DE102017121341B4 - Durchlauferhitzer - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein Durchlauferhitzer mit einem Gehäuse, das einen Einlass (1) und einen Auslass (2) aufweist, einem plattenförmigen Heizeinsatz, der in dem Gehäuse angeordnet ist und einen Strömungspfad (5) von dem Einlass (1) zu dem Auslass (2) definiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der plattenförmige Heizeinsatz eine erste Heizplatte (6), eine zweite Heizplatte (7) und einen Plattenträger (8), der zwischen der ersten Heizplatte (6) und der zweiten Heizplatte (7) angeordnet ist, aufweist, wobei die erste Heizplatte (6) und die zweite Heizplatte (7) auf gegenüberliegenden Seiten des Plattenträgers (8) angeordnet sind, und die erste Heizplatte (6) und die zweite Heizplatte (7) jeweils eine Substratplatte (10) aufweisen, die eine Widerstandsschicht (11) trägt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer. Ein Durchlauferhitzer mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der
DE 10 2013 105 270 A1 bekannt. - Bei einem solchen Durchlauferhitzer definiert ein plattenförmiger Heizeinsatz einen Strömungspfad in einem Gehäuse, indem der Innenraum des Gehäuses in einen Teil oberhalb und einen Teil unterhalb des Heizeinsatzes unterteilt wird. Auf diese Weise wird Wärme an die Flüssigkeit von beiden Seiten des plattenförmigen Heizeinsatzes abgegeben.
- Andere Durchlauferhitzer sind beispielsweise aus der
DE 295 15 932 U1 , derEP 2 689 945 A1 und derDE 103 40 362 A1 bekannt. Aus derDE 197 20 880 A1 ist ein Heizelement mit einem Schichtwiderstand bekannt. - Durchlauferhitzer werden beispielsweise in Automobilen benötigt, um verschiedene Flüssigkeiten, insbesondere Wasser oder wässrige Lösungen zu erwärmen. Ständige Ziele bei der Entwicklung von Durchlauferhitzern für Automobile sind ein kompaktes Design, geringe Herstellungskosten und eine hohe Effizienz, so dass eine große Flüssigkeitsmenge in kurzer Zeit aufgeheizt werden kann.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Ziele in noch größerem Umfang zu erreichen.
- Diese Aufgabe wird durch einen Durchlauferhitzer gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
- Bei einem erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer weist der plattenförmige Heizeinsatz eine erste Heizplatte, eine zweite Heizplatte und einen Plattenträger auf, der zwischen der ersten Heizplatte und der zweiten Heizplatte angeordnet ist. Auf diese Weise können beide Heizplatten der zu erwärmenden Flüssigkeit ausgesetzt werden, so dass eine effiziente Wärmeübertragung erreicht werden kann. Die erste und die zweite Heizplatte sind auf gegenüberliegenden Seiten des Plattenträgers angeordnet. Die erste und die zweite Heizplatte weisen jeweils eine Substratplatte auf, die eine Widerstandsschicht trägt. Dies ermöglicht ein wesentlich kompakteres Design als herkömmliche Durchlauferhitzer mit PTC-Steinen, die zwischen zwei Kontaktblechen angeordnet sind.
- Die Widerstandsschicht kann beispielsweise eine aufgedruckte Schicht oder eine mit anderen Mitteln auf dem Substrat abgeschiedene Schicht sein, beispielsweise durch Abscheidung aus der Gasphase. Widerstandsschichten können in einer Stärke von 0,2 mm oder weniger aufgetragen werden. Der plattenförmige Heizeinsatz und die darin enthaltenen Heizplatten können deshalb sehr dünn sein.
- Das Substrat kann eine Keramikplatte sein, beispielsweise eine Platte aus Aluminiumoxid oder einer anderen elektrisch isolierenden Keramik. Das Substrat kann auch elektrisch leitfähig sein, z. B. kann das Substrat ein Metallblech sein, etwa ein Aluminiumblech. Wenn das Substrat elektrisch leitend ist, kann eine elektrische Isolierschicht zwischen der Metallschicht und der Widerstandsschicht angeordnet sein.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Plattenträger ein Rahmen ist. Ein Rahmen kann mit einer sehr geringen Masse geschaffen werden, so dass das Gewicht und die Wärmekapazität des Heizeinsatzes relativ klein sind. Beispielsweise kann der Rahmen einen Umriss haben, der dem Umriss der Heizplatten entspricht, so dass Randabschnitte der Heizplatten auf dem Rahmen liegen. Der Umriss des Rahmens kann einen Hohlraum umgeben oder einen Raum, der durch Streben unterteilt ist. In jedem dieser Fälle kann ein Rahmen den Heizeinsatz mit Hohlräumen versehen, die dessen Gewicht und Wärmekapazität reduzieren.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Schnittansicht eines Durchlauferhitzers; -
2 eine Explosionsdarstellung des Durchlauferhitzers; -
3 eine Explosionsansicht des Heizeinsatzes des Durchlauferhitzers; -
4 den Rahmen des Heizeinsatzes und -
5 eine Heizplatte des Heizeinsatzes. - Der in
1 in einer Schnittansicht und in2 in einer Explosionsansicht dargestellte Durchlauferhitzer hat ein Gehäuse mit einem Einlass1 und einem Auslass2 . Das Gehäuse kann aus zwei Gehäuseteilen3 ,4 zusammengesetzt sein, beispielsweise Schalen. Ein plattenförmiger Heizeinsatz, der in3 in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist, ist in dem Gehäuse angeordnet. Der Heizeinsatz definiert einen Strömungspfad5 in dem Gehäuse, so dass zu erwärmende Flüssigkeit an beiden Seiten des plattenförmigen Heizeinsatzes entlang strömt. - Der Heizeinsatz enthält eine erste Heizplatte
6 , eine zweite Heizplatte7 und einen Plattenträger8 , der zwischen den Heizplatten6 ,7 angeordnet ist. Die Heizplatten6 ,7 können an dem Plattenträger8 befestigt sein, z. B. mittels Klebstoff, durch Verschweißen oder Verschraubungspunkte. Die Heizplatten können auch lediglich durch von den Gehäuseteilen3 ,4 ausgeübten Andruckkräften in Position gehalten werden. - Die Heizplatten
6 ,7 können gleich ausgebildet sein. Ein Ausführungsbeispiel der Heizplatte6 ist in5 dargestellt. Jede Heizplatte6 ,7 enthält eine Substratplatte10 , die eine Widerstandsschicht11 trägt. Die Substratplatte10 kann eine Keramikplatte, beispielsweise aus Aluminiumoxid, oder ein Metallblech sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Substratplatte ein Metallblech, z. B. aus Aluminium. Eine Isolierschicht12 ist zwischen der Substratplatte10 und der Widerstandsschicht11 angeordnet. Auf diese Weise ist die metallische Substratplatte10 elektrisch von der Widerstandsschicht11 isoliert. Folglich liegt die Richtung des durch die Widerstandsschicht11 fließenden Heizstroms in der Ebene, die durch die Widerstandsschicht11 definiert ist, und nicht senkrecht dazu. - Die Widerstandsschicht
11 und die Isolierschicht12 können aufgedruckt sein, z. B. als Paste oder Tinte, oder auf andere Weise aufgebracht werden, z. B. durch Abscheidung aus der Gasphase. Die Widerstandsschicht kann eine PTC-Schicht sein, z. B. auf Basis von Bariumtitanat. Die Widerstandsschicht12 kann recht dünn sein, z. B. 0,02 mm bis 0,2 mm. - Die Heizplatten
6 ,7 sind so angeordnet, dass ihre Widerstandsschichten12 einander zugewandt sind. Auf diese Weise ist die Widerstandsschicht12 durch die Substratplatte10 vor Kontakt mit der Flüssigkeit, die entlang des Strömungspfads5 durch den Durchlauferhitzer strömt, abgeschirmt. Der Heizeinsatz hat eine Öffnung14 , durch die der Strömungspfad5 hindurch verläuft. Der Strömungspfad hat einen Abschnitt, der entlang der ersten Heizplatte6 verläuft, einen Verbindungsabschnitt, der durch die Öffnung14 verläuft, und einen Abschnitt, der entlang der zweiten Heizplatte7 verläuft. Die Heizplatten6 ,7 haben jeweils eine entsprechende Öffnung13 , die in5 dargestellt ist. - Der Plattenträger
8 ist ein Rahmen, der eine entsprechende Öffnung15 aufweist. Der Plattenträger kann Dichtungen aufweisen (nicht gezeigt) zum Abdichten, so dass durch die Öffnung15 strömende Flüssigkeit nicht in den trockenen Raum zwischen den Heizplatten6 ,7 gelangt. - Der Plattenträger
8 weist umlaufende Schenkel16 auf, die den Rand der Heizplatten tragen. Der Plattenträger8 kann zusätzliche Streben17 zur Erhöhung der mechanischen Stabilität aufweisen, die den Innenraum des Heizeinsatzes durchqueren. - Der Durchlauferhitzer kann eine Steuerelektronik
18 aufweisen, die z. B. auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet sein kann. Die Steuerelektronik kann auf der trockenen Seite des Gehäuseteils4 angeordnet sein und von einer Abdeckung19 bedeckt sein. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Einlass
- 2
- Auslass
- 3
- Gehäuseteil
- 4
- Gehäuseteil
- 5
- Strömungspfad
- 6
- Heizplatte
- 7
- Heizplatte
- 8
- Plattenträger
- 10
- Substratplatte
- 11
- Widerstandsschicht
- 12
- Isolierschicht
- 13
- Öffnung
- 14
- Öffnung
- 15
- Öffnung
- 16
- Schenkel
- 17
- Strebe
Claims (9)
- Durchlauferhitzer mit einem Gehäuse, das einen Einlass (1) und einen Auslass (2) aufweist, einem plattenförmigen Heizeinsatz, der in dem Gehäuse angeordnet ist und einen Strömungspfad (5) von dem Einlass (1) zu dem Auslass (2) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Heizeinsatz eine erste Heizplatte (6), eine zweite Heizplatte (7) und einen Plattenträger (8), der zwischen der ersten Heizplatte (6) und der zweiten Heizplatte (7) angeordnet ist, aufweist, wobei die erste Heizplatte (6) und die zweite Heizplatte (7) auf gegenüberliegenden Seiten des Plattenträgers (8) angeordnet sind, und die erste Heizplatte (6) und die zweite Heizplatte (7) jeweils eine Substratplatte (10) aufweisen, die eine Widerstandsschicht (11) trägt.
- Durchlauferhitzer nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Substratplatte (10) der ersten Heizplatte (6) und der zweiten Heizplatte (7) Metallplatten sind, die eine Isolierschicht (12) tragen, die unter der Widerstandsschicht (11) angeordnet ist. - Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatten (6, 7) auf dem Plattenträger (8) so angeordnet sind, dass ihre Widerstandsschichten (11) jeweils der anderen Heizplatte zugewandt sind.
- Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungspfad von dem Einlass (1) entlang der ersten Heizplatte (6) und dann entlang der zweiten Heizplatte (7) zu dem Auslass (2) führt.
- Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht (11) eine Dicke von 0,2 mm oder weniger hat.
- Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht (11) eine aufgedruckte Schicht ist.
- Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenträger (8) ein Rahmen ist.
- Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinsatz so ausgestaltet ist, dass Heizstrom in einer Richtung fließt, die in der durch die Widerstandsschicht (11) definierten Ebene liegt.
- Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinsatz eine Öffnung (14) aufweist, durch die der Strömungspfad führt.
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