Oberfläche der Nabe 9 an. In vorteilhafter Weise wird bei Verwendung eines Gebläses 4 die zumindest eine bewegte Oberfläche 2, jedoch durch zumindest ein Rotorblatt 5 gebildet. Wie ebenfalls in Figur 1 schematisch erkennbar ist, ist das Gebläse 4 und somit die zumindest eine bewegte Oberfläche 2 innerhalb eines Luftführungskanals 10 angeordnet.In the case illustrated in FIG. 1, for example, the rotating surface of the hub 9 is suitable as moving surfaces 2. When using a blower 4, the at least one moving surface 2 is advantageously formed by at least one rotor blade 5. As can also be seen schematically in FIG. 1, the blower 4 and thus the at least one moving surface 2 are arranged within an air duct 10.

Derartige Luftführungskanäle finden weitläufig Verwendung in Fahrzeugen, wobei durch diese die Luft in den Fahrzeuginnenraum geführt wird. Durch die Anordnung der bewegten Oberfläche auf welcher das Heizelement 3 angeordnet ist, wird der zu erwärmenden Luft unmittelbar im dafür vorgesehenen Verteilsystem Wärmeenergie zugeführt.Such air ducts are widely used in vehicles, through which the air is guided into the vehicle interior. The arrangement of the moving surface on which the heating element 3 is arranged, the heat to be heated is supplied directly in the dedicated distribution system thermal energy.

Natürlich ist es von Vorteil, sollte ein Gebläse 4 mehrere Rotorblätter 5 aufweisen, möglichst viele bzw. alle Rotorblätter 5 als bewegte Oberflächen 2 im erfindungsgemäßen Sinn zu nutzen. Die Rotorblätter 5 eines Gebläses 4, unabhängig von dessen Bauform, stellen eine möglichst große Oberfläche dar, über welche die entsprechende Wärmeenergie an das zu erwärmende Medium bzw. die vorbeiströmende Luft abgegeben werden kann. Entgegen der Darstellung in Figur 1 ist es daher durchaus möglich, die gesamte Fläche eines Rotorblattes 5 mit einem Heizelement 3 bzw. einem Heizpolymerzu versehen.Of course, it is advantageous if a fan 4 has a plurality of rotor blades 5 to use as many or all rotor blades 5 as moving surfaces 2 in the sense of the invention. The rotor blades 5 of a fan 4, regardless of its design, represent the largest possible surface over which the corresponding heat energy can be delivered to the medium to be heated or the air flowing past. Contrary to the illustration in FIG. 1, it is therefore entirely possible to provide the entire surface of a rotor blade 5 with a heating element 3 or a heating polymer.

Selbstverständlich ist, wie in Figur 1 schematisch angedeutet, auch eine Kombination möglich bei der sowohl die Oberfläche eines Rotorblattes 5 als auch die Oberfläche der Nabe 9 als erfindungsgemäße, bewegte Oberfläche 2 genutzt wird.Of course, as schematically indicated in Figure 1, a combination is possible in which both the surface of a rotor blade 5 and the surface of the hub 9 as inventive, moving surface 2 is used.

Das Anordnen an einer bewegten Oberfläche 2 des Heizsystems, erlaubt einen verbesserten Wärmeübergang vom ersten Heizelement 3 bzw. dem dafür genutzten Heizpolymer, auf das zu erwärmenden Medium. Dadurch, dass infolge das erste Heizelement 3 bewegt angeordnet ist und die Luft bei Kontakt mit der bewegten Oberfläche 2 erwärmt wird, kommt es direkt am ersten Heizelement 3 zwangsläufig zum Effekt der erzwungenen Konvektion. Da diese bekanntermaßen eine wirkungsvolle Variante der Abführung von Wärme darstellt, kann die vom ersten Heizelement 3 bzw. dem Heizpolymer abgegebene Wärmeenergie besonders gut an die zu erwärmende Luft abgegeben werden. Im Vergleich zu einem üblichen Heizlüfter, bei welchem ein Ventilator und klassische Heiz- bzw. Glühdrähte genutzt werden, ergibt sich eine wesentlich bessere thermische Durchmischung der erwärmten Luft. Dadurch, dass das wärmeabgebende erste Heizelement 3 selbst bewegt wird, wird zusätzlich das Ausbilden von Grenzschichten auf ein Minimum reduziert. Derartige Grenzschichten können sich gegebenenfalls auf Oberflächen bilden, als isolierende Luftpolster wirken und einen entsprechenden Wärmestau bewirken. Dies hat zur Folge, dass die gebildete Wärmeenergie nicht optimal abgegeben werden kann. Zur Verringerung eines derartigen, isolierenden Luftpolsters trägt, bei unbewegten Oberflächen, üblicherweise schon die natürliche Konvektion bei. Die Bildung derartiger isolierender Grenzschichten wird jedoch infolge von erzwungener Konvektion an bewegten Oberflächen 2 noch wirkungsvoller vermieden. Dies erlaubt eine optimale Abgabe der Wärmeenergie an die zu erwärmende Luft.Arranging on a moving surface 2 of the heating system allows improved heat transfer from the first heating element 3 or the heating polymer used therefor, to the medium to be heated. Characterized in that due to the first heating element 3 is arranged to move and the air is heated in contact with the moving surface 2, it comes directly to the first heating element 3 inevitably to the effect of forced convection. Since this is known to be an effective variant of the removal of heat, the heat energy emitted by the first heating element 3 or the heating polymer can be delivered particularly well to the air to be heated. In comparison to a conventional fan heater, in which a fan and classic heating or glow wires are used, there is a much better thermal mixing of the heated air. In addition, by moving the heat-emitting first heating element 3 itself, the formation of boundary layers is reduced to a minimum. Such boundary layers may optionally form on surfaces, act as insulating air cushion and cause a corresponding heat accumulation. This has the consequence that the heat energy formed can not be delivered optimally. In order to reduce such an insulating air cushion, the natural convection usually contributes to immobile surfaces. However, the formation of such insulating boundary layers is more effectively avoided due to forced convection on moving surfaces 2. This allows optimal delivery of heat energy to the air to be heated.

Dadurch, dass das Heizelement 3 auf einer bewegten Oberfläche 2 angeordnet ist, ergibt sich auch eine geringere Trägheit des Heizsystems, wenn die weitere Wärmezufuhr uner wünscht ist. Wird das Heizelement 3 bzw. der Heizpolymer nicht weiter, wie zuvor beschrieben, mit elektrischer Energie versorgt, wird auch die Wärmezufuhr, aufgrund geringster Abkühlzeiten, nahezu augenblicklich unterbunden. Dies erlaubt somit ein sehr gezieltes und gut regelbares Heizen.The fact that the heating element 3 is arranged on a moving surface 2, also results in a lower inertia of the heating system, when the further heat supply is uner wished. If the heating element 3 or the heating polymer does not continue to be supplied with electrical energy as described above, the heat supply, due to the shortest cooling times, is prevented almost instantaneously. This allows a very targeted and well regulated heating.

Je nach Größe des verwendeten Gebläses 4 bzw. der Größe eines jeweiligen Rotorblattes 5, kann es zu einem weiteren Effekt kommen. Infolge der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten an radial unterschiedlichen Positionen des Rotorblattes 5, stellen sich unterschiedliche Temperaturen am darauf applizierten ersten Heizelement 3 ein. Aufgrund der größten Umfangsgeschwindigkeit an den radial äußersten Punkten des Rotorblattes 5, wird an diesen Stellen die Wärmeenergie am schnellsten bzw. am stärksten abgeführt. Je nach Größe des Rotorblattes 5 kann dies zu einer ungünstigen, mechanischen Belastung des Rotorblattes 5, aufgrund unterschiedlicher thermischer Belastungen führen. Und derartige Effekte bzw. ungünstige Wärmespannungen zu vermeiden, kann vorgesehen sein, durch entsprechende konstruktive Maßnahmen diese Unterschiede zu reduzieren bzw. gänzlich zu vermeiden. Mögliche Maßnahmen können darin bestehen, die Schichtdicke, und somit den zuvor erwähnten ohmschen Widerstand des Heizpolymers, zu variieren. Wie ebenfalls bereits erwähnt, wird das erste Heizelement 3 bzw. das Heizpolymer über eine entsprechende Kontaktierung mit Energie versorgt. Auch das Variieren der Abstände einzelner Kontakte kann genutzt werden um derartige Nachteile zu kompensieren.Depending on the size of the blower 4 used or the size of a respective rotor blade 5, there may be a further effect. As a result of the different peripheral speeds at radially different positions of the rotor blade 5, different temperatures are set on the first heating element 3 applied thereto. Due to the largest peripheral speed at the radially outermost points of the rotor blade 5, the heat energy is dissipated at these points the fastest or most strongly. Depending on the size of the rotor blade 5, this can lead to an unfavorable mechanical load of the rotor blade 5, due to different thermal loads. And to avoid such effects or unfavorable thermal stresses can be provided to reduce these differences by appropriate design measures or to avoid altogether. Possible measures may be to vary the layer thickness, and thus the aforementioned ohmic resistance of the heating polymer. As already mentioned, the first heating element 3 or the heating polymer is supplied with energy via a corresponding contact. Also, varying the distances of individual contacts can be used to compensate for such disadvantages.

Zusätzlich zu der eben beschriebenen Variante, kann das Heizsystem zumindest einen weiteren Bauteil 6 mit zumindest einer unbewegten Oberfläche 7 aufweisen. Dabei kann zumindest ein weiteres Heizelement 8, welches durch ein Heizpolymer gebildet ist, auf der zumindest einen unbewegten Oberfläche 7 angeordnet sein.In addition to the variant just described, the heating system can have at least one further component 6 with at least one stationary surface 7. In this case, at least one further heating element 8, which is formed by a heating polymer, may be arranged on the at least one stationary surface 7.

Figur 2 zeigt dazu den Innenraum eines Fahrzeuges. Wie lediglich beispielhaft in Figur 2 dargestellt wird, kann der weitere Bauteil 6 beispielsweise durch Teile der Innenverkleidung des Fahrzeugs gebildet werden, also unbewegte Oberflächen 7, welche dem Fahrgast zugewandt sind. Natürlich können in diesem Zusammenhang eine beliebige Anzahl verschiedenster unbewegter Oberflächen 7 im Innenraum des Fahrzeuges genutzt werden. Dabei kommen beispielsweise Türverkleidungen, Armaturenbrett, Oberflächen im Fußbereich und dergleichen infrage.Figure 2 shows the interior of a vehicle. As shown only by way of example in FIG. 2, the further component 6 can be formed, for example, by parts of the interior lining of the vehicle, that is to say stationary surfaces 7, which face the passenger. Of course, any number of different stationary surfaces 7 in the interior of the vehicle can be used in this context. In this case, for example, door panels, dashboard, surfaces in the foot area and the like in question.

Eine derartige Ergänzung des zuvor beschriebenen Heizsystems verhindert, dass ein Großteil der an der zumindest einen bewegten Oberfläche 2 bzw. dem daran angeordneten ersten Heizelement 3 erwärmten Luft, seine Wärmeenergie umgehend an Oberflächen des Fahrzeuginnenraums abgibt, welche eine niedrigere Temperatur als die erwärmte Luft aufweisen. Ein derartiger, negativer Effekt würde sich beispielsweise ergeben, wenn ein über längerenSuch a supplement to the above-described heating system prevents a majority of the air heated at the at least one moving surface 2 and the first heating element 3 disposed therefrom from dissipating its heat energy immediately to surfaces of the vehicle interior having a lower temperature than the heated air. Such a negative effect would arise, for example, if one over longer

Zeitraum, bei niedrigen Außentemperaturen, abgestelltes Fahrzeug in Betrieb gesetzt wird. Zwar würde durch das bisher beschriebene Heizsystem ein Zuführen von erwärmter Luft ohne nennenswerter Zeitverzögerung, also Vorwärmzeit, ermöglicht werden, jedoch würde sich das Komfortempfinden wiederum stark zeitverzögert einstellen. Grund dafür ist, wie erwähnt, dass die Wärmeenergie im ersten Schritt lediglich an die Oberflächen im Innenraum des Fahrzeuges abgegeben wird, deren Temperatur unterhalb jener der Luft liegt, welche durch das erste Heizelement 3 erwärmten wurde.Period, at low outside temperatures, parked vehicle is put into operation. Although it would be possible by the heating system described so far a supply of heated air without appreciable time delay, ie preheating, but the comfort feeling would again turn strongly delayed. Reason for this is, as mentioned, that the heat energy is given in the first step only to the surfaces in the interior of the vehicle whose temperature is below that of the air, which was heated by the first heating element 3.

Weiters ist zu beachten, dass mit größerer Oberfläche, welche durch das erste bzw. weitere Heizelement 3, 8 gebildet wird, die Menge an zuzuführen Energie, bei gleichem Komfortempfinden sinkt. Dieser Effekt ist auch der Heizsystemen für Gebäude im Zusammenhang mit Fußboden- oder Wandheizungen hinlänglich bekannt. Ist das erfindungsgemäße Heizsystem also durch zumindest eine zusätzliche, wärmeabgebende, unbewegte Oberfläche 7 und einem daran angebrachten weiteren Heizelement 8 an welchem die Luft erwärmt wird ergänzt, wird der positive Effekt des vorliegenden Heizungssystems weiter verbessert.Furthermore, it should be noted that with a larger surface, which is formed by the first or further heating element 3, 8, the amount of energy to be supplied, with the same sense of comfort decreases. This effect is also well known for heating systems for buildings in connection with floor or wall heating. Thus, if the heating system according to the invention is supplemented by at least one additional, heat-emitting, stationary surface 7 and a further heating element 8 mounted thereon on which the air is heated, the positive effect of the present heating system is further improved.

Entgegen der mit Figur 2 gewählten Darstellung, können auch Bauteile, welche die Luft auf ihrem Weg passieren muss bis sie letztlich dem Innenraum des Fahrzeuges zugeführt wird, dazu geeignet sein, eine entsprechende, unbewegte Oberfläche 7 zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise können unbewegte Oberflächen 7 einer für das Fahrzeug vorgesehenen Klimaanlage bzw. deren Wärmetauscher vorgesehen sein.Contrary to the representation chosen with FIG. 2, components which the air has to pass on its way until it is ultimately supplied to the interior of the vehicle may also be suitable for providing a corresponding, non-moving surface 7. For example, stationary surfaces 7 of an air conditioning system provided for the vehicle or its heat exchanger may be provided.

In diesem Zusammenhang, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der zumindest eine weitere Bauteil 6 durch einen Luftführungskanal 10 gebildet ist und die zumindest eine unbewegte Oberfläche 7 durch die Innenseite des Luftführungskanal 10 ausgebildet ist. Durch eine derartige Auswahl einer unbewegten Oberfläche 7 mit einem weiteren Heizelement 8, lässt sich die Energieeffizienz weiter erhöhen. Luft, welche ohnehin durch einen Luftführungskanal 10 geleitet und letztlich dem Fahrzeuginnenraum zu geführt wird, kann auf diese Weise zusätzliche Wärmeenergie zugeführt werden. Ein bereits ohnehin im Zusammenhang mit der Luftzuführung vorgesehener Bauteil, erhält auf diese Weise eine zusätzliche Funktion.In this context, it may be advantageously provided that the at least one further component 6 is formed by an air duct 10 and that at least one stationary surface 7 is formed through the inside of the air duct 10. By such a selection of a non-moving surface 7 with a further heating element 8, the energy efficiency can be further increased. Air, which is anyway passed through an air duct 10 and ultimately fed to the vehicle interior, additional heat energy can be supplied in this way. An already provided in any case in connection with the air supply component, receives in this way an additional function.

Figur 3 zeigt in schematischer Weise eine besonders vorteilhafte Anordnung. Dabei ist die zumindest eine bewegte Oberfläche 2 innerhalb des Luftführungskanals 10 angeordnet. Die bewegte Oberfläche 2 ist wieder durch die Rotorblätter 5 des zuvor beschriebenen Gebläses 4 gebildet, auf welchen das ersten Heizelement 3 angeordnet ist. Luft strömt durch den Luftführungskanal 10, wobei die Strömungsrichtung durch den in Figur 3 erkennbaren Pfeil gekennzeichnet ist. Ist das zuvor erwähnte weitere Heizelement 8, vom Gebläse 4 aus gesehen, stromaufwärts in einem ersten Bereich 101 des Luftführungskanals 10 angeordnet, ist es dadurch möglich Luft, welche in weiterer Folge dem ersten Heizelement 3 zugeführt wird, bereits vorzuwärmen. Lediglich beispielhaft zeigt Figur 3 auch ein weiteres Heizelement 8 welches vom Gebläse 4 aus gesehen, stromabwärts in einem zweiten Bereich 102 des Luftführungskanals 10 angeordnet ist. Durch dieses, stromabwärts angeordnete weitere Heizelement 8 kann verhindert werden, dass Luft, welche durch das erste Heizelement 3 bereits erwärmt wurde, auf dem Weg zum Innenraum des Fahrzeuges wieder abkühlt.FIG. 3 shows, in a schematic way, a particularly advantageous arrangement. In this case, the at least one moving surface 2 is arranged within the air duct 10. The moving surface 2 is again formed by the rotor blades 5 of the previously described fan 4, on which the first heating element 3 is arranged. Air flows through the air duct 10, wherein the flow direction is indicated by the arrow visible in Figure 3. If the aforementioned further heating element 8, viewed from the blower 4, is arranged upstream in a first region 101 of the air duct 10, it is thereby possible to preheat air, which is subsequently supplied to the first heating element 3. By way of example only, FIG. 3 also shows a further heating element 8 which, viewed from the blower 4, is arranged downstream in a second region 102 of the air duct 10. By this, downstream arranged further heating element 8 can be prevented that air, which was already heated by the first heating element 3, cools again on the way to the interior of the vehicle.

Selbstverständlich ist eine Kombination der bereits beschriebenen Varianten ebenfalls denkbar, um die Vorteile des beschriebenen Heizsystems optimal nutzen zu können.Of course, a combination of the variants already described is also conceivable in order to make optimum use of the advantages of the described heating system.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es somit optimalen Komfort der Fahrzeuginsassen bei möglichst geringem Energieverbrauch zu gewährleisten.The present invention thus allows optimal comfort of the vehicle occupants to ensure the lowest possible energy consumption.

Claims

Heating system for a vehicle, wherein the heating system of at least a first component (1), which has at least one moving surface (2) is formed, and at least a first heating element (3), which is formed by a heating polymer, characterized in that the first heating element (3) is arranged on the at least one moving surface (2).

2. Heating system according to claim 1, characterized in that the at least one moving surface (2) within an air duct (10) is arranged.

3. Heating system according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one first component (1) with the at least one moving surface (2) by a blower (4) with at least one rotor blade (5) is formed.

4. Heating system according to claim 3, characterized in that the at least one moving surface (2) is formed by the at least one rotor blade (5).

5. Heating system according to claim 1, characterized in that the heating system has at least one further component (6) with at least one stationary surface (7) and at least one further heating element (8), which is formed by a heating polymer, on the at least one stationary Surface (7) is arranged.

6. Heating system according to claim 5, characterized in that the at least one further component (6) is formed by an air duct (10) and the at least one stationary surface (7) through the inside of the air duct (10) is formed.

7. Heating system according to claim 6, characterized in that the at least one moving surface (2) within the air duct (10) is arranged.

8. A method for heating air within a vehicle with a heating system having at least a first component (1), which at least one moving surface (2), wherein at least one heating element (3) is used, which is formed by a heating polymer, characterized characterized in that the heating element (3) is applied to the at least one moving surface (2) and the air is heated in contact with the moving surface (2).

9. The method according to claim 8, characterized in that the air is heated at least one further heating element (8) on a non-moving surface (7) of another component (6) of the heating system.