DE10145702A1

DE10145702A1 - Flachheizprofil für direkte Mediumbeheizung

Info

Publication number: DE10145702A1
Application number: DE10145702A
Authority: DE
Inventors: Uwe Neumann
Original assignee: Bleckmann Lamprechtshause GmbH
Current assignee: Bleckmann GmbH and Co KG
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-04-17
Also published as: ES2337658T3; DE50214034D1; ATE450646T1; EP1293597B1; EP1293597A2; EP1293597A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erhitzen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Heizvorrichtung. Die Heizvorrichtung zum Erhitzen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums hat eine ebenflächige Außenkontur und weist ein Flächenelement (22) und wenigstens ein elektrisches Widerstands-Heizelement (30) zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärme auf, das mindestens zwei elektrische Anschlüsse (32) besitzt und das sich in seiner Geometrie im wesentlichen in einer Ebene ausdehnt, dabei ist mindestens auf einer Seite des Flächenelements (22) das wenigstens eine Widerstands-Heizelement (30) elektrisch isoliert sowie gegenüber dem Medium dicht aufgetragen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 15.

In elektrischen Haushaltsgeräten, insbesondere in solchen zum Waschen und Trocknen von Wäschestücken bzw. Geschirr, werden zum Erhitzen des Reinigungswassers bzw. der Trocknungsluft elektrische Heizvorrichtungen verwendet. Bei der Entwicklung dieser Haushaltsgeräte wird angestrebt, einerseits den elektrischen Energiebedarf der Geräte zu senken, im Falle von Waschmaschinen beispielsweise durch Reduzierung der Wassermenge, andererseits sollen die Herstellkosten gering gehalten werden, dennoch aber eine niedrige Ausfallrate der Geräte während ihres Lebenszyklus gewährleistet werden. In einem Fehlerfall soll eine Reparatur mit geringen Reparaturkosten verbunden sein. Schließlich ist eine kompakte Bauweise der Heizvorrichtung selbst wünschenswert, wobei zum einen eine möglichst flache Bauform und zum anderen der Schutz der Anschlusselemente der Heizvorrichtung auf Grund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Beschädigungen besonders berücksichtigt werden sollen.

Aus der EP 0 204 984 A2 ist eine Wäschewaschmaschine bekannt, bei der ein Rohrheizkörper im unteren Bereich des Laugenbehälters angeordnet ist, welcher außerdem mit wenigstens einem Thermostaten für die Steuerung der Temperatur versehen ist. Infolge der Ausgestaltung dieser Heizvorrichtung mit einem einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisenden Mantelrohr ist ein nicht unerheblicher Mindestpegel für das Waschwasser notwendig, damit der Rohrheizkörper vollständig von Wasser umgeben ist und ein Durchbrennen verhindert wird. Ein derartig hoher Mindestpegel läuft aber der vorstehend erwähnten Forderung nach Energieeinsparung zuwider. Darüber hinaus werden während des Waschvorgangs vom Waschgut Fasern freigesetzt, welche sich vorzugsweise im unteren Bereich des Laugenbehälters ansammeln. Der darin angeordnete Rohrheizkörper stellt dabei ein erhebliches Strömungshindernis dar, auf welchem sich solche Fasern bevorzugt festsetzen. Dies führt dann zu partiellen thermischen Isolierungen, wodurch sich die Heizwendel des Rohrheizkörpers weiter erwärmt und dadurch beschädigt werden kann. Außerdem hat der Rohrheizkörper mit seiner geringen Oberfläche im Verhältnis zu der an das zu erhitzende Waschwasser abzuführenden Wärmemenge eine relativ hohe Oberflächentemperatur. Dies begünstigt insbesondere das Anhaften von Schmutzpartikeln sowie Kalkansatz und hat wiederum eine Verkürzung der Lebensdauer zur Folge. Letztendlich ist die Herstellung eines solchen Rohheizkörpers aufwendig und teuer.

Aus der DE 197 49 958 A1 ist weiterhin eine Wäschewaschmaschine bekannt, bei der die genannten Nachteile hinsichtlich der Anlagerung von Fasern durch Integration eines Rohrheizkörpers in einem Gehäuse vermieden werden sollen. Dies erfordert jedoch zusätzliche Herstellschritte und zusätzliches Material und führt damit zu höheren Herstellkosten. Außerdem kann durch die Verwendung eines Rohrheizkörpers mit einem einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisenden Mantelrohr eine Reduzierung des benötigten Waschwassers und damit eine Reduzierung der benötigten Wärmemenge zum Aufheizen nicht erreicht werden. Gegenüber der Verwendung des reinen Rohrheizkörpers wird sogar aufgrund des größeren Volumens der Anordnung infolge des zusätzlichen Gehäuses mehr Wasser benötigt.

Aus dem DE 18 23 414 U1 ist eine Wäschewaschmaschine bekannt, bei der auf der Innen- oder der Außenseite des Laugenbehältermantels Flächenheizkörper angeordnet sind.

Jedoch ergibt sich bei beiden Alternativen der Nachteil der schlechten Wärmeausnutzung, da nur ein Halbraum der Heizelemente in Richtung des zu beheizenden Waschwassers wirkt. Außerdem hat die feste Integration der Heizvorrichtung in den Mantel des Laugenbehälters den Nachteil, dass eine Auswechslung im Reparaturfall nicht mehr möglich ist. Gerade der Kostenaspekt lässt eine Kombination dieser Art zwischen Heizvorrichtung und Laugenbehälter nicht sinnvoll erscheinen.

Aus der US 5,155,800 A1 ist ein Heizvorrichtung für den Einsatz in korrosiven Umgebungen und ein Herstellungsverfahren hierzu offenbart. Dabei wird im wesentlichen ein Plattenheizelement auf einer isolierten Trägerplatte angeordnet und die gesamte Anordnung wird mit einer Kunststoffhülle aus einem Fluorpolymer eingeschlossen, um die elektrischen Elemente der Heizvorrichtung vor der korrosiven Einsatzumgebung, im Falle der US 5,155,800 A1 ein Säurebad, zu schützen. Durch das Einhüllen der gesamten Heizvorrichtung wird jedoch die Bauhöhe größer als notwendig, da die Materialstärke der Polymerschicht auf beiden Seiten anfällt. Weiter werden die elektrischen Anschlüsse des Heizelements mit Anschlussdrähten an einer Seite der Heizvorrichtung nach außen geführt. Dies ist eine nicht unerhebliche Schwachstelle. Die Anschlussdrähte können im Inneren durch mechanische Betriebsbelastungen abbrechen. Insbesondere kann Feuchtigkeit zwischen der Isolation der Anschlussdrähten und den Drähten von außen in die Heizvorrichtung aufgrund des Ansaugeffektes der durch die thermische Ausdehnung und Kontraktion der Materialien der Heizvorrichtung im Wechsel von Betriebs- und Nichtbetriebszustand eindringen und die Heizvorrichtung durch Korrosion bzw. Kurzschlüsse unbrauchbar werden lassen. Die zahlreichen Herstellschritte und die Verwendung vieler Einzelkomponenten machen auch diese Ausführung einer Heizvorrichtung kostenintensiv.

Aus der japanischen Patentanmeldung 11-307 233 ist eine Heizvorrichtung bekannt, bei der ein elektrisches Heizelement zwischen zwei Aluminiumnitritplatten in Glas eingeschmolzen ist und bei der die elektrischen Anschlüsse an einer Seite herausgeführt sind. Bei dieser Heizvorrichtung besteht jedoch wiederum der Nachteil, dass die elektrischen Anschlüsse aufwendig gegen Abknicken und Abbrechen geschützt werden müssen. Weiterhin ist die Herstellung einer solchen Heizvorrichtung insgesamt aufwendig und kostspielig.

Schließlich legt das US-Patent 3,974,360 eine integrierte elektrische Heizvorrichtung offen, bei der unter einer Keramikplatte Platinfilm-Heizelemente aufgeklebt und mittels einer Bleititanatschicht überzogen sind. Dieses Heizelement ist jedoch nicht zum beidseitigen Einsatz in flüssigen bzw. gasförmigen Medien vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Heizvorrichtung sowie ein kostengünstiges Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, die bei einfacher konstruktiver Gestaltung der Heizvorrichtung eine Erwärmung des Mediums mit hohem Wirkungsgrad ermöglichen.

Die vorstehende Aufgabe wird hinsichtlich der Heizvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den sich daran anschließenden Ansprüchen 2 bis 14 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung hat eine ebenflächige Außenkontur zum Erhitzten eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, um mit einer möglichst großen Fläche zu dem Medium in Kontakt zu stehen. Dadurch wird eine hohe Wärmeabgabe an das Medium erzielt und der Wirkungsgrad der Heizvorrichtung verbessert. Insbesondere weist die Heizvorrichtung ein Flächenelement und wenigstens ein elektrisches Widerstands- Heizelement zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärme mit mindestens zwei elektrischen Anschlüsse auf. Um eine gute Wärmeabgabe der von dem wenigstens einen Widerstands-Heizelement erzeugten Wärme über das eine Flächenelement zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn ein gut wärmeleitendes Material verwendet wird, das andererseits gegenüber korrosiv wirkenden Medien beständig ist. Das Flächenelement kann dabei aus einem Blech, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder Aluminium, aber auch aus einem geeigneten elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise einer Keramik, Glas oder einem Kunststoff, bestehen.

Auf diesem Flächenelement ist elektrisch isoliert das wenigstens eine Widerstands- Heizelement aufgetragen, beispielsweise im Siebdruck-, Emaillier- oder Plasmaspritzverfahren. Das elektrische Widerstands-Heizelement dehnt sich in seiner Geometrie im Wesentlichen in einer Ebene aus und ist mindestens auf einer Seite des Flächenelements elektrisch isoliert sowie gegenüber dem Medium dicht aufgetragen. Durch die Ausführung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ohne einen homogenen geschlossenen Mantel wird die Bauhöhe verringert, außerdem vereinfacht sich die Herstellung wesentlich. Weitere Vorteile sind die Materialeinspaarung und die damit verbundene Gewichtsreduzierung. Es sei angemerkt, dass auch auf beiden Seiten des Flächenelementes der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung Widerstands-Heizelemente vorgesehen sein können.

Die elektrische Isolation des Widerstands-Heizelements auf dessen dem Flächenelement zugewandten Seite besteht aus einer aufgetragenen Isolationsschicht. Diese Isolationsschicht kann sich über die gesamte Seite des Flächenelements erstrecken, auf der das Widerstands-Heizelement angebracht ist. Das Flächenelement selbst kann jedoch aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Keramik, Glas oder auch Kunststoff, bestehen, damit kann eine zusätzliche Isolation des wenigstens einen Widerstands-Heizelements entfallen, wodurch sowohl Herstellmaterial verringert als auch Herstellzeit gesenkt werden kann.

Für das wenigstens eine Heizelement werden Materialien bevorzugt, die einen hohen elektrischen Widerstandswert besitzen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Heizleiterlegierungen, wie Cr, Al, Fe, CrNiFe, Nickellegierungen oder auch Widerstandspasten wie in der Dickschichttechnik üblich, handeln. Ebenso können eine Ferro-Nickel-Legierung, eine Nickel-Chrom-Legierung oder Graphit hierfür Verwendung finden.

Gegenüber dem zu erhitzenden Medium ist das Widerstands-Heizelement auf dessen dem Flächenelement abgewandten Seite mit einer aufgetragenen elektrisch isolierenden Schutzschicht mediumsdicht abgedichtet. Diese Schutzschicht kann dabei vorzugsweise aus einer Glaskeramik, Kunststoff oder einem Metalloxid bestehen. Im einfachsten Fall kann die Schutzschicht auf der Seite des Flächenelements, auf der ein Widerstands-Heizelement angeordnet ist, vollständig aufgetragen sein, sie kann aber auch lediglich derart auf das Widerstands-Heizelement beschränkt sein, dass dieses vollständig gegenüber dem Medium abgedichtet ist. Damit kann zum einen eine gleichmäßige Schichtdicke auf dem Widerstands-Heizelement erreicht werden, wodurch der Wärmeübergangswiderstand zum zu erhitzenden Medium optimiert wird, zum anderen erhöht sich damit auch die Oberfläche, die in Kontakt mit dem zu erhitzenden Medium steht, wodurch wiederum die Wärmeabgabe begünstigt wird. Schließlich wird damit Material eingespart, das Gesamtgewicht verringert und die Wärmekapazität der Heizvorrichtung gesenkt.

Die elektrischen Eigenschaften der verwendeten Isolationsmaterialen sollen dabei den einschlägigen Normen bzgl. elektrischer Sicherheitsvorschriften entsprechen, wie beispielsweise hinsichtlich der erforderlichen Spannungsfestigkeit.

Um die Temperatur des zu erhitzenden Mediums überwachen zu können, kann weiterhin wenigstens ein elektrische Anschlüsse aufweisendes Temperaturerfassungselement zusammen mit dem Widerstands-Heizelement unter bzw. in der Schutzschicht angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Anschlüsse des Temperaturerfassungselementes im Anschlussbereich des Widerstands-Heizelements angeordnet und von außen kontaktierbar. Das Temperaturerfassungselement kann auch zur Steuerung und/oder thermischen Überwachung sowie Absicherung des Widerstands-Heizelementes dienen. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, die Funktion der Überwachung des zu erhitzenden Mediums und die der thermischen Überwachung sowie Absicherung des Widerstands- Heizelementes durch zwei oder mehrere unterschiedliche Elemente vorzunehmen.

Das Temperaturerfassungselement sowie gegebenenfalls weitere Steuer- oder Regelelemente können beispielsweise durch Aufbringen von Thermistorenpasten, wie z. B. NTC- oder PTC-Pasten, realisiert werden, welche beispielsweise durch Siebdrucktechnik zusätzlich zu dem Widerstandsheizelement auf das Flächenelement aufgebracht werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, Thermistorenpillen, beispielsweise NTC- oder PTC-Pillen, einzusetzen. Weiterhin kann das Temperaturerfassungselement in Form eines gedruckten Thermoelements ausgeführt werden. Darüber hinaus können Thermoelemente, die als einzelnes Element eingesetzt oder auch mittels Siebdrucktechnologie eingebracht werden können, verwendet werden.

Durch das Vorsehen wenigstens eines Anschlussbereiches an dem Flächenelement auf der Seite mit der Schutzschicht, in dem die elektrischen Anschlüsse des wenigstens einen Widerstands-Heizelementes angeordnet und von außen kontaktierbar sind, wird vermieden, dass bei der Herstellung, der Montage und/oder der Lagerung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung die elektrischen Anschlüsse des Widerstands-Heizelementes beschädigt werden können. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung keine über ihre Außenumfangskontur hinaus überstehende Elemente auf, die einen besonderen Schutz bzw. eine besondere Verpackung benötigen. Da die elektrischen Anschlüsse aus elektrisch gutleitendem Material gefertigt sein müssen und damit teuer sind, ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung diese materialsparend herstellen zu können.

Um auf einfache Weise eine elektrische Kontaktierung des wenigstens einen Widerstands- Heizelementes und des gegebenenfalls vorhandenen mindestens einen Temperaturelementes im Anschlussbereich der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zu ermöglichen, kann weiterhin vorgesehen sein, dass im Anschlussbereich für die elektrischen Anschlüsse des wenigstens einen Widerstands-Heizelementes und des gegebenenfalls vorhandenen mindestens einen Temperaturerfassungselementes wenigstens eine Anschlussausnehmung in der Schutzschicht vorgesehen ist. Um die Kontaktierung des wenigstens einen Heizelementes und des gegebenenfalls vorhandenen mindestens einen Temperaturerfassungselementes sicher gewährleisten zu können, ist es weiterhin von Vorteil, wenn für jeden elektrischen Anschluss des Heizelementes und des gegebenenfalls vorhandenen Temperaturerfassungselementes jeweils eine Anschlussausnehmung vorgesehen ist. Weist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mehrere Widerstands- Heizelemente und/oder mehrere Temperaturerfassungselemente bzw. weitere Steuer- und/oder Regelelemente auf, so können mehrere Anschlussausnehmungen vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Stelle des Flächenelements in der Schutzschicht vorgesehen sind. Die Aufschlussausnehmungen in der Schutzschicht können dabei beim Auftragen der Schutzschicht, beispielsweise im Siebdruckverfahren, freigelassen werden, aber auch nachträglich durch ein Abtragungsverfahren wieder freigelegt werden.

Hierbei kann eine oder mehrere Anschlussausnehmungen im Bereich einer Randkante des Flächenelements, vorzugsweise an der Randkante selbst oder auch im Mittenbereich einer Seite vorgesehen sein. Selbstverständlich ist auch eine Kombination dieser beiden Anordnungsstellen möglich.

Weisen die Anschlüsse des wenigstens einen Heizelementes einen gegenüber dem übrigen Teil des Widerstands-Heizelementes geringeren elektrischen Widerstand auf, so wird hierdurch im Anschlussbereich der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung eine "kalte Zone" geschaffen, d. h. eine Zone, in der nahezu keine Wärmeabgabe erfolgt.

Es sei angemerkt, dass die elektrische Isolationsschicht, das wenigstens eine Widerstands- Heizelement und die Schutzschicht wahlweise mittels eines Siebdruck-, Emaillier- oder Plasmaspritzverfahren oder einer Kombination dieser Verfahren aufgetragen sein können.

Zu leichtem Einbau am Einsatzort einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann diese im Anschlussbereich zumindest mit wenigstens einer Dichtung an ihrer Außenseite versehen werden, die sich vorzugsweise über die gesamte Außenseite erstreckt. Diese Dichtung kann stoffschlüssig, z. B. durch Aufspritzen, Kleben oder Vulkanisieren, mit der Heizvorrichtung verbunden sein. Dies ist vor allem aufgrund der hohen dynamischen Festigkeit und der hohen Schwingungsdämpfung von Vorteil. Es ist aber auch eine kraftschlüssige Verbindung, z. B. in Form einer aufgezogenen Labyrinthdichtung, möglich, deren Vorteile in einer leichten Reparatur und eines geringeren Einflusses auf die Zeiten beim Herstellablauf liegt.

Die vorstehende Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. In den Ansprüchen 16 bis 23 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die gleichen Vorteile erzielen, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung erläutert worden sind.

Die erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann bei den unterschiedlichsten Geräten bzw. Maschinen eingesetzt werden. So kann diese beispielsweise bei Wäschewaschmaschinen, Geschirrspülmaschinen, Wäschetrocknern usw. Verwendung finden. Hierbei besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit nur einem geringfügigen Abstand zu einer Wand eines Laugenbehälters anzuordnen. Ebenso besteht die Möglichkeit, aufgrund ihrer ebenflächigen Ausgestaltung als Teil der Wand des Laugenbehälters vorzusehen.

Insbesondere bei dem Erhitzen eines Reinigungsmediums in einer Waschmaschine lässt sich die erfindungsgemäße Heizvorrichtung einsetzen. Bei solch einer Waschmaschine kann es sich um eine Geschirrspülmaschine oder eine Wäschewaschmaschine handeln. Infolge der geringen Bauhöhe der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, die vorzugsweise in einem Bereich von 1,5 mm bis 6 mm liegen kann, lässt sich der minimal notwendige Pegel für das Reinigungsmedium gegenüber den Waschmaschinen reduzieren, die bekannte Rohrheizkörper verwenden. Die im Stand der Technik eingesetzten Rohrheizkörper weisen eine Profilhöhe zwischen 6,5 mm und 8,5 mm auf. Da der Abstand zu der Wand der Waschmaschine sowohl bei den bekannten Rohrheizkörpern als auch bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung bzw. Flachheizvorrichtung gleich ist, wird durch die geringere Bauhöhe erreicht, dass der Pegel des Mediums geringer ausfallen kann. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass der Minimalpegel eines Reinigungsmediums durch die Tatsache bestimmt ist, dass die Heizvorrichtung vollständig von dem Reinigungsmedium umschlossen sein muss, um ein Durchbrennen der Heizvorrichtung zu verhindern.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung lässt sich dadurch erzielen, dass mehrere derartige Heizvorrichtungen in beabstandeter, aber paralleler Ausrichtung zueinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Heizvorrichtungen über geeignete, vorzugsweise lösbare Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Hierdurch lässt sich eine radiatorähnliche Gesamtheizvorrichtung modulartig aufbauen, die beispielsweise zur Erwärmung eines an den ebenflächigen Mantelseiten vorbeiströmenden Luftstromes einsetzen lässt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungsfiguren erläutert. Die hierbei verwendeten Begriffe "links", "rechts", "unten" und "oben" beziehen sich auf die Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Figurenbezeichnungen. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass in den einzelnen Ausführungsbeispielen baugleiche und/oder funktionsgleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Hierbei ist:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;

Fig. 2A-2D perspektivische Ansichten, die die Herstellschritte bei der Fertigung der in Fig. 1 gezeigten Heizvorrichtung wiedergeben;

Fig. 3A-3C Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' in Fig. 1 des Aufbaus der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung für unterschiedliche Ausführungen der Schutzschicht; und

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Teildarstellung der Einbaulage einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung 10 perspektivisch dargestellt. Die Heizvorrichtung 10 weist eine Rechteckform auf, bei der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Verhältnis zwischen Breitenmaß und Längenmaß im Bereich von 1 : 1,5 bis 1 : 8 beträgt. Die Dicke bzw. Stärke der Heizvorrichtung 10 ist, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, sehr viel kleiner als deren Breite bzw. Länge. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel kann das Verhältnis zwischen Dicke bzw. Stärke und Länge der Heizvorrichtung im Bereich von 1 : 30 bis 1 : 100 liegen. Idealerweise besitzt eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung eine Dicke bzw. Höhe im Bereich von 1,5 mm bis 6 mm.

Die Heizvorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem wärmeleitenden, insbesondere gut wärmeleitenden Flächenelement 22 sowie einem darauf angebrachten elektrisch isolierten Widerstands-Heizelementes 30, das mittels einer Schutzschicht 80 gegenüber dem Medium mediumsdicht geschützt und elektrisch isoliert ist.

Das Flächenelement 22 kann ein Blechteil, vorzugsweise rostfreier Stahl oder Aluminium, sein, aber auch ein geeignetes elektrisch isolierendes Material, beispielsweise Keramik oder Glas, ist denkbar. Die dem Widerstands-Heizelement zugewandte Seiten 22e (Fig. 2A) des Flächenelements 22 ist mit einer elektrisch isolierenden Schicht 28 versehen. Die Isolierschicht 28 erstreckt sich dabei über die gesamte Seite 22e. Denkbar ist aber auch, dass nur an den Stellen, auf die das Widerstandsmaterial des Heizelements 30 aufgetragen ist, eine Isolationsschicht aufgetragen ist. Schließlich könnte als Flächenelement 22 auch ein geeignetes elektrisch isolierendes Material verwendet werden und damit die gesamte Isolationsschicht 28 entfallen.

Auf der Isolationsschicht 28 ist das Widerstands-Heizelement 30 angeordnet. Das Widerstands-Heizelement 30 erstreckt sich im wesentlichen nur in einer Ebene in W-Form auf der Isolierschicht 28. An seinen beiden Enden ist das Widerstands-Heizelement 30 mit Anschlusselementen 32 versehen, die jeweils eine Anschlussfahne 32b besitzen. Dabei weisen die Anschlussfahnen 32b aufgrund ihrer deutlich größeren Flächenausdehnung eine wesentlich bessere elektrische Leitfähigkeit auf als das Widerstandsheizelement 30, so dass der elektrische Strom an dieser Stelle möglichst wenig Wärme erzeugt. Damit liegen die Anschlussfahnen 32b in einer "kalte Zone". Diese "kalte Zone" als der Anschlussbereich 22c der Heizvorrichtung 10 erstreckt sich von der Line A bis zur unteren Kante 22a des Flächenelements 22. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die mittlere 180°-Biegung des Widerstands-Heizelementes 30 bis dicht an die Linie A herangeführt. Im Extremfall kann diese Biegung die Linie A tangential berühren. Es sei angemerkt, dass natürlich auch jede andere geeignete Ausformung des Widerstands-Heizelements denkbar ist, wie z. B. eine mäanderförmige Führung mit mehreren Schleifen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Struktur symmetrisch und gleichmäßig auf dem Flächenelement angeordnet ist, weil dadurch eine gleichmäßige Wärmeabgabe erzielt wird.

Das Widerstands-Heizelement 30 ist mit einer Schutzschicht 80 abgedeckt, die dieses zum einen elektrisch gegenüber dem Medium isoliert und zum anderen vor dem möglicherweise korrosivem zu erhitzenden Medium schützt. Die Schutzschicht 80 kann dabei in unterschiedlichen Ausführungen aufgetragen werden, wie weiter unten im Zusammenhang mit den Fig. 3A-3C erläutert wird.

Als Auftragungsverfahren für die elektrischen Isolationsschicht 28, das Widerstands- Heizelement 30 und die Schutzschicht 80 eigenen sich prinzipiell alle Verfahren, die beim Auftragen eines Materials die erwünschten Strukturen ausbilden, insbesondere sind das Siebdruck-, Emaillier- und Plasmaspritzverfahren.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 10 wird nachstehend an Hand der Fig. 2A bis 2D erläutert: Zunächst wird aus einem geeigneten Blech ein Flächenelement 22 beispielsweise durch Stanzen hergestellt (Fig. 2A). Daraufhin wird eine Isolierschicht 28 auf den Innenseiten 22e des Flächenelements 22 aufgetragen (Fig. 2B). Dies erfolgt vorzugsweise mit Siebdruck bzw. Plasmaspritztechnologie. Im nächsten Schritt (Fig. 2C) wird das Widerstands-Heizelementes 30 auf die Isolierschicht 28 wiederum mit Siebdruck bzw. Plasmaspritztechnologie aufgetragen.

Anschließend wird über die Isolationsschicht 28 und das Widerstands-Heizelementes 30 eine Schutzschicht 80 aufgebracht, die gegen die in der Anwendung auftretenden zu erhitzenden, insbesondere aggressiven, Medien wie z. B. Laugen in Waschmaschinen resistent ist und auch den Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften bzgl. der einschlägigen Normen entspricht. Dadurch ist das Widerstands-Heizelementes 30 in dem mit dem Medium in Kontakt stehenden Bereich mediumsdicht und elektrisch isoliert abgeschirmt. Bis auf die Anschlüsse 32 ist somit die gesamte Heizvorrichtung 10 gegenüber dem Medium abgedichtet. Durch die Art und Weise des Einbaus der Heizvorrichtung 10 in beispielsweise eine Wäschewaschmaschine muss sichergestellt werden, das die Anschlüsse 32 nicht in Kontakt mit dem zu erhitzenden Medium gelangen, für den Fall, dass dieses Medium elektrisch leitfähig ist.

Die Fig. 3A-3C zeigen schematisch mögliche Ausführungen der Schutzschicht im Schichtaufbau der Heizvorrichtung 10 aus Fig. 1 an Hand eines Querschnitts entlang der Linie B-B'. In Fig. 3A ist das Flächenelement 22 gegenüber dem Widerstands-Heizelement 30 durch die Isolationsschicht 28 elektrisch isoliert. Auf dieser Isolationsschicht ist das Widerstands-Heizelement 30 angeordnet, das gegenüber dem zu erhitzenden Medium mit einer mediumsresistenten Schutzschicht 80 abgeschirmt ist. Für den Fall, dass als Flächenelement 22 beispielsweise eine Keramikplatte zum Einsatz kommt, kann dann die Isolationsschicht 28 und auch der entsprechende Herstellschritt entfallen. Fig. 3B eine die Ausführung der Schutzschicht 80, bei der bei der Auftragung eine gleichmäßige Stärke D der Schutzschicht 80 erzeugt worden ist, dadurch erhöht sich einmal die wirksame Außenfläche der Heizvorrichtung 10, aber auch der Wärmewiderstand und Wärmekapazität der Schutzschicht 80 werden verringert. Bei der Ausführung in Fig. 3C wurde die Schutzschicht im wesentlichen nur auf das Widerstands-Heizelement 30 und an dessen Rändern auf die Isolierschicht 28 aufgetragen, um die notwendige Abdichtung gegenüber dem Medium zu gewährleisten. In dieser Ausführung wird das wenigste Material benötigt und Wärmewiderstand und Wärmekapazität der Schutzschicht 80 auf ein Minimumreduziert.

In Fig. 4 ist ein Beispiel des Einbaus der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 10 gezeigt. Die Heizvorrichtung 10 ist hierbei an seinen beiden großflächigen Seiten 22a bzw. 22b mit einem Dichtelement 29 versehen, welches auf diese beiden großflächigen Seiten 22a, 22b entlang der Linie A (Fig. 1) angeordnet ist. Das Dichtelement 29 selbst besitzt wiederum Eingriffsnuten für Wände W des Bottichs der Wäschewaschmaschine. Die beiden Anschlussausnehmungen 26 sind damit außerhalb des Bottichs angeordnet. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann die erfindungsgemäße Heizvorrichtung 10 noch durch Stützklammern S in dem Bottich gehalten werden. Wie weiterhin aus Fig. 4 hervorgeht, ist durch die flache Ausgestaltung der Heizvorrichtung 10 ein gegenüber den bekannten Rohrheizkörpern niedriger Wasserpegel möglich, da die untere großflächige Seite 22b den gleichen Abstand aufweist wie die untere horizontale Tangentiallinie eines Rohrheizkörpers, jedoch die obere Seite 20a eine geringere Höhe besitzt als die obere Tangentiallinie eines bekannten Rohrheizkörpers.

Das Dichtelements 29 kann stoffschlüssig, z. B. durch Aufspritzen, Kleben oder Vulkanisieren, mit der Heizvorrichtung 10 verbunden sein. Dies ist vor allem aufgrund der hohen dynamischen Festigkeit und der hohen Schwingungsdämpfung von Vorteil. Es ist aber auch eine kraftschlüssige Verbindung, z. B. in Form einer aufgezogenen Labyrinthdichtung möglich, deren Vorteile in einer leichten Reparatur und eines geringeren Einflusses auf die Zeit beim Herstellablauf liegt.

Claims

1. Heizvorrichtung mit ebenflächiger Außenkontur zum Erhitzten eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, enthaltend: ein Flächenelement (22) und wenigstens ein elektrisches Widerstands-Heizelement (30) zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärme, das mindestens zwei elektrische Anschlüsse (32) besitzt und das sich in seiner Geometrie im wesentlichen in einer Ebene ausdehnt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Seite des Flächenelements (22) das wenigstens eine Widerstands-Heizelement (30) elektrisch isoliert sowie gegenüber dem Medium dicht aufgetragen ist.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Widerstands- Heizelements (30) auf dessen dem Flächenelement (22) abgewandten Seite gegenüber dem Medium aus einer aufgetragenen elektrisch isolierenden Schutzschicht (80) besteht.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Widerstands- Heizelements (30) auf dessen dem Flächenelement (22) zugewandten Seite aus einer aufgetragenen Isolationsschicht (28) besteht.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Widerstands- Heizelements (30) auf dessen dem Flächenelement (22) zugewandten Seite darin besteht, dass das Material des Flächenelements (22) ein elektrischer Isolator ist.

5. Heizvorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (20) wenigstens einen Anschlussbereich (20c) aufweist, in dem die elektrischen Anschlüsse (32) des Widerstands-Heizelements (30) angeordnet und kontaktierbar sind.

6. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrische Anschlüsse aufweisendes Temperaturerfassungselement elektrisch isoliert auf das Flächenelement (22) aufgetragen ist, dessen elektrische Anschlüsse vorzugsweise in einem Anschlussbereich (20c) des Flächenelements (22) angeordnet und kontaktierbar sind.

7. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschlussbereich (20c) des Flächenelements (22) für die elektrischen Anschlüsse (32) des wenigstens einen Widerstands- Heizelements (30) bzw. eines vorhandenen Temperaturerfassungselements wenigstens eine Anschlussausnehmung (26) in der Schutzschicht (80) vorgesehen ist.

8. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (32) des Widerstands-Heizelements (30) einen gegenüber dem übrigen Teil des Widerstands-Heizelementes (30) geringeren elektrischen Widerstand aufweisen.

9. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Temperaturerfassungselement durch das Aufbringen von Thermistorenpillen in die Heizvorrichtung integriert ist.

10. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Schutzschicht (28) vorzugsweise aus einer Glaskeramik, einem Kunststoff oder einem Metalloxid besteht.

11. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) wahlweise aus Aluminium oder korrosionsfreiem Edelstahl besteht.

12. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (22) wahlweise aus Keramik, Glas oder Kunststoff besteht.

13. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung 10 im Anschlussbereich (20c) zumindest mit wenigstens einer Dichtung (29) an ihrer Außenseite versehen ist, die sich vorzugsweise über die gesamte Außenseite (20a, 20b) erstreckt.

14. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolationsschicht (28), das wenigstens eine Widerstands-Heizelement (30) und die Schutzschicht (80) wahlweise mittels eines Siebdruck-, Emaillier- oder Plasmaspritzverfahren oder einer Kombination dieser Verfahren aufgetragen sind.

15. Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung, insbesondere zur Herstellung einer Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit ebenflächiger Außenkontur, zum Erhitzten eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, das ein Flächenelement und wenigstens ein elektrisches Widerstands-Heizelement zum Umwandeln elektrischer Energie in Wärme aufweist, welches mindestens zwei elektrische Anschlüsse besitzt und sich in seiner Geometrie im wesentlichen in einer Ebene ausdehnt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf einer Seite des Flächenelements das wenigstens eine Widerstands-Heizelement elektrisch isoliert sowie gegenüber dem Medium dicht aufgetragen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Widerstands- Heizelements auf dessen dem Flächenelement abgewandten Seite gegenüber dem Medium durch Auftragen einer elektrisch isolierenden Schutzschicht erzielt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Widerstands- Heizelements auf dessen dem Flächenelement zugewandten Seite durch Auftragen einer Isolationsschicht erzielt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Widerstands- Heizelements auf dessen dem Flächenelement zugewandten Seite durch Verwendung eines elektrisch isolierenden Material für das Flächenelements erzielt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrische Anschlüsse aufweisendes Temperaturerfassungselement auf dem Flächenelement aufgetragen wird, dessen Anschlüsse vorzugsweise im Anschlussbereich angeordnet werden und dort kontaktierbar sind.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flächenelement wenigstens ein Anschlussbereich vorgesehen wird, in dem die elektrischen Anschlüsse des Widerstands-Heizelements bzw. des wenigstens einen Temperaturerfassungselements angeordnet und kontaktiert werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschlussbereich des Heizelements für die elektrischen Anschlüsse des wenigstens einen Widerstands-Heizelementes und eines gegebenenfalls vorhandenen Temperaturerfassungselementes wenigstens eine Anschlussausnehmung in der Schutzschicht vorgesehen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden elektrischen Anschluss des Widerstands- Heizelementes und des gegebenenfalls vorhandenen Temperaturerfassungselementes eine Anschlussausnehmung in der Schutzschicht vorgesehen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Auftragungsverfahren wahlweise ein Siebdruck-, Emaillier- oder Plasmaspritzverfahren oder einer Kombination dieser Verfahren verwendet wird.

24. Verwendung einer Heizeinrichtung zum Erwärmen eines Mediums bei einer Waschmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufgebaut ist.

25. Verwendung einer Heizvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Erzeugen eines Warmluft- oder Heißluftstromes, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Heizvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14 derart miteinander verbunden sind, dass die ebenflächigen Seiten, an denen der Luftstrom entlang führbar ist, beabstandet parallel zueinander stehen.