NL1025564C1

NL1025564C1 - Heating device for liquids, has heating elements connected to base structure such that non-linear channel is formed between base structure and heating element, to allow flow of liquid for heating

Info

Publication number: NL1025564C1
Application number: NL1025564A
Authority: NL
Inventors: Simon Kaastra
Original assignee: Ferro Techniek Holding Bv
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-08-26
Also published as: CN1922447B; CN1922447A

Abstract

Each heating element (9) is connected to a base structure (14). A non-linear channel is formed between the base structure and the heating element, to allow flow of the liquid for heating. The length of the channel is set between 0.5-5 meters. Independent claims are also included for the following: (1) base structure for use in heating device; and (2) liquid heating method.

Description

Inrichting en werkwijze voor het verwarmen van vloeistoffen, en basisstructuurDevice and method for heating liquids, and basic structure

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwarmen van vloeistoffen. De uitvinding heeft tevens betrekking op een basisstructuur ten gebruike in een 5 dergelijke inrichting. De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het verwannen van vloeistoffen.The invention relates to a device for heating liquids. The invention also relates to a basic structure for use in such a device. The invention further relates to a method for heating liquids.

De in aanhef genoemde inrichting is reeds sedert lange tijd bekend. De toepassingen van deze inrichting kunnen ook zeer divers van aard zijn. Alzo worden dergelijke 10 verwarmingsinrichtingen bijvoorbeeld reeds op grote schaal toegepast als of als onderdeel toegepast in waterkokers, vaatwassers, wasmachines, koffiezetapparaten, douchewater verwarmers, en dergelijke. In bijvoorbeeld koffiezetapparaten is inrichting met name ingericht voor het instantaan leveren van verwarmd water. Daartoe is een dergelijke inrichting veelal voorzien van een buisvormig lichaam ingericht voor 15 doorstroming van een op te warmen vloeistof. De vloeistof wordt tijdens het doorstromen van het buisvormig lichaam opgewarmd door een op het buisvormig lichaam of juist nabij het buisvormig lichaam gepositioneerd verwarmingselement. Een dergelijke wijze van verwarmen van vloeistoffen heeft meerdere nadelen. Een belangrijk nadeel van de bekende inrichting is dat opwarming van de vloeistof relatief 20 moeizaam geschiedt onder meer vanwege de relatief ongunstige (lage) oppervlaktevolumeverhouding. Derhalve zal de buislengte doorgaans relatief groot dienen te zijn, teneinde een gewenst verwarmingsresultaat te kunnen realiseren.The device mentioned in the preamble has been known for a long time. The applications of this device can also be very diverse in nature. Thus, for example, such heating devices are already used on a large scale as or used as a component in kettles, dishwashers, washing machines, coffee makers, shower water heaters, and the like. In, for example, coffee makers, the device is arranged in particular for the instantaneous supply of heated water. To that end, such a device is often provided with a tubular body adapted to flow through a liquid to be heated. During the flow of the tubular body, the liquid is heated by a heating element positioned on the tubular body or just near the tubular body. Such a method of heating liquids has several disadvantages. An important drawback of the known device is that heating of the liquid takes place relatively with difficulty, inter alia because of the relatively unfavorable (low) surface volume ratio. The tube length will therefore generally have to be relatively large in order to realize a desired heating result.

Toepassing van een relatief lang buisvormig lichaam resulteert doorgaans in een relatief lange verblijfstijd van de vloeistof in de inrichting, benodigd voor het voldoende en 25 naar wens kunnen verwarmen van de vloeistof. Derhalve zal het doorgaans relatief lang duren voordat een gebruiker over het opgewarmde water kan beschikken. Bovendien zal de verwarming van de vloeistof relatief moeizaam geschieden vanwege de relatief inefficiënte warmteoverdracht van het verwarmingselement via de het buisvormig lichaam aan de te verwarmen vloeistof, hetgeen tevens (negatief) bijdraagt aan de 30 relatief trage verwarming van de vloeistof. Daarnaast zijn de kosten voor vervaardiging van de bekende inrichting alsook voor het gebruik van de inrichting (vanwege de relatief inefficiënte verwarming) relatief hoog.Use of a relatively long tubular body usually results in a relatively long residence time of the liquid in the device, necessary for being able to heat the liquid sufficiently and as desired. Therefore, it will usually take a relatively long time for a user to have access to the heated water. Moreover, the heating of the liquid will be relatively difficult due to the relatively inefficient heat transfer from the heating element via the tubular body to the liquid to be heated, which also contributes (negatively) to the relatively slow heating of the liquid. In addition, the costs for manufacturing the known device as well as for using the device (because of the relatively inefficient heating) are relatively high.

10255641025564

De uitvinding heef tot doel het verschaffen van een verbeterde inrichting van het in aanhef genoemde type, waarmee een vloeistof op relatief efficiënte en snelle wijze kan worden verwarmd.The invention has for its object to provide an improved device of the type mentioned in the preamble with which a liquid can be heated in a relatively efficient and rapid manner.

2 5 De uitvinding verschaft daartoe een inrichting van het in aanhef genoemde type, omvattende: een basisstructuur, en ten minste één op de basisstructuur aansluitend verwarmingselement, waarbij tussen de basisstructuur en het verwarmingselement ten minste één niet-lineaire kanaalstructuur is aangebracht voor doorstroming van een te verwarmen vloeistof. De kanaalstructuur wordt daarbij de facto begrensd en gevormd 10 door zowel de basisstructuur alsook het verwarmingselement. Alzo kan warmte direct - zonder tussenkomst van een ander element - en derhalve relatief efficiënt worden overgedragen van het verwarmingselement aan de te verwarmen vloeistof. Doordat de | kanaalstructuur niet-lineair is uitgevoerd kan het contactoppervlak tussen het verwarmingselement en de zich in de kanaalstructuur bevindende, te verwannen 15 vloeistof worden gemaximaliseerd, hetgeen naast een relatief snelle verwarming van de vloeistof naar een beoogde temperatuur tevens leidt tot een relatief compacte inrichting om vloeistoffen snel en efficiënt te verwarmen. Bovendien leidt toepassing van de energetisch voordelig functionerende inrichting overeenkomstig de uitvinding doorgaans tot een kostenbesparing. Bovendien kan door toepassing van de tussen de 20 basisstructuur en het verwarmingselement aangebrachte kanaalstructuur relatief eenvoudig de oppervlaktevolumeverhouding van de kanaalstructuur worden gemaximaliseerd door bijvoorbeeld het kanaal of de kanalen van de kanaalstructuur relatief plat (ondiep) uit te voeren, waardoor de kanaalstructuur slechts een beperkt volume verkrijgt, hetgeen de temperatuursstijging van de te verwarmen vloeistof per 25 tijdseenheid aanzienlijk kan verbeteren. Door de significant verbeterde verwarming van de vloeistof per tijdseenheid kan de doorlooptijd van de vloeistof door de inrichting aanzienlijk worden gereduceerd, waardoor de gebruiker relatief snel kan beschikken over de verwarmde vloeistof. De vloeistof kan daarbij met een stroomsnelheid van tot enkele meters per seconde, bij voorkeur tussen 1 en 3 meter per seconde, door de 30 kanaalstructuur worden geleid. Een dergelijke relatief hoge stroomsnelheid is veelal bijzonder voordelig doordat zich eventueel in de kanaalstructuur gevormde dampbellen doorgaans direct uit de inrichting worden gespoeld. Bovendien voorkomt een dergelijke relatief hoge stroomsnelheid afzetting van verontreinigingen, zoals kalk en dergelijke, op het verwarmingselement en/of de basisstructuur. Afzetting van verontreinigingen op 1025564 ' 3 het verwarmingselement is bijzonder nadelig voor de warmteoverdracht van het verwarmingselement naar de te verwarmen vloeistof. Opgemerkt zij dat de met-Iineaire kanaalstructuur is voorzien van één of meerdere, al dan niet onderling parallelle, niet-lineaire kanalen, waarbij de te verwannen vloeistof een niet-lineair tweedimensionaal of 5 driedimensionaal traject doorloopt. Het is daarbij evenwel zeer goed denkbaar dat delen van kanaalstructuur nochtans lineair zijn uitgevoerd, doch waarbij de vloeistof de inrichting via een labyrintisch traject doorloopt.To this end, the invention provides a device of the type mentioned in the preamble, comprising: a basic structure, and at least one heating element connecting to the basic structure, wherein at least one non-linear channel structure is arranged between the basic structure and the heating element for flow through of a liquid to be heated. The channel structure is thereby de facto limited and formed by both the basic structure and the heating element. Heat can thus be transferred directly - without the intervention of another element - and therefore relatively efficiently from the heating element to the liquid to be heated. Because the | channel structure is of non-linear design, the contact surface between the heating element and the liquid to be trapped in the channel structure can be maximized, which in addition to a relatively rapid heating of the liquid to an intended temperature also leads to a relatively compact device for fast liquids. and efficient heating. Moreover, the use of the energy-efficient device according to the invention generally leads to a cost saving. Moreover, by using the channel structure arranged between the basic structure and the heating element, the surface volume ratio of the channel structure can be relatively easily maximized by, for example, designing the channel or channels of the channel structure relatively flat (shallow), whereby the channel structure only has a limited volume which can considerably improve the temperature rise of the liquid to be heated per unit time. Due to the significantly improved heating of the liquid per unit of time, the flow time of the liquid through the device can be considerably reduced, whereby the user can dispose of the heated liquid relatively quickly. The liquid can thereby be passed through the channel structure at a flow rate of up to a few meters per second, preferably between 1 and 3 meters per second. Such a relatively high flow rate is often particularly advantageous in that any vapor bubbles formed in the channel structure are usually flushed directly from the device. Moreover, such a relatively high flow rate prevents deposition of contaminants, such as lime and the like, on the heating element and / or the basic structure. Deposition of contaminants on the heating element is particularly disadvantageous for the heat transfer from the heating element to the liquid to be heated. It is to be noted that the non-linear channel structure is provided with one or more non-linear channels, which may or may not be mutually parallel, wherein the liquid to be heated traverses a non-linear two-dimensional or three-dimensional path. It is, however, very conceivable that parts of channel structure are nevertheless linear, but the liquid traverses the device via a labyrinthine path.

In een voorkeursuitvoering is ten minste een deel van de kanaalstructuur verdiept 10 aangebracht in een buitenoppervlak van de basisstructuur. De kanaalstructuur kan reeds op voorhand tijdens vervaardiging van de basisstructuur in de basisstructuur worden aangebracht, doch kan tevens in een later stadium worden aangebracht in de basisstructuur. De basisstructuur wordt daarbij doorgaans gevormd door een kunststof en/of metalen dragerlaag, waarin één of meerdere niet-lineaire kanalen zijn aangebracht. 15 De kanaalstructuur kan als caviteit zijn aangebracht in de basisstructuur. In een andere voorkeursuitvoering is ten minste een deel van de kanaalstructuur verdiept aangebracht in het verwarmingselement. Een dergelijke voorkeursuitvoering is voordelig daar alzo het contactoppervlak tussen het verwarmingselement en de te verwarmen vloeistof kan worden vergroot, hetgeen doorgaans zal leiden tot een intensievere en snellere 20 opwarming. Het is tevens denkbaar om de kanaalstructuur als caviteitspatroon aan te brengen in de basisstructuur, waarbij het verwarmingselement is voorzien van een, op het caviteitspatroon aansluitend, contra-caviteitspatroon.In a preferred embodiment, at least a part of the channel structure is recessed in an outer surface of the basic structure. The channel structure can already be provided in advance during manufacture of the basic structure in the basic structure, but can also be provided in the basic structure at a later stage. The basic structure is generally formed by a plastic and / or metal carrier layer, in which one or more non-linear channels are arranged. The channel structure can be arranged as a cavity in the basic structure. In another preferred embodiment, at least a portion of the channel structure is recessed in the heating element. Such a preferred embodiment is advantageous since the contact surface between the heating element and the liquid to be heated can thus be increased, which will generally lead to more intensive and faster heating. It is also conceivable to provide the channel structure as a cavity pattern in the basic structure, wherein the heating element is provided with a counter-cavity pattern connecting to the cavity pattern.

Bij voorkeur is het verwarmingselement in hoofdzaak plaatvormig uitgevoerd.The heating element is preferably substantially plate-shaped.

25 Plaatvormige verwarmingselementen zijn reeds bekend in de markt en doorgaans relatief goedkoop te vervaardigen. Bovendien is het vanuit constructief oogpunt veelal voordelig om een plat verwarmingselement toe te passen. Het verwarmingselement wordt alsdan doorgaans gevormd door een elektrisch verwarmingselement dat, bij voorkeur, aan een van de kanaalstructuur afgekeerde zijde is voorzien van een 30 spoorvormige dikke film voor geforceerde geleiding van elektrische stroom, teneinde een gewenste warmteontwikkeling te kunnen genereren. .Plate-shaped heating elements are already known in the market and can usually be manufactured relatively inexpensively. Moreover, from a structural point of view, it is often advantageous to use a flat heating element. The heating element is then generally formed by an electric heating element which, on a side remote from the channel structure, is preferably provided with a track-shaped thick film for forced conduction of electric current in order to be able to generate a desired heat development. .

In een andere voorkeursuitvoering is de kanaallengte van de kanaalstructuur gelegen tussen 0,3 en 7 meter, in het bijzonder tussen 0,5 en 5 meter. Een dergelijke lengte is 1025564 \ 4 doorgaans voldoende om vloeistof, zoals water, olie, et cetera van kamertemperatuur te verwarmen naar een temperatuur van meer dan 90 graden Celsius. Daar de kanaalstructuur niet-lineair is uitgevoerd zal het door de kanaalstructuur ingenomen volume relatief beperkt zijn, hetgeen de handling van de inrichting overeenkomstig de 5 uitvinding ten goede komt.In another preferred embodiment, the channel length of the channel structure is between 0.3 and 7 meters, in particular between 0.5 and 5 meters. Such a length is usually sufficient to heat liquid, such as water, oil, etc., from room temperature to a temperature of more than 90 degrees Celsius. Since the channel structure is of non-linear design, the volume occupied by the channel structure will be relatively limited, which benefits the handling of the device according to the invention.

In weer een andere voorkeursuitvoering heeft de dwarsdoorsnede van de kanaalstructuur een oppervlak dat is gelegen tussen 1 en 100 mm2, in het bijzonder tussen 2 en 50 mm2. Het exacte oppervlak is doorgaans afhankelijk van de specifieke 10 toepassing van de inrichting. Alzo heeft een inrichting voor het verwannen van water voor het zetten van thee of koffie bij voorkeur een doorsnede van tussen 2 en 5 mm2. Voor het verwarmen van water dat voorts via een kraan, veelal douchekraan of badkraan, kan worden afgetapt wordt bij voorkeur een kanaalstructuur met een doorsnede van tussen 10 en 60 mm2 toegepast. Eenzelfde doorsnede kan bijvoorbeeld 15 tevens worden toegepast voor het verwannen van frituurolie.In yet another preferred embodiment, the cross-section of the channel structure has a surface that is between 1 and 100 mm 2, in particular between 2 and 50 mm 2. The exact surface area usually depends on the specific application of the device. A water heating device for making tea or coffee preferably has a diameter of between 2 and 5 mm 2. For heating water which can further be drained via a tap, often shower faucet or bath faucet, a channel structure with a cross-section of between 10 and 60 mm 2 is preferably used. The same cross-section can for instance also be used for heating frying oil.

De niet-lineaire kanaalstructuur is bij voorkeur ten minste gedeeltelijk gehoekt vormgegeven. Door één of meerdere hoeken aan te brengen in de kanaalstructuur kan een tweedimensionaal of eventueel driedimensionaal stroomverloop van de te 20 verwarmen vloeistof worden gerealiseerd. Alzo kan de vloeistof relatief efficiënt langs het (relatief compacte) verwarmingselement worden geleid om alzo te worden verwarmd tot een gewenste temperatuur. In een andere voorkeursuitvoering is de kanaalstructuur ten minste gedeeltelijk gekromd vormgegeven. Door de kanaalstructuur in hoofdzaak spiraalvormig uit te voeren kan vloeistof bijvoorbeeld eveneens op relatief 25 compacte en intensieve wijze worden opgewarmd tot een gewenste temperatuur.The non-linear channel structure is preferably designed at least partially angled. By providing one or more angles in the channel structure, a two-dimensional or possibly three-dimensional flow of the liquid to be heated can be realized. The liquid can thus be passed along the (relatively compact) heating element relatively efficiently so as to be heated to a desired temperature. In another preferred embodiment, the channel structure is at least partially curved. By designing the channel structure in a substantially spiral form, liquid can for instance also be heated in a relatively compact and intensive manner to a desired temperature.

In weer een andere voorkeursuitvoering wordt de basisstructuur gevormd door meerdere separate, onderling verbonden basismodules. De basismodules kunnen daarbij zeer divers van aard zijn en kunnen bijvoorbeeld worden gevormd door schotten die op 30 onderlinge afstand worden gehouden door afstandhouders, waarbij de onderlinge oriëntatie van de basismodules de kanaalstructuur bepaalt.In yet another preferred embodiment, the basic structure is formed by a plurality of separate, interconnected basic modules. The basic modules can be very diverse in nature and can for instance be formed by partitions which are kept at a mutual distance by spacers, wherein the mutual orientation of the basic modules determines the channel structure.

De inrichting is bij voorkeur voorzien van een pomp voor het onder druk door de kanaalstructuur verpompen van de te verwarmen vloeistof. Doordat vloeistof met 1025564 5 behulp van de inrichting overeenkomstig de uitvinding relatief snel, intensief en efficiënt kan worden verwarmd kan het vloeistofdebiet door de kanaalstructuur worden verhoogd om enerzijds te intensief verwarmen van de vloeistof te voorkomen en om anderzijds de capaciteit van de inrichting te verhogen. Bij voorkeur is het 5 pompvermogen van de pomp reguleerbaar. Het kan voordelig zijn om het pompvermogen te reguleren, teneinde relatief eenvoudig te kunnen voldoen aan de gebruikersbehoefte. Indien bijvoorbeeld een grote hoeveelheid vloeistof benodigd is kan het pompvermogen (tijdelijk) worden opgevoerd om relatief snel aan de behoefte van de gebruiker te kunnen voldoen. In een bijzondere voorkeursuitvoering is de inrichting 10 voorzien van met de pomp gekoppelde sensormiddelen voor het afhankelijk van de vloeistoftemperatuur in de kanaalstructuur kunnen reguleren van het pompvermogen. Alzo kan bijvoorbeeld worden voorkomen dat de vloeistof oververhit raakt in de kanaalstructuur. Bij overschrijding van één of meerdere kritische temperaturen kan het pompvermogen worden opgevoerd, teneinde oververhitting te kunnen voorkomen.The device is preferably provided with a pump for pumping the liquid to be heated under pressure through the channel structure. Because liquid can be heated relatively quickly, intensively and efficiently with the aid of the device according to the invention, the liquid flow can be increased through the channel structure in order on the one hand to prevent intensive heating of the liquid and on the other to increase the capacity of the device. The pumping capacity of the pump is preferably controllable. It can be advantageous to regulate the pump power in order to be able to meet the user requirement relatively easily. For example, if a large amount of liquid is required, the pumping power can be (temporarily) increased in order to be able to meet the user's requirements relatively quickly. In a particularly preferred embodiment, the device 10 is provided with sensor means coupled to the pump for being able to regulate the pump power depending on the liquid temperature in the channel structure. Thus, for example, it is possible to prevent the liquid from overheating in the channel structure. If one or more critical temperatures are exceeded, the pump capacity can be increased in order to prevent overheating.

15 Ingeval de Vlóêistoftemperatuür in de kanaalstructuur relatief laag is - indien het verwarmingselement bijvoorbeeld juist is ingeschakeld -, kan het pompvermogen (tijdelijk) worden gereduceerd, teneinde de verblijftijd van de vloeistof in de kanaalstructuur enigszins te verhogen, waardoor een verbeterde opwarming van de vloeistof kan worden bereikt.In the event that the liquid temperature in the channel structure is relatively low - for example, if the heating element is correctly switched on - the pump power can be (temporarily) reduced in order to slightly increase the residence time of the liquid in the channel structure, so that an improved heating of the liquid can occur. are being reached.

2020

De uitvinding heeft tevens betrekking op een basisstructuur ten gebruike in een dergelijke inrichting.The invention also relates to a basic structure for use in such a device.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van 25 vloeistoffen met behulp van een dergelijke inrichting, omvattende de stappen: a) het activeren van het verwarmingselement, en b) het via de kanaalstructuur langs het verwarmingselement leiden van een te verwarmen vloeistof. Bij voorkeur geschiedt het via de kanaalstructuur langs het verwarmingselement leiden van de te verwarmen vloeistof overeenkomstig stap b) onder verhoogde druk. Deze verhoogde druk kan 30 variëren van atmosferische druk tot hogere drukken tot circa 10 bar. Verdere voordelen van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding zijn in het voorgaande reeds uitvoerig beschreven.The invention further relates to a method for heating liquids using such a device, comprising the steps of: a) activating the heating element, and b) guiding a liquid to be heated via the channel structure along the heating element. Preferably, the liquid to be heated is guided via the channel structure along the heating element in accordance with step b) under increased pressure. This increased pressure can vary from atmospheric pressure to higher pressures up to approximately 10 bar. Further advantages of the method according to the invention have already been described in detail above.

1025564 61025564 6

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een gedeeltelijk opengewerkt perspectivisch aanzicht op een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting overeenkomstig de uitvinding, 5 figuur 2a een gedeeltelijk opengewerkt bovenaanzicht op een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting overeenkomstig de uitvinding, figuur 2b een dwarsdoorsnede over de lijn A-A zoals aangegeven in figuur 2a, | figuur 2c een dwarsdoorsnede over de lijn B-B zoals aangegeven in figuur 2a, figuur 3a een dwarsdoorsnede van een derde uitvoeringsvorm van de inrichting 10 overeenkomstig de uitvinding, figuur 3b een dwarsdoorsnede over de lijn C-C zoals aangegeven in figuur 3a, figuur 3c een detail E zoals aangegeven in figuur 3b, figuur 4 een schematische voorstelling van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting overeenkomstig de uitvinding, 15 figuur 5a een gedeeltelijk opengewerkt bovenaanzicht op een vijfde uitvoeringsvorm van de inrichting overeenkomstig de uitvinding, en figuur 5b een dwarsdoorsnede over de lijn E-E zoals aangegeven in figuur 5a.The invention will be elucidated on the basis of non-limitative exemplary embodiments shown in the following figures. Herein: figure 1 shows a partly cut-away perspective view of a first embodiment of the device according to the invention, figure 2a shows a partly cut-away top view of a second embodiment of the device according to the invention, figure 2b shows a cross-section over the line AA as indicated in figure 2a, | Fig. 2c shows a cross section along the line BB as indicated in Fig. 2a, Fig. 3a shows a cross section through a third embodiment of the device 10 according to the invention, Fig. 3b shows a cross section along the line CC as indicated in Fig. 3a, Fig. 3c shows a detail E as indicated in figure 3b, figure 4 a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention, figure 5a a partly cut-away top view of a fifth embodiment of the device according to the invention, and figure 5b a cross-section over the line EE as indicated in Figure 5a.

Figuur 1 toont een gedeeltelijk opengewerkt perspectivisch aanzicht op een inrichting 1 20 overeenkomstig de uitvinding. De inrichting 1 omvat een basisstructuur 2 en een daarop, in hoofdzaak mediumdicht, aansluitend verwarmingselement 4. Het verwarmingselement 4 en de basisstructuur 2 worden op elkaar geklemd middels (niet-weergegeven) klemmiddelen. Tussen de basisstructuur 2 en het verwarmingselement 4, en in het bijzonder in een bovenoppervlak van de basisstructuur 2, is een niet-lineaire 25 kanaalstructuur 3 aangebracht voor het langs het verwarmingselement 4 leiden van een te verwarmen vloeistof. De te verwannen vloeistof wordt via een toevoeropening 5 gepompt in de kanaalstructuur 3 en verlaat na verwarming de kanaalstructuur 3 via een afvoeropening 6. Uit figuur 1 blijkt dat de kanaalstructuur 3 zigzagvormig is uitgevoerd en bovendien is voorzien van meerdere gehoekte overgangen van het ene lineaire 30 kanaaldeel naar het naastgelegen lineaire kanaaldeel. Het moge duidelijk zijn dat de lengte van de kanaalstructuur door deze gehoekte, niet-lineaire vorm een veelvoud omvat van de lengte van het verwarmingselement, waardoor vloeistof op relatief efficiënte en intensieve wijze kan worden verwarmd.Figure 1 shows a partly cut-away perspective view of a device 1 according to the invention. The device 1 comprises a basic structure 2 and a heating element 4 connecting thereto, which is substantially medium-tight, The heating element 4 and the basic structure 2 are clamped to each other by means of clamping means (not shown). Between the basic structure 2 and the heating element 4, and in particular in an upper surface of the basic structure 2, a non-linear channel structure 3 is arranged for guiding a liquid to be heated along the heating element 4. The liquid to be heated is pumped into the channel structure 3 via a supply opening 5 and, after heating, leaves the channel structure 3 via a discharge opening 6. Figure 1 shows that the channel structure 3 is zigzag-shaped and moreover has several angled transitions of the one linear 30 channel part to the adjacent linear channel part. It will be clear that the length of the channel structure due to this angled, non-linear form comprises a multiple of the length of the heating element, whereby liquid can be heated in a relatively efficient and intensive manner.

1025564 ' 71025564 '7

Figuur 2a toont een gedeeltelijk opengewerkt bovenaanzicht op een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting 7 overeenkomstig de uitvinding. De inrichting 7 omvat een basisstructuur 14 en een daarop aansluitend verwarmingselement 9. Uit figuur 2a blijkt dat ten behoeve van een mediumdichte afdichting tussen het 5 verwarmingselement 9 en de basisstructuur 14 een afdichtelement 15 is voorzien. Als afdichtelement kan bijvoorbeeld een thermo-resistente rubberen O-ring worden gebruikt. Het verwarmingselement 9 en de basisstructuur 14 worden op elkaar geklemd middels (niet-weergegeven) klemmiddelen. In een uitsparing in de basisstructuur 14 zijn meerdere geleidingselementen 10,11 aangebracht, zodanig dat de geleidingselementen 10 10,11 onderling een stromingstraject 12 voor vloeistof vormen. De te verwannen vloeistof wordt aan het stromingstraject 12 toegevoerd via aanvoeropening 8 en na verwarming door het verwarmingselement afgevoerd via afvoeropening 16.Figure 2a shows a partially cut-away top view of a second embodiment of the device 7 according to the invention. The device 7 comprises a basic structure 14 and a heating element 9 adjoining it. Figure 2a shows that a sealing element 15 is provided for the purpose of a medium-tight seal between the heating element 9 and the basic structure 14. As a sealing element, for example, a thermo-resistant rubber O-ring can be used. The heating element 9 and the basic structure 14 are clamped to each other by means of clamping means (not shown). A plurality of guide elements 10,11 are arranged in a recess in the basic structure 14, such that the guide elements 10,11 mutually form a flow path 12 for liquid. The liquid to be heated is supplied to the flow path 12 via supply opening 8 and after heating is discharged through the heating element via discharge opening 16.

De figuren 2b en 2c tonen dwarsdoorsneden over de lijn A-A respectievelijk B-B welke 15 zijn aangegeveri in figuur 2a. Door dè verschillende afmetingen van de naast elkaar in de uitsparing van de basisstructuur 14 geplaatste geleidingselementen 10 en 11 wordt de facto het stromingstraject 12 gevormd. Dit wordt bereikt doordat de breedte van het geleidingselement 10 kleiner is dan de breedte van de uitsparing in de basisstructuur 14, en doordat de hoogte van het geleidingselement 11 kleiner is dan de hoogte van de 20 uitsparing in de basisstructuur 14. Door de ruimte in de breedte van geleidingselement 10 om en om aan de ene en aan de andere zijde van de uitsparing in de basisstructuur te positioneren, worden de boven de geleidingselement 11, aan weerszijden van geleidingselement 10 gelegen, ruimten met elkaar verbonden. Aldus wordt een zigzagvormig stromingstraject 12 verkregen, waarbij de te verwarmen vloeistof in 25 hoofdzaak stroomt in een richting dwars op de lengterichting van het verwarmingselement 9. De geleidingselementen 10 en 11 worden daarbij bij voorkeur onderling verbonden door middel van een verbindingselement 13, welk verbindingselement 13 bijvoorbeeld kan worden gevormd door een rubberen koord. Teneinde een in hoofdzaak mediumdichte aansluiting van de geleidingselementen 10, 30 11 op het verwarmingselement 9 te bewerkstelligen, zijn de geleidingselementen 10,11 op elastische elementen 17 geplaatst.Figures 2b and 2c show cross-sections along the lines A-A and B-B, respectively, which are indicated in Figure 2a. The flow path 12 is in fact formed by the different dimensions of the guide elements 10 and 11 placed side by side in the recess of the basic structure 14. This is achieved because the width of the guide element 10 is smaller than the width of the recess in the basic structure 14, and because the height of the guide element 11 is smaller than the height of the recess in the basic structure 14. Due to the space in the In order to position the width of the guide element 10 alternately on the one and the other side of the recess in the basic structure, the spaces above the guide element 11, on either side of the guide element 10, are connected to each other. A zigzag-shaped flow path 12 is thus obtained, wherein the liquid to be heated flows substantially in a direction transverse to the longitudinal direction of the heating element 9. The guide elements 10 and 11 are thereby preferably mutually connected by means of a connecting element 13, which connecting element 13 for example, can be formed by a rubber cord. In order to effect a substantially medium-tight connection of the guide elements 10, 11 to the heating element 9, the guide elements 10, 11 are placed on elastic elements 17.

Figuur 3a toont een dwarsdoorsnede van een derde uitvoeringsvorm van een inrichting 18 overeenkomstig de uitvinding. Deze dwarsdoorsnede vormt een aanzicht over de lijn 1025564' 8 D-D zoals getoond in figuur 3b. De inrichting 18 omvat een cilindervormig aandrukelement 24 voor het aandrukken van een spiraalvormig kanaal 20 voor te verwarmen vloeistof op een verwarmingselement 23. Het aandrukelement 24 wordt door middel van (niet-afgebeelde) bevestigingsmiddelen aangedrukt op het 5 verwarmingselement 23. Het aandrukelement 24 is daarbij vervaardigd uit een veerkrachtig materiaal, zodat het kanaal geheel op het verwarmingselement 23 aansluit, ondanks eventuele afwijkingen in de vlakheid van het verwarmingselement 23. Immers dergelijke elementen vertonen doorgaans een enigszins concave vorm in verband met de gewenste drukvastheid ervan. Het kanaal 20 is eenzijdig open en is ingericht om 10 volledig te worden afgedekt door het plaatvormig verwarmingselement 23 (zie figuur 3b). Het kanaal 20 is daarbij voorzien van een toevoer 19 en een afvoer 22 voor vloeistof, welke bij voorkeur onder bovenatmosferische druk door het kanaal 20 wordt gepompt. Het cilindervormig aandrukelement 24 wordt in hoofdzaak mediumdicht omgeven door een binnenwand van de inrichting. Teneinde vloeien van de vloeistof 15 vanuit het kanaal 20 langshet aandrukelement 24 te voorkomen kan daartoe een (niet-afgebeelde) afdichting worden toegepast. Een ringvormige afdichting 21 ingericht voor inklemming van het verwarmingselement 23 verbindt het verwarmingselement 23 met de inrichting en houdt deze in positie ten opzichte van het kanaal en het daarmee aandrukelement 24. Figuur 3b toont daarbij een dwarsdoorsnede over de lijn C-C zoals 20 aangegeven in figuur 3 a. Vloeistof kan in de inrichting 18 worden gebracht via de toevoer 19 en verlaat na het doorlopen van het spiraalvormige kanaal 20 via de aiVoer 22 de inrichting. Tijdens het doorlopen van het kanaal 20 wordt de vloeistof rechtstreeks, id est zonder tussenkomst van enig ander element, opgewarmd door het het kanaal 20 begrenzende plaatvormige verwarmingselement 23. Daar de kanaaldoorsnede 25 20 tamelijk gering is (doorgaans tussen 2 en 50 mm2) is het vloeistofvolume van de inrichting 18 eveneens relatief gering. Echter door de efficiënte en intensieve warmteoverdracht van het verwarmingselement 23 naar de vloeistof zal de vloeistof relatief snel op een gewenste temperatuur kunnen komen. Teneinde oververhitting van de vloeistof te voorkomen en de capaciteit van de inrichting 18 te vergroten zal de 30 vloeistof doorgaans onder een druk van circa 10 bar door de inrichting 18 worden gepompt. De vloeistof zal daarbij bij voorkeur een kanaallengte van 0,5,1, 2,4, 5 of 6 meter afleggen. Figuur 3c toont een detail E zoals aangegeven in figuur 3b, waarin duidelijk is aangeven dat het kanaal 20 modulair wordt gevormd door een spiraalvormig opgewonden metalen (stalen) plaat 25 en een naastgelegen isolerend (rubberen) strip 26.Figure 3a shows a cross-section of a third embodiment of a device 18 according to the invention. This cross-section forms a view along the line 1025564 '8 D-D as shown in figure 3b. The device 18 comprises a cylindrical pressure element 24 for pressing a spiral channel 20 for liquid to be heated on a heating element 23. The pressure element 24 is pressed onto the heating element 23 by means of (not shown) fastening means. The pressure element 24 is thereby made of a resilient material, so that the channel connects completely to the heating element 23, despite possible deviations in the flatness of the heating element 23. After all, such elements generally have a somewhat concave shape in connection with their desired compressive strength. The channel 20 is open on one side and is arranged to be completely covered by the plate-shaped heating element 23 (see figure 3b). The channel 20 is thereby provided with a supply 19 and a drain 22 for liquid, which is preferably pumped through the channel 20 under super atmospheric pressure. The cylindrical pressure element 24 is surrounded in a medium-tight manner by an inner wall of the device. In order to prevent the liquid 15 from flowing out of the channel 20 along the pressure element 24, a (not shown) seal can be used for this purpose. An annular seal 21 adapted for clamping the heating element 23 connects the heating element 23 to the device and holds it in position relative to the channel and the pressure element 24 therewith. Figure 3b shows a cross-section over the line CC as indicated in figure 3 a. Liquid can be introduced into the device 18 via the supply 19 and leaves the device after passing through the spiral channel 20 via the supply 22. During the passage of the channel 20, the liquid is heated directly, without the intervention of any other element, by the plate-shaped heating element 23 delimiting the channel 20. Since the channel cross-section is rather small (usually between 2 and 50 mm 2), The liquid volume of the device 18 is also relatively low. However, due to the efficient and intensive heat transfer from the heating element 23 to the liquid, the liquid will be able to reach a desired temperature relatively quickly. In order to prevent overheating of the liquid and to increase the capacity of the device 18, the liquid will usually be pumped through the device 18 under a pressure of approximately 10 bar. The liquid will then preferably cover a channel length of 0.5.1, 2.4, 5 or 6 meters. Figure 3c shows a detail E as indicated in Figure 3b, in which it is clearly indicated that the channel 20 is modularly formed by a spirally wound metal (steel) plate 25 and an adjacent insulating (rubber) strip 26.

1025564 91025564 9

Uit onderzoeksresultaten is gebleken dat bepaalde verhoudingen tussen de parameters a, b, c en d (zie figuur 3 c) een voordelige werking hebben op de verwarming van de vloeistof. Indien voor de verhouding a:b:c:d de verhouding wordt toegepast van 30:10:1:5 zal de verwarming van de vloeistof naar een gewenste temperatuur kunnen 5 worden geoptimaliseerd.Research results have shown that certain ratios between the parameters a, b, c and d (see figure 3 c) have an advantageous effect on the heating of the liquid. If the ratio of a: b: c: d is the ratio of 30: 10: 1: 5, the heating of the liquid to a desired temperature can be optimized.

Figuur 4 toont een schematische voorstelling van een andere uitvoeringsvorm van een inrichting 27 overeenkomstig de uitvinding. De inrichting 27 omvat daarbij een pomp 33 en een met de pomp 33 verbonden niet-lineaire kanaalstructuur 31. De 10 kanaalstructuur 31 wordt daarbij gevormd door een enkel kanaal dat zowel gekromd als gehoekt is vormgegeven. De kanaalstructuur 31 sluit daarbij aan op een dikke filmelement (niet-weergegeven) voor opwarming van een door de kanaalstructuur 31 stromende vloeistof, zoals water, olie. Daartoe wordt relatief koude vloeistof vooreerst via een leiding 34 naar de pomp 33 geleid, waarna de relatief koude vloeistof onder 15 druk via een andere leiding'32 riehtingde kanaalstructuur~31 wordt geleid. In de kanaalstructuur 31 wordt de vloeistof opgewarmd. Via een afvoerleiding 29 kan de opgewarmde vloeistof uit de inrichting 27 worden genomen en door een gebruiker worden geconsumeerd of worden gebruikt voor andersoortige doeleinden. De inrichting 27 is tevens voorzien van een, via een leiding 28 met de pomp 33 gekoppelde, 20 temperatuursensor 30 welke is gepositioneerd in of nabij de afvoerleiding 29 van de kanaalstructuur 30. Indien de sensor 30 waarneemt dat de vloeistoftemperatuur een kritische grens overschrijdt zal de sensor 30 het pompvermogen van de pomp 33 zodanig opvoeren dat de (oververhitte vloeistof relatief snel uit de inrichting 27 zal worden gespoeld, waardoor verdere oververhitting kan worden voorkomen. Een 25 soortgelijke (omgekeerde) situatie kan zich voordoen bij onvoldoende verwarming van de vloeistof, waarna het pompvermogen (tijdelijk) kan worden gereduceerd.Figure 4 shows a schematic representation of another embodiment of a device 27 according to the invention. The device 27 herein comprises a pump 33 and a non-linear channel structure 31 connected to the pump 33. The channel structure 31 is thereby formed by a single channel which is designed both curved and angled. The channel structure 31 thereby connects to a thick film element (not shown) for heating a liquid flowing through the channel structure 31, such as water, oil. To this end, relatively cold liquid is first of all led via a pipe 34 to the pump 33, whereafter the relatively cold liquid is guided under pressure via another pipe structure 32. The liquid is heated in the channel structure 31. Via a discharge line 29, the heated liquid can be taken from the device 27 and consumed by a user or used for other purposes. The device 27 is also provided with a temperature sensor 30 which is coupled to the pump 33 via a line 28 and which is positioned in or near the discharge line 29 of the channel structure 30. If the sensor 30 detects that the liquid temperature exceeds a critical limit, the device sensor 30 increases the pump power of the pump 33 in such a way that the (superheated liquid will be flushed out of the device 27 relatively quickly, whereby further superheating can be prevented. A similar (inverse) situation can occur in the case of insufficient heating of the liquid, after which the pump power can be reduced (temporarily).

Figuur 5a toont een gedeeltelijk opengewerkt bovenaanzicht op nog een andere uitvoeringsvorm van een inrichting 35 overeenkomstig de uitvinding. De inrichting 35 30 omvat een draagstructuur 36, welke draagstructuur 36 aan een bovenzijde is voorzien van een meerdere parallel georiënteerde niet-lineaire kanalen 37, welke kanalen aan weerszijden van de draagstructuur 36 onderling zijn gekoppeld middels een collector 39. De kanalen 37 zijn ingericht voor doorstroming van vloeistof en zijn voorzien van een invoer 38 en een uitvoer 41 voor vloeistof. De bovenzijde van de niet-lineaire 1025564 10 kanalen 37 wordt als kanalenstructuur volledig afgeschermd door een plaatvormig elektrisch verwarmingselement 42. Tussen de draagstructuur 36 en het verwarmingselement 42 is een afdichting 40 aangebracht om lekkage van vloeistof uit de inrichting 35 te voorkomen, of althans tegen te gaan. Figuur 5b toont een 5 dwarsdoorsnede over de lijn E-E zoals aangegeven in figuur 5a. In figuur 5b is getoond dat een naar de draagstructuur 36 toegekeerde zijde van het verwarmingselement 42 tevens is voorzien van (drie) niet-lineaire gelijkgevormde (zigzagvormige) kanalen 43. De kanalen 37 van de draagstructuur 36 sluiten daarbij over de in hoofdzaak volledige lengte aan op de kanalen 43 van het verwarmingselement 42. Op deze wijze kan het 10 kanaalvolume van de inrichting 35 nochtans enigszins worden vergroot, waarbij de warmteoverdrachtscapaciteit van de inrichting 35 ten minste gehandhaafd blijft.Figure 5a shows a partially cut-away top view of yet another embodiment of a device 35 according to the invention. The device 35 comprises a support structure 36, which support structure 36 is provided on a top side with a plurality of parallel oriented non-linear channels 37, which channels on either side of the support structure 36 are mutually coupled by means of a collector 39. The channels 37 are arranged for flow through liquid and are provided with an inlet 38 and an outlet 41 for liquid. The top side of the non-linear channels 252564 is completely shielded as a channel structure by a plate-shaped electric heating element 42. A seal 40 is arranged between the support structure 36 and the heating element 42 to prevent leakage of liquid from the device 35, or at least against to go. Figure 5b shows a cross-section over the line E-E as indicated in Figure 5a. Figure 5b shows that a side of the heating element 42 facing the support structure 36 is also provided with (three) non-linearly shaped (zigzag-shaped) channels 43. The channels 37 of the support structure 36 then connect over the substantially full length on the channels 43 of the heating element 42. In this way, however, the channel volume of the device 35 can be slightly increased, while the heat transfer capacity of the device 35 is at least maintained.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande 15 conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.It will be clear that the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described here, but that within the scope of the appended claims, countless variants are possible which will be obvious to those skilled in the art.

1025564 '1025564 '

Claims

Device for heating liquids, comprising: • a basic structure, and 5. at least one heating element connecting to the basic structure, wherein at least one non-linear channel structure is arranged between the basic structure and the heating element for flow of a liquid to be heated .

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that at least a part of the channel structure is recessed in an outer surface of the basic structure.

Device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that at least a part of the channel structure is arranged recessed in the heating element. 4. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the heating element is of substantially plate-shaped design.

5. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the channel length of the channel structure is between 0.3 and 7 meters, in particular between 0.5 and 5 meters.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the cross-section of the channel structure has a surface that is between 1 and 100 mm 2, in particular between 2 and 50 mm 2. 25

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the channel structure is designed at least partially angled.

8. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the channel structure is at least partially curved.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the basic structure is formed by a plurality of separate, interconnected basic modules. 1025564

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the device is provided with a pump for pumping the liquid to be heated under pressure through the channel structure. 5

Device according to claim 10, characterized in that the pump power of the pump is controllable.

12. Device as claimed in claim 11, characterized in that the device is provided with sensor means coupled to the pump for regulating the pump power, depending on the liquid temperature in the channel structure.

Basic structure for use in a device according to one of claims 1-12.

A method for heating liquids with the aid of a device according to any one of claims 1-12, comprising the steps of: a) activating the heating element, and b) guiding a liquid for heating through the channel structure along the heating element. 20

Method according to claim 14, characterized in that the liquid to be heated via the channel structure is passed along the heating element in accordance with step b) under increased pressure. 25 10255Ö4