熱交換裝置和加熱裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱交換裝置(12、90)，尤其涉及用于汽車的加熱裝置(10)的熱交換裝置(12、90)，具有：殼體(30)，其內(nèi)部設(shè)有至少一個流體通道(46、52、62、66、108、111、113、116)，該流體通道具有流體入口(14、93)和流體出口(16、94)；產(chǎn)生交變磁場的元件(32)；以及至少一個由流體繞其單側(cè)或雙側(cè)環(huán)流的、優(yōu)選金屬制成的面加熱元件(24、26、28、91、95、101)，其中，設(shè)置有至少一個另外的面加熱元件(28、91)，以將至少一個流體通道(66、116)分隔為多個子通道(70a、70b)。本實用新型還涉及一種具有熱交換裝置(12、90)的加熱裝置(10)。
【專利說明】熱交換裝置和加熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于加熱裝置的熱交換裝置以及一種加熱裝置，尤其涉及一 種用于汽車的加熱裝置和熱交換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 加熱裝置在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。因此已經(jīng)存在空氣側(cè)加熱裝置，其具有所謂的 PTC加熱元件，該加熱元件被通電并因此進(jìn)行加熱。熱量通過空氣側(cè)的、與PTC加熱元件接 觸的薄片傳遞到循環(huán)空氣中。但這些加熱裝置的構(gòu)造與液態(tài)介質(zhì)所需的構(gòu)造基本不同。
[0003] 用于液態(tài)介質(zhì)的加熱裝置設(shè)置有封閉的殼體，所述殼體設(shè)置有流體通道，該流體 通道具有流體入口和流體出口，其中借助PTC元件加熱的加熱元件伸入該殼體中。
[0004] 從 申請人:的未公開的專利申請中已知一種具有殼體的加熱裝置，該殼體內(nèi)設(shè)有流 體通道，該流體通道具有流體入口和流體出口，其中在該殼體中設(shè)有產(chǎn)生交變磁場的元件， 該元件通過至少一個壁與流體通道密封隔開，其中設(shè)置有至少一個金屬的面加熱元件，它 可通過交變磁場來加熱，其中該至少一個面加熱元件設(shè)置在流體通道中。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的目的是，提供一種比現(xiàn)在技術(shù)更好的加熱裝置，其中優(yōu)化了對流動 流體的加熱。
[0006] 上述目的通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)。
[0007] -種熱交換裝置，尤其用于汽車的加熱裝置的熱交換裝置，具有：殼體，其內(nèi)部設(shè) 有至少一個流體通道，該流體通道具有流體入口和流體出口；產(chǎn)生交變磁場的元件；以及 至少一個由流體繞其單側(cè)或雙側(cè)環(huán)流的、優(yōu)選金屬制成的面加熱元件，其中設(shè)置有另外的 面加熱元件，以以將至少一個流體通道分隔為多個子通道。該至少一個面加熱元件和另外 的面加熱元件通過交變磁場加熱，并且能夠把它們的熱量排放到環(huán)繞該至少一個面加熱元 件和另外的面加熱元件流動的流體中。產(chǎn)生交變磁場的元件優(yōu)選通過壁與流體密封隔離， 并因此設(shè)置在流體通道以及流經(jīng)流體通道的流體之外。該至少一個面加熱元件和另外的面 加熱元件設(shè)置在流體通道中，其中實現(xiàn)了電力系統(tǒng)（產(chǎn)生交變磁場的元件、面加熱元件）的 電氣隔離。除了該至少一個面加熱元件以外，該另外的面加熱元件也可接收交變磁場產(chǎn)生 的部分熱功率。該至少一個面加熱元件優(yōu)選是設(shè)置在產(chǎn)生交變磁場的元件內(nèi)部的第一面加 熱元件。該產(chǎn)生交變磁場的元件優(yōu)選是感應(yīng)線圈。
[0008] 優(yōu)選地，在產(chǎn)生交變磁場的元件之外設(shè)置有第二面加熱元件。另外的面加熱元件 優(yōu)選設(shè)置為直接與該第二面加熱元件鄰接。它尤其優(yōu)選設(shè)置在第二面加熱元件之外。因此， 為流體提供了四個流體通道。
[0009] 第二面加熱元件和該另外的面加熱元件優(yōu)選相接觸，因此熱功率密度 (Heizleistungsdichte)可按每個面加熱元件進(jìn)行分散，并因此被降低。尤其可優(yōu)化第二面 加熱元件的熱功率密度。
[0010] 尤其有利的是，第四個外部流體通道被劃分為兩個子通道，因為這樣能夠盡量充 分利用穿過和環(huán)繞被加熱的面加熱元件（第二面加熱元件和第三面加熱元件）的流體。由 此能夠使流體的熱傳遞最佳，因為局部體積的流體能夠被設(shè)置為使熱傳遞最佳，該局部體 積的流體是指沿著第三面加熱元件兩側(cè)的流體通道中以相同的方向流動的流體。
[0011] 該另外的面加熱元件優(yōu)選具有橫向混合元件。因此尤其可在第四流體通道中將流 入兩個子通道中的流體橫向混合。對于圓柱形構(gòu)造的熱交換裝置來說，從中心軸看設(shè)置有 圓柱形的第一面加熱元件。它被圓柱形的感應(yīng)線圈包圍。第二面加熱元件呈圓柱形地環(huán)繞 在該感應(yīng)線圈的周圍。如果徑向朝外看，則連接著圓柱形構(gòu)造的第三面加熱元件。因此能 夠改善熱傳遞。橫向混合是尤其有利的，因為流體經(jīng)常在進(jìn)入第四流體通道時不均勻地分 布。橫向混合元件可在第四流體通道的兩個子通道之間提供流動路徑。
[0012] 在優(yōu)選的實施例中，橫向混合元件具有孔口，流體能夠借助這些孔口流過該另外 的第三面加熱元件。該流體在此可通過流體通道（尤其是子通道中的一個，其設(shè)置在該另 外的面加熱元件的一側(cè)上）抵達(dá)設(shè)置在另一側(cè)的子通道中?？卓趦?yōu)選這樣形成：使該另外 的面加熱元件具有直線的部段以及帶凸起部的部段。這些直線的部段和具有凸起部和孔口 的部段優(yōu)選交替地設(shè)置，因此分散地設(shè)置在面加熱元件的長度上的連接通道或流動路徑構(gòu) 造得可以使流體從一個子通道溢流到另一個子通道中。這些橫向連接元件還可通過在第三 面加熱元件的直線部段中設(shè)置狹縫或通常通過設(shè)置凹槽形成。
[0013] 該另外的面加熱元件優(yōu)選具有這樣的幾何結(jié)構(gòu)：借助該幾何結(jié)構(gòu)能夠使兩個相鄰 設(shè)置的面加熱元件間隔開來。該面加熱元件還可通過該結(jié)構(gòu)使面加熱元件與殼體的內(nèi)壁間 隔開來。該幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)選包含凸起部、波紋，通常來說是指在表面（尤其是表面加熱元件的 直線部段的表面）上突出的、但與之設(shè)計成一體的元件。在這種情況下，優(yōu)選可實現(xiàn)兩個功 能，尤其是使流體從一個子通道流動到另一個子通道中，以及保持該另外的面加熱元件和 相鄰設(shè)置的第二面加熱元件之間的間隔。
[0014] 該另外的面加熱元件的幾何設(shè)計優(yōu)選具有這樣的幾何結(jié)構(gòu)：該幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu) 造得使流經(jīng)子通道的流體出現(xiàn)紊流和漩渦。這一點尤其可通過橫向混合元件的幾何布局實 現(xiàn)，尤其通過該面加熱元件的表面上的凸起部和孔口實現(xiàn)。該凸起部的具體幾何造型優(yōu)選 也可以被制造成各種不同的。這些凸起部優(yōu)選設(shè)置在"空缺"處，因此在流動方向上看直線 部段和具有凸起部的部段交替地設(shè)置。
[0015] 此外還有利的是，該另外的面加熱元件使該至少一個流體通道劃分為子通道，從 而實現(xiàn)盡可能小的壓差并使流體通道中的熱量最大化地排放到冷卻介質(zhì)上。該盡可能大的 熱量排放通過該另外的面加熱元件的造型來提高，其方法是：增大用于熱量交換的表面。此 夕卜，通過將流體通道劃分為多個子通道，可減少產(chǎn)生的壓差。
[0016] 該另外的面加熱元件優(yōu)選具有壓印和/或肋條。因此能夠有針對性地在流體側(cè)引 入壓差。
[0017] 這些面加熱元件優(yōu)選由這樣的材料制成，即該材料具有比產(chǎn)生交變磁場的元件 (感應(yīng)線圈）的材料更高的電阻，尤其地，這些面加熱元件具有含鐵的材料。因此，能夠高 效地將電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能。感應(yīng)線圈在此具有傳導(dǎo)性非常好的銅，尤其具有HF銅（高頻 銅）。
[0018] 該另外的面加熱元件的含鐵材料優(yōu)選是鐵素體材料。該第一面加熱元件優(yōu)選由鐵 素體材料構(gòu)成，第二面加熱元件優(yōu)選由奧氏體材料構(gòu)成，第三面加熱元件優(yōu)選由鐵素體材 料構(gòu)成。
[0019] 第二面加熱元件因此被交變磁場穿透，并且第三面加熱元件可"捕獲""剩余的"磁 場，并且通過感應(yīng)的渦流轉(zhuǎn)換成熱能。因此，加熱功率份額能夠優(yōu)化地分散在置于感應(yīng)線圈 之內(nèi)和之外的面加熱元件上。
[0020] 該另外的面加熱元件優(yōu)選能夠這樣構(gòu)成，即該另外的面加熱元件能夠安裝在平面 的和/或圓柱形的殼體中。因此這些面加熱元件能夠構(gòu)成為圓柱形，或作為平面的元件存 在，并且堅直或水平地設(shè)置。在此，該另外的、第三面加熱元件可在堅直或水平延伸的部段 中具有凸起部、孔口和/或狹縫、波紋和/或壓印、肋條。
[0021] 還有利的是，兩個相互鄰接的面加熱元件形鎖合和/或材料鎖合地彼此連接。這 一點是尤其有利的，因為由此能夠簡化安裝。尤其當(dāng)與該殼體直接鄰接的面加熱元件與朝 內(nèi)鄰接的面加熱元件相連時，能夠避免外部的面加熱元件支撐在殼體上，因此避免了在安 裝時卡在面加熱元件和殼體之間的危險。這些面加熱元件優(yōu)選在間隔元件的區(qū)域內(nèi)彼此連 接，該間隔元件例如通過露出來的瘤狀的隆起部構(gòu)成。
[0022] 具有按本實用新型的熱交換裝置的加熱裝置還具有控制單元，該控制單元用來控 制產(chǎn)生交變磁場的元件和面加熱元件，其中該熱交換裝置具有：殼體，其內(nèi)部設(shè)有至少一個 流體通道，該流體通道具有流體入口和流體出口；產(chǎn)生交變磁場的元件；以及至少一個由 流體繞其單側(cè)或雙側(cè)環(huán)流的、優(yōu)選金屬制成的面加熱元件，其中設(shè)置有另外的面加熱元件， 它設(shè)計得使該至少一個流體通道劃分為子通道。
[0023] 通過下面的附圖描述和從屬權(quán)利要求描述了其它有利的實施方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 下面以至少一個實施例為基礎(chǔ)并且借助附圖詳細(xì)地闡述本實用新型。其中
[0025] 圖Ia和Ib示出了本實用新型的加熱裝置的組裝狀態(tài)；
[0026] 圖2為本實用新型的加熱裝置的分解圖；
[0027] 圖3示出了具有熱交換裝置的加熱裝置；
[0028] 圖4a、4b、4c示出了熱交換裝置的不同透視圖；
[0029] 圖5a、5b示出了熱交換裝置的剖視圖；
[0030] 圖6a、6b、6c示出了面加熱元件（圖6a、6b)的透視圖以及該面加熱元件（圖6c) 的橫截面視圖；
[0031] 圖7示出了熱交換裝置的透視圖，其中外部的面加熱元件具有作為橫向混合元件 的圓孔；
[0032] 圖8示出了按圖7的熱交換裝置的透視圖，其中中間的面加熱元件具有多個瘤狀 的隆起部，該隆起部由內(nèi)朝外成型；
[0033] 圖9示出了按圖7和8的熱交換裝置的另一透視圖，其中以剖開方式示出了所有 三個面加熱元件；
[0034] 圖10示出了熱交換裝置的剖視圖，其中在箭頭方向上示出了熱交換裝置的流動 原理；
[0035] 圖11示出了按圖10的熱交換裝置的透視圖，其中這些面加熱元件縮短地示出，因 此可看到冷卻介質(zhì)連接蓋的構(gòu)造；
[0036] 圖12示出了圖9的熱交換裝置的底端區(qū)域的放大圖；
[0037] 圖13示出了圖8的熱交換裝置的底端區(qū)域的放大圖；以及
[0038] 圖14示出了熱交換裝置的與圖7至10相同的視圖，其中外部的面加熱元件由按 圖6a的面加熱元件構(gòu)成。
[0039] 附圖標(biāo)記列表：
[0040] 90熱交換裝置
[0041] 91面加熱元件
[0042] 92 孔口
[0043] 93流體入口
[0044] 94流體出口
[0045] 95面加熱元件
[0046] 96 孔口
[0047] 97 孔口
[0048] 98外表面
[0049] 99隆起部
[0050] 100通風(fēng)孔
[0051] 101面加熱元件
[0052] 102冷卻介質(zhì)連接蓋
[0053] 103 部段
[0054] 104 部段
[0055] 105 部段
[0056] 106 內(nèi)部心軸
[0057] 107方向箭頭
[0058] 108流體通道
[0059] 109方向箭頭
[0060] 110方向箭頭
[0061] 111流體通道
[0062] 112方向箭頭
[0063] 113流體通道
[0064] 114方向箭頭
[0065] 115方向箭頭
[0066] 116流體通道
[0067] 117方向箭頭
[0068] 118方向箭頭
[0069] 120 殼體
[0070] 121 間隙
[0071] 122間隔元件
[0072] 123環(huán)狀元件
[0073] 124固定器件

【具體實施方式】
[0074] 圖Ia在從側(cè)面看的透視圖中示出了按本實用新型的加熱裝置10的第一實施例， 該加熱裝置具有熱交換裝置12以及控制裝置18,該熱交換裝置12帶有流體入口 14和流體 出口 16。流體入口 14和流體出口 16設(shè)置在連接法蘭22上?？刂蒲b置18具有HV (高壓） 接口 20和NV(低壓）接口 21。圖Ib在相對于圖Ia轉(zhuǎn)動90°的視圖中示出了具有相同部 件的加熱裝置10。
[0075] 圖2示出了加熱裝置10的分解圖。相同的部件采用同樣的參考標(biāo)記表示。熱交 換裝置12具有流體入口 14和流體出口 16,它們設(shè)置在連接法蘭22上并且至少部分設(shè)置在 連接法蘭22中。連接法蘭22也稱為冷卻介質(zhì)連接蓋22。在該連接法蘭22或冷卻介質(zhì)連 接蓋22上可設(shè)置流體入口或流體出口 14、16,它們可設(shè)計成連接支管。備選的是，可以在連 接法蘭22中的其中一個孔口處設(shè)置一個單獨的法蘭，或者可以在連接法蘭的兩個孔口處 設(shè)置一個共同的法蘭。外部的流體連接導(dǎo)體能夠通過兩個連接支管或法蘭連接。連接支管 和法蘭在此可與連接法蘭22 -體成型。
[0076] 在連接法蘭22上并且至少部分在連接法蘭22中設(shè)置有原本的熱交換裝置，該熱 交換裝置具有第一內(nèi)部面加熱元件24。第一面加熱元件24優(yōu)選構(gòu)成為不銹鋼管。第二面 加熱元件26和第三面加熱元件28環(huán)繞第一面加熱元件24設(shè)置。在圖2的視圖中，第三面 加熱元件作為光滑的板示出，但第三面加熱元件28優(yōu)選具有狹縫和/或凸起部和/或波紋 和/或孔口。圖6示出了第三面加熱元件28的詳細(xì)視圖。
[0077] 這些面加熱元件24、26和28容納在殼體30中。該殼體30優(yōu)選是鋁制殼體，優(yōu)選 是擠壓成型的鋁制圓柱體。該殼體30優(yōu)選是圓柱形的殼體30。
[0078] 此外，在殼體30中還設(shè)置有產(chǎn)生交變磁場的兀件32。該產(chǎn)生交變磁場的兀件32 優(yōu)選是感應(yīng)線圈32,尤其優(yōu)選是中空圓柱形的感應(yīng)線圈32。但該感應(yīng)線圈32也可構(gòu)成為 平面的感應(yīng)線圈32，尤其當(dāng)它安裝在平面的熱交換裝置中時。該產(chǎn)生交變磁場的元件32容 納在元件殼體34中、優(yōu)選容納在線圏殼體34中。
[0079] 控制裝置18鄰接地設(shè)置在殼體30上，該控制裝置具有容納在電子元件殼體36中 的高壓功率電子元件。該電子元件殼體36優(yōu)選由鋁制成。電子元件殼體36優(yōu)選連接在殼 體30的側(cè)面并且設(shè)置在連接板40上。殼體30和36優(yōu)選機(jī)械地相連，因此加熱裝置10能 夠作為一個裝置例如安裝在汽車中。
[0080] 這些面加熱元件24、26和28優(yōu)選構(gòu)成為中空圓柱形元件或面加熱元件，并且由金 屬制成。優(yōu)選地，面加熱元件24、26、28構(gòu)成為薄板，其具有大約在0. 08mm至0. 5mm范圍內(nèi) 的壁厚。第一面加熱元件24優(yōu)選由鐵素體材料制成，并且可接收交變磁場產(chǎn)生的約20 %至 40%的加熱功率。第二面加熱元件26優(yōu)選由奧氏體材料制成，并且可接收約50%至70% 的加熱功率。第三面加熱元件28優(yōu)選由鐵素體材料制成，并且可接收約5%至15%的加熱 功率。
[0081] 用來制造面加熱元件24、26、28的材料都具有特殊的電阻，該電阻明顯大于感應(yīng) 線圈的電阻，該感應(yīng)線圈例如由銅、尤其由HF銅（高頻銅）制成。
[0082] 磁場的穿透深度以及渦流流入的區(qū)域通過集膚效應(yīng)來描述。如果該穿透深度大于 面加熱元件的材料厚度，則還可依次"接通"多個單獨的薄面加熱元件。這一點例如在由奧 氏體材料制成的第二面加熱元件26中展示出來。由于該面加熱元件的厚度較薄，所以能夠 穿透一個以上的面加熱元件。因此，能夠依次地接通第二和第三面加熱元件26和28。
[0083] 圖3示出了加熱裝置10的剖視圖。該加熱裝置10也稱為電感加熱器10。在圖 3中，除了加熱裝置10的組成部件以外，還示出了流體流經(jīng)熱交換裝置12的流動路徑。該 流體通過流體入口或冷卻介質(zhì)入口 14(尤其是其入口法蘭22)進(jìn)入熱交換裝置12的內(nèi)部。 該流體的流動方向借助箭頭14表示，并且稱為輸入流動方向44。該流體流經(jīng)由第一面加熱 元件24構(gòu)成的第一流體通道46。
[0084] 呈直線的流動方向46在流體通道端部48處偏轉(zhuǎn)，并且形成用箭頭50表示的U形 偏轉(zhuǎn)流動。該流體可以基本上平行地、但以相反的方向（通過箭頭52表示）沿著第一面加 熱元件24的外壁流動，直到流體抵達(dá)第一面加熱元件24的另一端部54。該端部54與連接 法蘭42這樣連接：使得流體不能夠再次進(jìn)入第一面加熱元件24的內(nèi)部。因此第二流體通 道52被認(rèn)為是在流動方向52上通過壁56封閉。
[0085] 在壁56和徑向地環(huán)繞第一面加熱元件24的感應(yīng)線圈32之間設(shè)置有通道58,流 經(jīng)該通道的流體偏轉(zhuǎn)進(jìn)入用箭頭60表示的流動路徑60中并且流入流體通道62。第三流 體通道62的一側(cè)由密封的（電力方面和機(jī)械方面）電感線圈殼體34構(gòu)成，并且另一側(cè)由 第二面加熱元件26構(gòu)成。流體在第三流體通道62的端部處再一次偏轉(zhuǎn)（通過箭頭64表 示）到第四流體通道66中，其中在設(shè)置于流體入口 14旁邊的流體出口 16(其在圖3中未 示出）的方向上示出了流體的流動方向。
[0086] 圖4a不出了熱交換裝置12,其具有殼體30、線圈殼體34、第一面加熱兀件24、第 二面加熱元件26和第三面加熱元件28以及冷卻介質(zhì)連接蓋22。同樣可看到感應(yīng)線圈32 本身。
[0087] 圖4b示出了具有相同部件的熱交換裝置12,其中由于不同的剖開面可看到內(nèi)部 心軸68。
[0088] 圖4c同樣示出了熱交換裝置12,其具有殼體30、線圈殼體34和感應(yīng)線圈32、內(nèi) 部心軸68,該內(nèi)部心軸設(shè)置得與感應(yīng)線圈42同心。而且面加熱元件24、26和28圍繞內(nèi)部 心軸68是旋轉(zhuǎn)對稱的。第一面加熱元件24設(shè)置在線圈32的內(nèi)部，第二面加熱元件26設(shè) 置在感應(yīng)線圈32的外部，并且第三面加熱元件28設(shè)置在第四流體通道66中并且將該流體 通道66劃分為第一子通道70a和第二子通道70b。在圖5中可更明顯地看到流體通道46、 52、66、70a、70b 的劃分。
[0089] 圖5a和5b同樣示出了熱交換裝置12的剖視圖。除了熱交換裝置12的在前述附 圖中所示的構(gòu)造以外，還可看到，流體入口 14和流體出口 16是如何設(shè)置和構(gòu)造的。流體入 口 14設(shè)置在冷卻介質(zhì)連接蓋22中并且設(shè)置在流體出口 16的旁邊，因此該流體可流入第一 流體通道46的中心，并且能夠通過流體出口 16從熱交換裝置12中流出，該流體出口 16設(shè) 置在連接法蘭22中并與入口法蘭14相鄰。
[0090] 圖5a和5b中的熱交換裝置12的連接法蘭22的實施例與圖1所示的實施例是不 同的。圖1的連接法蘭22具有并排設(shè)置的流體入口和流體出口 14和16。因此，示出了兩 個用于流體入口 14和流體出口 16的實施例，尤其示出了用于連接法蘭22的實施例。
[0091] 圖6a、6b和6c示出了第三面加熱元件28,其被形成為具有圓柱形套72的中空圓 柱體。第三面加熱元件28具有設(shè)置在該圓柱形套72上的孔口 74,這此孔口可構(gòu)成為狹縫。 通過在圓柱形套72兩側(cè)設(shè)置凸起部76,也可提供這些孔口 74。凸起部76這樣形成：在圓 柱形套72的圓周上延伸設(shè)置圓柱形套段78并構(gòu)成圓柱形套帶78。該圓柱形套帶78交替 地在圓柱形套72的內(nèi)側(cè)和圓柱形套72的外側(cè)上向外倒置（ausgestiilpt)或向外拱起。因 此，在直線延伸的圓柱形套段82與倒置或拱起的圓柱形套段78之間形成流體通道或流動 路徑80。這些圓柱形套帶78和82的高度例如約為0· Imm至10mm。根據(jù)流體的期望混勻 程度以及圓柱形套帶78的數(shù)量以及圓柱形套72的高度，能夠改變圓柱形套帶78的高度。
[0092] 在圖6c的剖面圖中可看到，圓柱形套帶78在圓柱形套72的兩側(cè)上延伸。圓柱形 的圓柱形套72的凸起部76的尺寸在圓周上可涵蓋圓柱形套圓周的不同圓弧段。因此，可 構(gòu)成不同大小的流動路徑80。
[0093] 孔口 74同樣可以制造成不同形狀的狹縫或孔口。其中，肋條或波紋可作為凸起 部，以起到與第二面加熱元件26間隔開的作用。這些孔口在此也可以是簡單的沖壓孔。
[0094] 面加熱元件28也可作為平滑的元件存在，其中在圓柱形套72上沒有延伸的凸起 部段，而是構(gòu)成平面帶，該平面帶與直線段或直線帶交替地設(shè)置。
[0095] 圖7示出了熱交換裝置90的備選實施例，其中第三面加熱元件91構(gòu)成為圓柱形 的中空體。該面加熱元件91在圓周方向上和軸向方向上分散地具有多個孔口 92,它們例 如通過沖壓方法制成。這些孔口 92在圖7中構(gòu)成為圓形，并且以相同的樣式呈行呈列地設(shè) 置。這些孔口 92用作所謂的橫向混合元件，可使兩個子通道之間的流體混合，這些子通道 徑向地設(shè)置在第三面加熱兀件91的內(nèi)部和外部。
[0096] 在備選的實施例中，還可為孔口設(shè)置不同的造型，例如其橫截面設(shè)置為四邊形、正 方形或橢圓形。此外，這些孔口在面加熱元件上的布局也可改變。例如，這些孔口可任意分 散地設(shè)置。
[0097] 此外在圖7的熱交換裝置90的底端區(qū)域上設(shè)置冷卻介質(zhì)連接蓋102,它具有流體 入口 93和流體出口 94。流體入口 93與流體出口 94在構(gòu)造上分開，其中流體入口 93和流 體出口 94都構(gòu)成為圓柱形的連接支管。流體入口 93和流體出口 94分別通過冷卻介質(zhì)連 接蓋102中的孔口與熱交換裝置90內(nèi)的流體通道流體連通。
[0098] 圖8示出了圖7的熱交換裝置90的剖面圖。外部的面加熱元件91以剖開的形式 示出，因此可以看到中間的面加熱元件95。第二面加熱元件95在其底端區(qū)域中具有多個孔 口 96、97,其中既設(shè)置有長孔狀的孔口 96,也設(shè)置有圓形的孔口 97。這些孔口 96、97設(shè)置在 沿著第二面加熱元件95的底端區(qū)域的圓周方向上。在圖8的實施例中，這些孔口 96、97成 行地沿著圓周分散地設(shè)置。
[0099] 通過這些孔口 96、97,可在沿徑向方向設(shè)置于第二面加熱元件95之外的流體通道 和設(shè)置在第二面加熱元件95內(nèi)部的流動區(qū)域之間實現(xiàn)流體流通。相應(yīng)地設(shè)置在內(nèi)部的流 動區(qū)域優(yōu)選與流體出口 94流體連通。如同在下面的圖9中所示的一樣，設(shè)置在內(nèi)部的流動 區(qū)域優(yōu)選通過設(shè)置于冷卻介質(zhì)連接蓋102中的環(huán)形凹槽構(gòu)成
[0100] 此外，第二面加熱元件95在其向外的表面98上具有瘤狀的隆起部99,該隆起部 99用作朝向第三面加熱元件91的間隔元件。該瘤狀的隆起部99例如通過模壓成型工藝從 第二面加熱元件95的內(nèi)表面成型。該瘤狀的隆起部99具有錐形的形狀，它以第二面加熱 元件95的外表面98為基礎(chǔ)并且逐漸收尾成尖部。
[0101] 該瘤狀的元件99的尖部貼靠在第三面加熱元件91的向內(nèi)的表面上，從而實現(xiàn)了 第二面加熱元件95和第三面加熱元件91之間的間隔。在有利的構(gòu)造方案中，第三面加熱 元件91在瘤狀的隆起部99的尖部處與第二面加熱元件95相連。這一點例如可通過鉚接 (Verkdmung )、點焊或通過其它固定方式實現(xiàn)。多個瘤狀的隆起部99沿圓周方向和軸向 方向設(shè)置在第二面加熱元件95上。通過第三面加熱元件91與第二面加熱元件95的固定 連接，可避免第三面加熱元件91相對于其它元件的相對運動，這尤其在安裝時是有利的， 因為第三面加熱元件91不會不受期望地與熱交換裝置90的殼體的內(nèi)表面接觸，從而可以 避免造成卡鎖或卡緊。
[0102] 此外，圖8還示出了位于底端區(qū)域的孔口 96、97上方的多個通風(fēng)孔100。這些通風(fēng) 孔100構(gòu)成空氣通道，使空氣能夠在位于第二面加熱元件95內(nèi)的流體通道的底端區(qū)域（尤 其在線圈殼體的偏轉(zhuǎn)區(qū)域上）形成或匯集。空氣能夠通過通風(fēng)孔100朝外溢流到第二面加 熱元件95和第三面加熱元件91之間的流體通道中，并且從該處通過流體通道94從熱交 換裝置90中流出。
[0103] 在尤其優(yōu)選的安裝狀態(tài)中，熱交換裝置90這樣定向，即流體入口 93、流體出口 94 以及通風(fēng)孔100朝上。與優(yōu)選的安裝位置相比，圖7和8中的熱交換裝置是倒置的。這也 適用于前面的圖3至5的熱交換裝置12。
[0104] 圖9示出了熱交換裝置90的另一剖面圖，其中第二面加熱元件95和第一面加熱 元件101同樣以剖開的方式示出。在圖9的實施例中，內(nèi)部心軸106在軸向方向上具有明 顯比前面的圖4和5更短的延伸部分。
[0105] 該冷卻介質(zhì)連接蓋102構(gòu)成基座狀的區(qū)域，該區(qū)域具有三個不同直徑的部段。直 徑從流體接口 93、94開始朝上變小。熱交換裝置90的中空圓柱形殼體借助內(nèi)表面貼靠在 具有較大直徑的部段103上。第二面加熱元件95借助內(nèi)表面貼靠在置于上方的部段104 上。第一面加熱兀件101借助內(nèi)表面貼靠在置于上方的第三部段105上。該冷卻介質(zhì)連接 蓋102因此除了流體接口 93、94以外，還分別構(gòu)成了通過面加熱元件101、95和91構(gòu)成的 流體通道的下方邊界。該冷卻介質(zhì)連接蓋102像塞子一樣從下方插入構(gòu)成為中空圓柱體的 面加熱元件95和101以及熱交換裝置90的殼體中。
[0106] 第二部段103具有在圓周方向上延伸的環(huán)形凹槽105,它通過軸向孔106與流體出 口 94流體連通。該冷卻介質(zhì)連接蓋102還具有孔107,它與流體入口 93流體連通，并且完 全從下往上穿透冷卻介質(zhì)連接蓋102,并通到置于第一面加熱元件101內(nèi)的流體通道中。
[0107] 圖10示出了熱交換裝置90的流動形態(tài)，其中流體通過流體入口 93流入第一流體 通道108中并且沿著方向箭頭109朝上流動，該第一流體通道設(shè)置在第一面加熱元件101 的內(nèi)部。在上方的端部區(qū)域中，流體沿著方向箭頭110通過第一面加熱元件101和上方蓋 子之間的間隙以約180度的角度偏轉(zhuǎn)。流體朝下在第二流體通道111中流動，該流體通道 111設(shè)置在第一面加熱元件101和線圈殼體之間。流體在該處沿著方向箭頭112偏轉(zhuǎn)約180 度并且沿著方向箭頭114朝上在第三流體通道113中流動，該第三流體通道113設(shè)置在線 圈殼體和第二面加熱元件95之間。流體在熱交換裝置90的上方端部區(qū)域上沿著方向箭頭 115偏轉(zhuǎn)約180度，然后在第四流體通道116中沿著方向箭頭119朝下流動。第四流體通道 116劃分為兩個子通道，其中一個子通道設(shè)置在第三面加熱元件91和第二面加熱元件95 之間，另一個子通道設(shè)置在第三面加熱元件91和外部殼體之間。這兩個子通道通過孔口 92 彼此流體連通。
[0108] 流體在底端區(qū)域上沿著方向箭頭117偏轉(zhuǎn)約90度，并且通過設(shè)置在第二面加熱元 件95中的孔口 96、97流入環(huán)形凹槽105中，流體沿著方向箭頭118從該環(huán)形凹槽由流體出 口 94流出。
[0109] 圖11示出了圖10的熱交換裝置90的透視圖。圖11尤其清楚地示出了這樣一個 區(qū)域：在該區(qū)域中流體從環(huán)形凹槽105溢流到孔106中。第二面加熱元件95為此縮短地示 出，以使環(huán)形凹槽105可見。
[0110] 這些面加熱元件91、95和101優(yōu)選借助冷卻介質(zhì)連接蓋102的部段103、104壓 入。有利的連接是錐體擠壓連接，它是在充分利用鑄造斜度的情況下實現(xiàn)，該鑄造斜度是在 冷卻介質(zhì)連接蓋的制造過程中產(chǎn)生的。這些部段103、104和105為此也可有利地這樣構(gòu)成， 艮P，它們分別從下朝上呈錐形，因此使面加熱元件91、95和101的擠壓更容易。
[0111] 在備選的實施方案中，這些面加熱元件還可以通過鉚接、翻轉(zhuǎn)的袢扣或類似的固 定輔助器件與冷卻介質(zhì)連接蓋的各部段相連。
[0112] 圖12在細(xì)節(jié)圖中示出了圖9的熱交換裝置90的底端區(qū)域。尤其可看到設(shè)置在冷 卻介質(zhì)連接蓋102和殼體120(線圈殼體嵌入該殼體120中）之間的間隙121，流體通過該 間隙能夠在流體通道111和113之間流動。在殼體120和冷卻介質(zhì)連接蓋102之間設(shè)置有 間隔元件122,它使殼體120相對于冷卻介質(zhì)連接蓋102間隔開來。該間隔元件122具有朝 向上方的U形容納區(qū)域，殼體12設(shè)置在該容納區(qū)域中。
[0113] 在備選的實施方案中，這些間隔元件也可具有固定裝置，以實現(xiàn)冷卻介質(zhì)連接蓋 和殼體之間的固定。該固定裝置可例如通過咬合鉤、卡鎖元件或夾持元件構(gòu)成。
[0114] 此外，示出了中間的面加熱元件95中的通風(fēng)孔100,它尤其用來使熱交換裝置90 通風(fēng)?？諝馔ㄟ^該通風(fēng)孔100能夠從流體通道113溢流到流體通道116中。這些流體通道 113U16徑向地設(shè)置在中間面加熱元件95的外部和內(nèi)部。最后，空氣通過圖12未示出的孔 口 96、97能夠從徑向位于外面的流體通道116溢流到冷卻介質(zhì)連接蓋102的環(huán)形凹槽105 中，并且從該處通過流體出口 94從熱交換裝置90中流出。如果熱交換裝置90安裝在其 優(yōu)選的安裝位置中，則這一點尤其是可能的，其中冷卻介質(zhì)連接蓋102在該優(yōu)選的安裝位 置中設(shè)置在熱交換裝置90的頂端區(qū)域中。
[0115] 圖13示出了按圖12的另一細(xì)節(jié)圖，其中面加熱元件95不是以剖開的方式示出。 尤其可看到孔口 96、97和通風(fēng)孔100,它們設(shè)置在面加熱元件95的底端區(qū)域中。面加熱元 件95完全包圍著冷卻介質(zhì)連接蓋102的部段104,并且位于下方部段103上。
[0116] 圖14示出了熱交換裝置90的備選實施例，其中外部的面加熱元件設(shè)計成按圖6a 的面加熱元件28的形式。圖14因此尤其示出了面加熱元件28(如同在圖4a、4b、4c、5a、 5b、6a、6b和6c中示出的一樣）和熱交換裝置90的組合，該熱交換裝置具有冷卻介質(zhì)連接 蓋102并且在圖7至11中示出，該冷卻介質(zhì)連接蓋具有相互分開設(shè)置的流體接口 93和94。
[0117] 冷卻介質(zhì)連接蓋102的部段104通過環(huán)狀的元件123包圍，該元件123通過固定器 件124與冷卻介質(zhì)連接蓋102相連。該環(huán)狀的元件123在背向觀察者的位置上具有孔口， 流體能夠通過這些孔口流入置于部段104中的流動區(qū)域中，該流動區(qū)域例如構(gòu)成為環(huán)形凹 槽。
[0118] 前面的圖1至14是示例性的，用來闡明實用新型理念。不同實施例的單個特征能 夠相互組合。尤其就單個元件的材料選擇和幾何形狀以及元件的相互布局而言，圖1至14 本質(zhì)上不受限制。
[0119] 在本文件中，熱交換器、熱傳遞裝置、和熱交換器都表示同樣的意思。流體通道或 流動通道、子流動通道或子通道以及流動路徑或流動路線的表述也是同樣的情況。
【權(quán)利要求】
1. 一種熱交換裝置（12、90)，具有：殼體（30)，其內(nèi)部設(shè)有至少一個流體通道（46、52、 62、66、108、111、113、116)，該流體通道具有流體入口（14、93)和流體出口（16、94);產(chǎn)生 交變磁場的元件（32);以及至少一個由流體繞其單側(cè)或雙側(cè)環(huán)流的面加熱元件（24、26、 28、91、95、101)，其特征在于，該熱交換裝置（12、90)中設(shè)置有至少一個另外的面加熱元件 (28、91)，以將該至少一個流體通道（66、116)劃分為多個子通道（70a、70b)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件（28、 91) 具有橫向混合元件（74、76、78、92)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，橫向混合元件（74、76、78、 92) 具有孔口（74、92)，流體能夠借助這些孔口流經(jīng)面加熱元件（28、91)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件（28、 95)具有幾何結(jié)構(gòu)，借助該幾何結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)兩個相鄰的面加熱元件（26、28、91、95)的間隔 (78)，和/或可使面加熱元件（28)和殼體（30)的內(nèi)壁間隔開來。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件（28、 91)將該至少一個流體通道（66、116)劃分為多個子通道（70a、70b)，以實現(xiàn)盡可能小的壓 差并使流體通道（66、116)中的熱量最大化地排放到冷卻介質(zhì)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件 (28、91)的幾何設(shè)計具有幾何結(jié)構(gòu)（74、76、78)，該幾何結(jié)構(gòu)被設(shè)計和構(gòu)造得使流經(jīng)子通道 (70a、70b)的流體出現(xiàn)紊流和漩渦。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件（28、 95)具有壓印和/肋條。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，這些面加熱元件（24、26、 28、91、95、101)由具有比產(chǎn)生交變磁場的元件的材料更高的電阻的材料制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件 (28、91)具有鐵素體材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，該另外的面加熱元件 (28、91)被構(gòu)成為使該另外的面加熱元件（28、91)能夠安裝在平面的和/或圓柱形的殼體 (30)中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換裝置（12、90)，其特征在于，兩個相互鄰接的面加熱 元件（91、95)形鎖合和/或材料鎖合地彼此連接。
12. -種加熱裝置（10)，其特征在于，其具有按權(quán)利要求1至11中任一項所述的熱交 換裝置（12、90)以及控制單元（18)，該控制單元用來控制產(chǎn)生交變磁場的元件（32)和面加 熱元件（24、26、28、91、95、101)，其中該熱交換裝置（12、90)具有：殼體（30)，其內(nèi)部設(shè)有至 少一個流體通道（46、52、62、66、108、111、113、116)，該流體通道具有流體入口（14、93)和 流體出口（16、94);產(chǎn)生交變磁場的元件（32);以及至少一個由流體繞其單側(cè)或雙側(cè)環(huán)流 的面加熱元件（28、91)，其中該熱交換裝置（12、90)中設(shè)置有至少一個另外的面加熱元件 (28、91)，以將該至少一個流體通道（66、116)劃分為多個子通道（70a、70b)。
【文檔編號】H05B3/82GK204190964SQ201420323028
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)と郀柕? 卡爾-蓋德·克魯姆巴赫, 米夏埃爾·科爾 申請人:貝洱兩合公司