CN1898504A - 用于流体的厚膜加热装置和连续式加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于流体且用于安装在连续式加热器(100)中的厚膜加热装置(1)，它带有至少一个构造成电阻加热的厚膜加热元件(2)、至少一个为了将由厚膜加热元件(2)所产生的热量传递给流体而与厚膜加热元件(2)以及流体处于导热连接中的传热元件(3)，其中设置一种功率控制装置(31)，以便对厚膜加热元件进行无级控制或者接近无级的控制。为构成一种连续式加热器(100)，将厚膜加热装置(1)与一个具有至少一个输入口(51)和至少一个排出口(52)的成形件保持耐压力及耐高温地形状配合连接，以形成一个流体室。

Description

用于流体的厚膜加热装置和连续式加热器

技术领域

本发明涉及一种适用于流体且用于安装在连续式加热器中的厚膜加热装置，它带有至少一个构造成电阻加热的厚膜加热元件、至少一个将由厚膜加热元件所产生的热量传递给流体而与厚膜加热元件以及流体处于导热连接中的传热元件。本发明还涉及一种带有前述种类的厚膜加热装置的连续式加热器，以及一种带有前述种类的厚膜加热元件或者连续式加热器的家用器具。

背景技术

加热装置和连续式加热器例如用在洗碗机或者洗衣机中。为对流体进行加热，现在主要使用基于管形加热体的加热装置。管形加热体通常是由布置在优质钢管中间的电阻丝所构成，这样就不会对钢管产生电压击穿。为了精确地将电阻丝固定在管子中间并且改善绝缘性能，通常将电阻丝和优质钢管之间的空间用一种绝缘性能好的材料进行填充，这种材料通常是氧化镁粉末。

可以用不同的方式来使用管形加热体。这样，就可以将管形加热体比如说布置在一个由流体流过的处于流体中的连续式加热器中。在这种情况下，壳体通常由一种耐热塑料制成。管形加热体同样可以布置在一个由流体流过的流体导向管上，必要时中间接一个传热元件。在另一种简单的方案中，使管形加热体平放在一个容器里面接受流体的环绕冲刷。

管形加热体有各种缺点。对所有前述方案来说有一点是共同的，即加热装置由于管形加热体的结构形式而具有一定的惯性。由于管形加热体的可以得到的表面效率很低，由此导致部件尺寸很大。在接触管形加热体及其它所属的部件时，比如接触一个应该防止加热装置或连续式加热器干运行的开关元件时，同样经常出现问题。

最后，管形加热体受到功率控制方面的限制，因为由于只有一根电阻丝，所以也只能实现一个功率等级。

此外，作为带有管形加热体的加热装置的替代方案，已知一种所谓的“厚膜加热元件”。在DE19934319A1中公开了一种用于流体的带有至少一个构造成电阻加热的加热元件的加热装置，它有一个传热元件，此元件与加热元件及流体处于导热连接中，以便将由加热元件产生的热量传递给流体。在第三种实施方式中，加热装置被设计为厚膜加热装置。这里涉及一种流体导向管，在其外侧布设了厚膜元件形式的加热元件。为实现多个功率等级，已经公开了将多个螺旋形的围绕流体导向管的加热元件设置在流体导向管上这一方法。多个这样的加热元件的电接触在制造范围内由于流体导向管的几何形状以及加热元件的螺旋状绕组而变得比较繁琐，因此，在实践中就放弃了多个功率等级。

发明内容

因此本发明的任务是提供一种厚膜加热装置、一种连续式加热器和一种家用器具，它们为电源电压各异的不同国家提供了统一的设计方案，并且允许使用一种简单且成本低廉的结构来对流体进行节能地加热。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的加热装置、通过一种具有权利要求10的特征的连续式加热器、并且通过一种具有权利要求11到15的特征的家用器具得到解决。优选的改进方案由从属权利要求获得。

按照本发明将一种功率控制装置与一种厚膜加热装置相连接，前者可以对厚膜加热元件进行无级控制或者接近无级的控制。作为功率控制装置，可以根据脉冲-暂停-调制原理、根据相位截止原理或者根据一种相同作用的原理对快速工作的开关机构或者开关元件、如可控硅整流器或者三端双向可控硅开关元件(双向可控硅整流器)进行控制。

功率控制装置使得广泛地使用厚膜加热装置成为可能。以此可以提供一种厚膜加热装置或者相同的加热装置来为不同的国家实现不同的功率方案，这样就可以为规定的工作计划对厚膜加热元件的相应的或必要的功率进行调节或控制，而这一点与电源电压的大小无关。除此以外，一种可无级调节的或者至少可以在很小等级里调节的功率，还使个性化的及增进能量的洗涤程序的设计成为可能，而且这不仅针对厚膜加热装置在洗碗机中的使用而且也针对其在洗衣机中的使用。

为形成一种封闭式的连续式加热器形式的加热系统，根据本发明的厚膜加热装置与一个成形件耐压力及耐高温地相连接，以形成一个流体空间。此成形件具有至少一个输入口和至少一个排出口。此外，将厚膜加热元件在流体空间外布置在传热元件上。因此，连续式加热器的整个系统包括至少两个部件，也就是根据本发明的厚膜加热装置及一个与此厚膜加热装置相连接的又被称为壳体的成形件。

这种传热元件原则上可以为任意形状，它有一个-优选为平坦的-加热区，电阻加热形式的厚膜加热元件布设在该加热区上。它具有制造简单的优点。此厚膜加热元件安置在或者支承在传热元件上。这种厚膜加热元件通常包括一个电阻加热电路，它比如通过印刷或者火焰喷涂设置在一个比如由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷制成的绝缘基底上，而该基底本身则设置在传热元件上。在制作印制的厚膜加热元件时，首先要按印刷和加热的步骤将该绝缘基底设置在厚膜加热装置的加热区上。随后，比如通过薄膜印刷或丝网印刷将电阻加热装置设置在这个膜层上，并继续加热。如果加热区-厚膜加热装置安置在这个加热区上-基本上为平坦的平面，则制作尤其简单。

通过功率控制装置的使用，在其功率范围内就出现巨大的有待排出的损失能量。因此，为排出这种在功率控制装置运行中产生的热量，优选将一个散热装置与功率控制装置相连接。

尤其优选的是散热装置由传热元件本身构成，并且功率控制装置布设在传热元件上且与其有着良好的导热连接。如果该传热元件为扁平造型，或者一般说来，该传热元件与功率控制装置的产生热量的部件的形状相匹配，那就尤其属于这种情况了。这种安排的优点在于，损耗的热量没有损失掉，而是用来对流体进行加热。由此就可以将该厚膜加热元件的尺寸定得小一些。这种结构形式没有阻止使用另外一种传统的比如由铝制成的散热体。

为避免热量损失，该传热元件优选由一种在横向方向上传热性能差的材料制成。与此相反，在与横向方向垂直的方向上，此传热元件则有着良好的导热性，以此就可保证流体得到有效的加热。作为用于此传热元件的材料，尤其要对不锈钢或优质钢加以考虑。

由于功率控制装置，可以放弃多个加热电路。按照本发明的厚膜加热装置仅仅需要一个加热电路就可实现不同的功率水平，此加热电路通过相应的加热区段的电连接而形成。它以十分有利的方式仅仅使用一个电子元件就可进行功率控制，这与现有的借助于多个具有不同功率水平的加热电路的结构正好相反，这些加热电路必须全部独立地接触和触发。但多个加热电路也可以由一个或多个功率控制装置对功率进行控制。

电阻加热装置的优选材料是一种具有正温度系数的电阻的材料。这意味着，电阻加热装置在一定程度上限制了过热，如果流体空间干运行或者干接通。

此外优选设置一种布置在前述传热元件上的接触机构，它与厚膜加热装置的电气元件电连接。电气元件一方面是厚膜加热元件，另一方面是功率控制装置。此厚膜加热元件的电气连接端以及前述功率控制装置与一个布置在传热元件上的、尤其布置在安装区中的接触机构保持电连接。由此，可以通过一个唯一的插头接点将厚膜加热装置连接到电源上，并且可以通过该接触机构同样接触到所有对厚膜加热装置进行监控所必需的用电器。举例来说，可以考虑将功率控制装置与接触机构一同布置在一个壳体中。

附图说明

下面对按照本发明的厚膜加热装置及按照本发明的连续式加热器的其它有利的结构方案及实施例进行描述。

附图示出：

图1示出了一种按照本发明的厚膜加热装置的外表面俯视图；

图2示出了一种按照本发明的由一个厚膜加热装置及一个成形件所组成的连续式加热器的透视图。

具体实施方式

下面参照图1到4对一种按照本发明的厚膜加热装置进行描述。

图1示出了一个按照本发明的厚膜加热装置1的外表面14的俯视图。厚膜加热装置1具有基本上为圆形的外形。在一个比如由不锈钢制成的传热元件3的加热区4上布置了一个厚膜加热元件2。

图1中的厚膜加热元件2比如总共由七个圆形的同心圆弧段所组成，它们分别形成一个加热区段5。加热区段5如下彼此相对布置，使圆弧段的相邻的端部通过一个短的导体电路7彼此电连接。唯一的加热电路因此从一个连接端11经过最外面的同心环和其余每个同心环一直延伸到另一个连接端12。优选如此构造厚膜加热元件2，使其基本上全幅面地盖住加热区。在此，也可以通过厚膜加热元件2来空出一个或多个安装区。用厚膜加热元件2对传热元件3的加热区进行尽可能全幅面的覆盖，就可以使厚膜加热装置的尺寸达到最小。加热区段以何种方式(直线、四边形、弧形、同心、螺旋状)进行成形，这种选择主要取决于厚膜加热装置的电功率和/或形状，并且尤其取决于传热元件3的电功率和形状。

这里的厚膜加热装置1的厚膜加热元件2只有一个加热电路，可以借助于功率控制装置31对其输出功率进行无级调节，或者近乎于无级的调节。厚膜加热元件2所有加热区段5在所述的实施例中都通过相应的导体电路段7而彼此串行连接。作为替代方案，厚膜加热元件2也可以由一个唯一的比如螺旋状的加热区段所组成。这种加热电路的组成部分也是一个可选的熔断器10，它基本上处于加热区4的中心，在这里加热弧段5的半径最小。熔断器10应该在厚膜加热装置干运行的情况下防止厚膜加热元件2遭到损坏，方法是，熔断器10在接触点28上的连接端26会熔化，这些连接端通过一种焊剂与加热电路的导体电路7相连接。由于加热弧段的半径很小，所以在此区域内出现电流集中现象，这有助于熔断器断开。根据其安装位置，这也有助于接触点28在焊剂熔化的情况下因重力而断开。

传热元件3由一种金属制成，比如由不锈钢制成，这种金属在横向方向上的导热性较差。与此相反，在与此方向相垂直的方向上，也就是说，在一个垂直于图纸平面的平面上，传热元件3则具有良好的导热性，这样就确保由厚膜加热元件产生的能量有效地传递给流体。

作为功率控制装置31，一般考虑快速工作的开关装置或开关元件，如三端双向可控硅开关元件(双向可控硅整流器)，其例如可以根据脉冲-暂停-调制原理、根据相位截止原理或者根据一种相同的作用原理进行控制。通过使用双向可控硅整流器，可以在电源的相位特性曲线进行精确的时间触发。作为替代方案，也可以根据脉冲-暂停-调制原理连接可变的半波/全波形成，这样只有半波或者时间上错移的全波转换为功率。

在功率控制装置运行时，在此装置中出现很大的损耗能量，为避免损坏功率控制装置的部件，应该排出这种损耗能量。通常使用一种大面积的与功率控制装置有着良好的导热连接的散热设备就可做到这一点。

在本发明中，可以放弃这种散热设备，因为散热体的功能可以由传热元件3以及从传热元件旁边流过的流体承担。因此为确保有效的散热，要将功率调节装置直接布置在平坦设置的传热元件3上面，以产生尽可能最佳的导热效果。然后，可以将一种可能的而后还很有必要的散热设备的尺寸定得小一些。散热面积会减少，所减少的份额就是因用水散热所引起的部分。

在厚膜加热元件、也就是作为电阻加热装置的加热区段具有正温度系数的同时，可以在安装区6中设置一个具有负温度系数的温度监控元件8。温度监控装置8、比如是NTC电阻，它根据传热元件3的性能仅仅检测对内部表面13进行环绕冲洗的流体的温度，但没有检测由厚膜加热元件2所产生的热量。温度监控装置8因此与厚膜加热元件是解耦的。

尽管温度监控装置与厚膜加热元件热解耦，但可以推断出厚膜加热元件2的性能，方法是，对传热元件3的内侧进行环绕冲洗的流体温度进行检测并进行分析评估。使用一个NTC电阻来作为温度监控装置，这样做的好处是，与PTC电阻相比，对所提供的信号进行的分析要简便很多。因此与NTC电阻相反，为了能够探测到电阻的足够的变化，PTC电阻需要很强的温度梯度。

在由传热元件3的加热区3中的厚膜加热元件2空出的安装区6中布置了一个接触机构9。在此接触机构中可以比如集成功率控制装置31。将厚膜加热元件2的连接端11和12通过功率控制装置31及各自的导体电路24和25与接触机构9进行电连接。接触机构9在其内部拥有相应的接触舌簧，通过这些接触舌簧就可以将接触机构9与一个相应的插头进行机械连接及电连接。通过接触机构9，将通过功率调节装置31向厚膜加热元件2输送必要的功率，以便对流体进行加热。

温度监控装置优选紧邻接触机构9布置，并且与此接触机构进行电连接。由此就可以经过接触机构通过一个唯一的插头接点接触到所有设置在厚膜加热装置中的用电器。

在图2中，比如以透视图示出了一个按照发明的连续式加热器100，它示出了厚膜加热装置1，此装置带有一个与其相连的成形件50。比如由一种塑料制成的成形件50拥有径向定位的输入口51。此外，还设置了两个轴向延伸的排出口52。每个排出口52都可以与洗碗机的单独的冲洗机构相连接。当然也可以在另外的有别于图中所示的地方来布置输入口及排出口。

在按照本发明的厚膜加热装置中，与使用管形加热体相比，传热元件3的厚度减小，从而改善了通过此传热元件到流体的热传导。这样做的优点是，可以降低电阻加热装置的温度，因为热量有效地从这种电阻加热装置中引出并导向流体。电阻加热装置的温度的降低使人们可以在一个规定的最大允许温度下提高厚膜加热装置的功率密度并以此缩小其尺寸。

此外，从图2的透视图中还可清楚地看出在厚膜加热装置1和成形件50之间借助于定位机结构建立的连接。通过连接片20产生了这种定位机结构，定位钩53啮合在此连接片中，并且其也在压力下防止成形件50从厚膜加热装置1中松开。从图中看不出来，在成形件50和厚膜加热装置1之间布置了一个密封圈。更准确地说，密封圈布置在成形件的一个在通道16中延伸的壁体与内部的通道壁体18之间，以此保证即使在压力下、也就是说在可能的变形情况下、尤其是在成形件的变形情况下、同样在厚膜加热装置的变形情况下，整个装置都有很高的密封性。

在厚膜加热装置和成形件之间的内部形成的流体空间没有任何流动阻力，就象在使用处于流体空间内部的管形加热体时的情况一样。出于这个原因，可以在使用按照本发明的连续式加热器时降低泵的功率，因为应该予以补偿的流动损失很少。使用一个较小的泵就可以节省成本。另一方面，在保留以往所用的泵的情况下可以得到更高的压力，这样就会扩大洗涤物的机械加载。

总体来讲，按照本发明的连续式加热器的零件数目很少，并且这种连续式加热器可以用极其简单的方式进行制造。一种功率控制装置的使用实现了对厚膜加热元件进行无级控制或者近乎于无级的控制，并且因此也实现了对由厚膜加热元件产生的热量进行类似的控制，这一点与所使用的电源电压无关。在此，没有必要对厚膜加热元件进行复杂的布置，因为功率控制装置实现了仅仅带有一个加热电路的结构方案。除此以外，按照本发明的连续式加热器的电接触也大为简化，因为只需要一个电子元件就可触发厚膜加热元件。

附图标记列表

1厚膜加热装置

2厚膜加热元件

3传热元件

4加热区

5加热区段

6安装区

7导体电路

8温度监控装置

9接触机构

10熔断器

11连接端

12连接端

20连接片

24导体电路

25导体电路

31功率控制装置

50成形件

51输入口

52排出口

53定位钩

100连续式加热器

Claims (15)

1.用于流体且用于安装在连续式加热器(100)中的厚膜加热装置(1)，它带有一个构造成电阻加热的厚膜加热元件(2)、一个为了将由厚膜加热元件(2)所产生的热量传递给流体而与厚膜加热元件(2)以及流体处于导热连接的传热元件(3)，其特征在于，设置一种功率控制装置(31)，以便对厚膜加热元件(2)进行无级控制或者接近无级的控制。

2.按权利要求1所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，可以借助于相位截止或者脉冲-暂停-调制进行所述功率控制。

3.按权利要求1或2所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，所述功率控制装置是一种可控硅整流器或者三端双向可控硅开关元件。

4.按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，将一个散热装置与功率控制装置相连接，以排出在功率控制装置(31)运行中所产生的热量。

5.按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，所述散热装置由传热元件(3)构成，并且所述功率控制装置(31)布置在传热元件(3)上，并且与其导热连接。

6.按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，所述传热元件(3)由一种材料如优质钢制成，此材料在横向方向上的导热性较差。

7.按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，所述厚膜加热元件(2)通过相应的加热区段(5)的电连接而确切地具有一个加热电路。

8.按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，所述厚膜加热元件(2)由一种具有正温度特性(PTC)的材料制成。

9.按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，其特征在于，设置一个布置在传热元件(3)上的接触机构(9)，此接触机构与厚膜加热装置(1)的电气元件进行电连接。

10.连续式加热器(100)，它具有厚膜加热装置(1)，尤其具有按前述权利要求中的任一项所述的厚膜加热装置(1)，并具有一个与此厚膜加热装置(1)耐压力及耐高温地形状配合连接的成形件(50)，以形成一种流体空间，其中成形件(50)具有至少一个输入口(51)和至少一个排出口(52)。

11.家用器具、尤其是洗碗机或洗衣机，其特征在于，在该家用器具中布置了一个厚膜加热装置，尤其是布置了一个按权利要求1到9中任一项所述的厚膜加热装置。

12.家用器具、尤其是洗碗机或洗衣机，其特征在于，在该家用器具中布置一个按权利要求10所述的连续式加热器(100)。

13.家用器具、尤其是洗碗机或洗衣机，它包括了一个带有按权利要求1所述的厚膜加热装置(1)的连续式加热器，其中将一个散热装置与功率控制装置相连接，以排出在功率控制装置(31)运行中所产生的热量。

14.按权利要求13所述的家用器具，其特征在于，所述散热装置由传热元件(3)构成，并且功率控制装置(31)布置在传热元件(3)上并与其导热连接。

15.按权利要求14所述的家用器具，其特征在于，设有按权利要求2、3或6到9中的一项或多项来构造厚膜加热装置(1)。

Images