DE102018221410A1 - Heating device for water - Google Patents

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DE102018221410A1
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Tobias Albert
Volker Block
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Abstract

Eine Heizeinrichtung für Wasser weist einen Behälter auf, der geschlossen ist bis auf einen Einlass und einen Auslass für jeweils Wasser, wobei außen am Behälter mindestens ein Heizelement vorgesehen ist. Das Heizelement ist als Schichtheizelement ausgebildet mit einer Dicke von weniger als 1 mm und es ist weniger als einen halben Durchmesser des Behälters weit von dem Auslass entfernt. Einlass und Auslass mehr sind als die Hälfte der Länge des Behälters in Richtung Einlass zu Auslass voneinander entfernt. Nahe am Auslass ist ein Verdrängungskörper im Behälter angeordnet, der den Durchflussquerschnitt für Wasser nahe am Auslass verringert, um es schneller aufheizen zu können.A heating device for water has a container which is closed except for an inlet and an outlet for each water, at least one heating element being provided on the outside of the container. The heating element is designed as a layer heating element with a thickness of less than 1 mm and it is less than half a diameter of the container far from the outlet. Inlet and outlet are more than half the length of the container toward the inlet to outlet. A displacement body is arranged in the container near the outlet, which reduces the flow cross-section for water near the outlet in order to be able to heat it up more quickly.

Description

  • Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and state of the art
  • Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für Wasser, wobei vorzugsweise das Wasser damit auf sehr hohe Temperaturen aufgeheizt werden soll für eine Entnahme von sehr heißem bzw. nahezu kochendem Wasser aus einer Art Wasserhahn oder Armatur.The invention relates to a heating device for water, wherein the water should preferably be heated to very high temperatures for the removal of very hot or almost boiling water from a type of tap or fitting.
  • Es sind Systeme auf dem Markt, mit denen aus einer im Wesentlichen üblichen Küchenarmatur sehr heißes Wasser mit Temperaturen von bis zu über 90°C entnommen werden kann. Diese Systeme weisen den Nachteil auf, dass sehr viel Energie notwendig ist, um das Wasser auf einer derart hohen Temperatur zu halten. Im Durchlaufbetrieb kann Wasser auf Dauer nicht auf diese Temperatur elektrisch beheizt werden.There are systems on the market that allow very hot water with temperatures of up to over 90 ° C to be drawn from an essentially standard kitchen tap. The disadvantage of these systems is that a great deal of energy is required to keep the water at such a high temperature. In continuous operation, water cannot be heated electrically to this temperature in the long run.
  • Aufgabe und LösungTask and solution
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Heizeinrichtung für Wasser zu schaffen, mit der Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere besser möglich ist, Wasser in einem Behälter effizient und wirksam aufheizen zu können.The invention has for its object to provide an initially mentioned heating device for water with which problems of the prior art can be solved and in particular it is better possible to be able to heat water in a container efficiently and effectively.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by a heating device with the features of claim 1. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of the further claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is made the content of the description by express reference.
  • Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung, mit der Wasser aufgeheizt werden soll, vorteilhaft bis auf 100°C oder zumindest bis auf mindestens 90°C bis 95°C, weist einen Behälter auf. Dieser ist geschlossen und weist nur einen Auslass und einen Einlass für Wasser auf. Frisches Wasser, das in der Regel kühl ist bzw. etwa Raumtemperatur hat, kann zum Einlass in den Behälter einströmen. Heißes Wasser mit der vorgenannten Temperatur kann zum Auslass aus dem Behälter austreten bzw. entnommen werden. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung keine Pumpe aufweist, und das heiße Wasser zum Auslass nur dadurch austritt bzw. entnommen werden kann, dass frisches Wasser zum Einlass nachfließt, und so das heiße Wasser zum Auslass herausdrückt. Außen am Behälter ist mindestens ein Heizelement angeordnet. Dieses Heizelement kann mindestens 20% der Fläche der Außenseite des Behälters bedecken, vorteilhaft auch noch mehr. Besonders vorteilhaft ist mehr als die Hälfte der Außenseite beheizt. Das Heizelement ist dabei als Schichtheizelement ausgebildet, also dünn, dafür aber relativ breit bzw. flächig. Eine Dicke kann weniger als 2 mm betragen, insbesondere weniger als 1,5 mm, vorteilhaft ist es ein Dickschichtheizelement.The heating device according to the invention, with which water is to be heated, advantageously up to 100 ° C. or at least up to at least 90 ° C. to 95 ° C., has a container. This is closed and has only one outlet and one inlet for water. Fresh water, which is usually cool or around room temperature, can flow into the tank at the inlet. Hot water with the aforementioned temperature can exit or be removed from the container for outlet. It can advantageously be provided that the heating device does not have a pump, and the hot water can only emerge or be taken out to the outlet by fresh water flowing in to the inlet and thus pushing the hot water out to the outlet. At least one heating element is arranged on the outside of the container. This heating element can cover at least 20% of the surface of the outside of the container, advantageously even more. More than half of the outside is particularly advantageously heated. The heating element is designed as a layer heating element, that is thin, but relatively wide or flat. A thickness can be less than 2 mm, in particular less than 1.5 mm, it is advantageously a thick-film heating element.
  • Das mindestens eine Heizelement ist wenigstens als einen halben Durchmesser des Behälters weit von dem Auslass entfernt, also relativ nahe daran vorgesehen. Dies bedeutet, dass das mindestens eine Heizelement relativ nahe an dem Auslass vorgesehen ist. Dadurch kann vorgesehen sein, dass Wasser, das zum Auslass aus dem Behälter austritt bzw. entnommen wird, noch einmal möglichst stark aufgeheizt wird. Des Weiteren kann Wasser im Behälter selbst, vor dem Austreten zum Auslass, mittels dieses Heizelements in dem Bereich nahe dem Auslass sehr stark aufgeheizt werden, möglichst bis auf eine gewünschte vorgenannte Temperatur.The at least one heating element is at least half a diameter of the container far from the outlet, that is to say provided relatively close to it. This means that the at least one heating element is provided relatively close to the outlet. It can thereby be provided that water that exits or is taken out of the container at the outlet is heated up again as strongly as possible. Furthermore, water in the container itself, before exiting to the outlet, can be heated very strongly in the area near the outlet by means of this heating element, if possible to a desired aforementioned temperature.
  • Des Weiteren sind Einlass und Auslass am Behälter relativ weit voneinander entfernt, vorteilhaft mehr als die Hälfte der Länge des Behälters in Richtung vom Einlass zum Auslass. Besonders vorteilhaft sind Einlass und Auslass an gegenüberliegenden Enden des Behälters vorgesehen, wobei sie nicht unbedingt völlig maximal weit voneinander entfernt sein müssen. Es reicht, wenn sie mindestens 80% bis 95% der maximalen Entfernung zueinander aufweisen. Wenn der Auslass möglichst nahe am einen Ende des Behälters vorgesehen ist, so kann erreicht werden, dass Wasser möglichst lange im Behälter ist bzw. war, bevor es austritt. So kann es, wie vorbeschrieben, möglichst weit bzw. stark aufgeheizt werden. Wenn der Einlass möglichst nahe am anderen Ende des Behälters vorgesehen ist, so ist es möglich, dass durch den Behälter fließendes Wasser eine möglichst große Strecke darin zurücklegt, um möglichst lange und somit möglichst stark aufgeheizt zu werden.Furthermore, the inlet and outlet on the container are relatively far apart, advantageously more than half the length of the container in the direction from the inlet to the outlet. The inlet and outlet are particularly advantageously provided at opposite ends of the container, although they do not necessarily have to be at a maximum distance from one another. It is sufficient if they are at least 80% to 95% of the maximum distance from each other. If the outlet is provided as close as possible to one end of the container, it can be achieved that water has been in the container for as long as possible before it emerges. As described above, it can be heated as much or as much as possible. If the inlet is provided as close as possible to the other end of the container, it is possible for water flowing through the container to cover the greatest possible distance in order to be heated as long as possible and thus as strongly as possible.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Heizelement nahe am Auslass angeordnet als Auslass-Heizelement. Dies ist zuvor bereits erläutert worden. Mindestens ein weiteres Heizelement ist als Einlass-Heizelement an der Außenseite des Behälters mit größerer Entfernung zum Auslass und/oder mit geringerer Entfernung zum Einlass angeordnet. Während das Auslass-Heizelement also für sich dazu vorgesehen ist, nahe dem Auslass das Wasser, das zuerst aus dem Behälter am Auslass entnommen werden kann, möglichst stark aufzuheizen, dient das Einlass-Heizelement dazu, frisch in den Behälter eingetretenes Wasser, das Raumtemperatur haben kann, erst einmal aufzuheizen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung insgesamt nur zwei Heizelemente aufweist, nämlich die vorgenannten Heizelemente in Form des Auslass-Heizelements und des Einlass-Heizelements. Diese beiden Heizelemente bzw. vorteilhaft sämtliche Heizelemente der Heizeinrichtung können einzeln elektrisch angeschlossen werden, um unabhängig voneinander betrieben werden zu können. So kann optimal entschieden und ausgewählt werden, ob nahe dem Einlass und/oder nahe dem Auslass das Wasser besonders aufgeheizt werden muss. Selbstverständlich können die beiden Heizelemente in einer Ausgestaltung der Erfindung auch gemeinsam betrieben werden in bestimmten Situationen. Dies muss aber nicht unbedingt so sein, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.In a further embodiment of the invention, the at least one heating element is arranged close to the outlet as an outlet heating element. This has already been explained previously. At least one further heating element is arranged as an inlet heating element on the outside of the container at a greater distance from the outlet and / or at a shorter distance from the inlet. So while the outlet heating element is intended to heat the water near the outlet, which can first be removed from the container at the outlet, as much as possible, the inlet heating element serves to ensure that fresh water that has entered the container is at room temperature can heat up first. It can be provided that the heating device has a total of only two heating elements, namely the aforementioned heating elements in the form of the outlet heating element and the inlet heating element. These two heating elements or advantageously all heating elements of the heating device can be used individually be connected electrically so that they can be operated independently of each other. In this way it is possible to optimally decide and choose whether the water needs to be heated particularly near the inlet and / or near the outlet. Of course, in one embodiment of the invention, the two heating elements can also be operated together in certain situations. However, this does not necessarily have to be the case, as will be explained in more detail below.
  • Vorteilhaft weisen das Einlass-Heizelement eine Leistungsdichte zwischen 5 W/ cm2 und 20 W/ cm2 auf und/oder das Auslass-Heizelement eine Leistungsdichte zwischen 5W/ cm2 und 50 W/cm2. Besonders vorteilhaft liegen die Leistungsdichte und/oder die Leistung des Auslass-Heizelements höher als diejenige des Einlass-Heizelements, wobei vorzugsweise die Leistungsdichte und/oder die Leistung des Auslass-Heizelements 50% bis 150% höher liegen als die des Einlass-Heizelements. So kann das Wasser gerade am Auslass, bevor es den Behälter verlässt, noch einmal aufgeheizt werden.The inlet heating element advantageously has a power density between 5 W / cm 2 and 20 W / cm 2 and / or the outlet heating element has a power density between 5W / cm 2 and 50 W / cm 2 . The power density and / or the power of the outlet heating element are particularly advantageously higher than that of the inlet heating element, the power density and / or the power of the outlet heating element preferably being 50% to 150% higher than that of the inlet heating element. This means that the water can be heated up again at the outlet before it leaves the tank.
  • Eine Fläche, innerhalb derer das Einlass-Heizelement verläuft bzw. die das Einlass-Heizelement einnimmt, ist bevorzugt größer als eine Fläche, innerhalb derer das Auslass-Heizelement verläuft bzw. die dieses einnimmt oder bedeckt. Das Einlass-Heizelement kann eine 10% bis 100% größere Fläche bedecken und/oder 1,1 mal bis 2 mal so groß sein wie das Auslass-Heizelement. Dabei muss es nicht zwingend für eine höhere Leistung ausgebildet sein, diese kann gleich oder sogar geringer sein. Es kann beispielsweise eine ähnliche Absolutleistung auf eine größere Fläche verteilt aufweisen und somit eine geringere Leistungsdichte haben.An area within which the inlet heating element runs or which the inlet heating element occupies is preferably larger than an area within which the outlet heating element runs or which occupies or covers it. The inlet heating element can cover a 10% to 100% larger area and / or can be 1.1 times to 2 times as large as the outlet heating element. It does not necessarily have to be designed for higher performance, this can be the same or even lower. For example, it can have a similar absolute power spread over a larger area and thus have a lower power density.
  • Vorteilhaft sind die beiden genannten Heizelemente, insbesondere alle Heizelemente, gleichartig aufgebaut, insbesondere als vorgenannte Schichtheizelemente bzw. Dickschichtheizelemente. Sie können in einem einzigen Arbeitsgang aufgebracht werden, wobei dies dem Stand der Technik entspricht, siehe beispielsweise die EP 3 088 800 A1 .The two heating elements mentioned, in particular all heating elements, are advantageously constructed identically, in particular as the aforementioned layer heating elements or thick-film heating elements. They can be applied in a single operation, which corresponds to the state of the art, see for example the EP 3 088 800 A1 ,
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist nahe am Auslass oder im Bereich des Auslasses ein Verdrängungskörper im Behälter angeordnet. Dieser Verdrängungskörper ist dazu ausgebildet, den Durchflussquerschnitt für Wasser nahe am Auslass zu verringern. Der Verdrängungskörper ist besonders vorteilhaft in einem Bereich zwischen 10% und 40% der Länge des Behälters in Richtung vom Einlass zum Auslass vorgesehen, bevorzugt zwischen 15% und 30%. Der Verdrängungskörper kann sich dabei bis zum Auslass und/oder bis zu einem Ende des Behälters erstrecken. Unter Umständen kann der Auslass auch an einem über den Behälter hinausragenden Bereich des Verdrängungskörpers selbst ausgebildet sein. Dadurch kann der Behälter möglicherweise einfacher gefertigt werden, insbesondere als Rohr. Hier bietet sich ganz allgemein ein zylindrisches Rohr an, vorteilhaft ein rundzylindrisches Rohr. Es kann bevorzugt aus Metall bestehen, damit ein Schichtheizelement gut und mit ausreichender Wärmeleitung aufgebracht werden kann, insbesondere auch eine notwendige mechanische und thermische Stabilität aufweist.In an advantageous embodiment of the invention, a displacement body is arranged in the container near the outlet or in the region of the outlet. This displacement body is designed to reduce the flow cross-section for water close to the outlet. The displacement body is particularly advantageously provided in a range between 10% and 40% of the length of the container in the direction from the inlet to the outlet, preferably between 15% and 30%. The displacement body can extend to the outlet and / or to one end of the container. Under certain circumstances, the outlet can also be formed on a region of the displacement body itself which projects beyond the container. This may make the container easier to manufacture, especially as a tube. A cylindrical tube is generally suitable here, advantageously a round cylindrical tube. It can preferably consist of metal, so that a layer heating element can be applied well and with sufficient heat conduction, in particular also has the necessary mechanical and thermal stability.
  • Der Verdrängungskörper kann dazu ausgebildet sein, den Durchflussquerschnitt für Wasser nahe am Auslass zu verringern. Der Durchflussquerschnitt kann um mindestens 50% verringert werden, vorteilhaft noch deutlich stärker, beispielsweise um 70% bis 98%. Der Verdrängungskörper kann dann eine Art Kanal für das durchfließende Wasser bilden oder aufweisen.The displacement body can be designed to reduce the flow cross-section for water close to the outlet. The flow cross section can be reduced by at least 50%, advantageously significantly more, for example by 70% to 98%. The displacement body can then form or have a type of channel for the water flowing through.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdrängungskörper derart im Behälter angeordnet, dass die Innenseite des Behälters noch weitgehend frei ist. So kann Wasser auf dem Weg zum Auslass an der Innenseite entlangströmen und auch schon vorher dort sein. Wenn dann auf der Außenseite radial außerhalb des Verdrängungskörpers ein Heizelement vorgesehen ist, insbesondere das vorgenannte Auslass-Heizelement, kann entlangströmendes Wasser sehr gut aufgeheizt werden. Durch den Verdrängungskörper kann also erreicht werden, dass das Verhältnis von Volumenstrom des Wassers zu Heizleistung an der beströmten Fläche möglichst gut ist bzw. das Wasser möglichst stark beheizt werden kann, wenn es nahe am Auslass ist bzw. wenn es zum Auslass strömt.In an advantageous embodiment of the invention, the displacement body is arranged in the container such that the inside of the container is still largely free. So water can flow along the inside on the way to the outlet and also be there beforehand. If a heating element is then provided on the outside radially outside of the displacement body, in particular the aforementioned outlet heating element, water flowing along can be heated very well. The displacement body can therefore ensure that the ratio of the volume flow of the water to the heating power on the flowed surface is as good as possible or that the water can be heated as much as possible when it is close to the outlet or when it flows to the outlet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Verdrängungskörper derart ausgebildet ist, dass der Durchflussquerschnitt für Wasser in seinem Bereich bzw. an ihm vorbei zum Auslass aus dem Behälter konstant ist oder zumindest nicht mehr als 20% variiert. So ist eine möglichst gleichmäßige Beheizung möglich. Des Weiteren kann Wasser möglichst gut und mit möglichst wenig Widerstand zum Auslass fließen, so dass eine möglichst gute und effiziente Entnahme von Wasser am Auslass möglich ist. Es kann bevorzugt vorgesehen sein, den Verdrängungskörper so auszugestalten, dass er parallel und mit gleichbleibendem Abstand zum Behälter verläuft. Dadurch ist es einfacher möglich, den vorgenannten konstanten Durchflussquerschnitt zu erreichen.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the displacement body is designed such that the flow cross-section for water in its area or past it to the outlet from the container is constant or at least does not vary by more than 20%. This enables heating to be as uniform as possible. Furthermore, water can flow to the outlet as well as possible and with as little resistance as possible, so that the best possible and efficient removal of water at the outlet is possible. It can preferably be provided that the displacement body is designed such that it runs parallel and at a constant distance from the container. This makes it easier to achieve the aforementioned constant flow cross-section.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Verdrängungskörper Führungselemente aufweisen. Diese können vom Verdrängungskörper aus zu einer Innenseite des Behälters verlaufen oder auf diese zuweisen, bevorzugt in radialer Richtung. Ein Abstand der Führungselemente zu der Innenseite des Behälters sollte maximal 3 mm betragen, vorteilhaft geringer sein. Besonders vorteilhaft liegen die Führungselemente an der Innenseite des Behälters an, so dass zwischen ihnen kein Querfluss bzw. Fluid-Kurzschluss auftreten kann. Die Führungselemente können vorteilhaft schraubenlinienförmig in der gleichen Umlaufrichtung ausgerichtet sein. So ist es besonders vorteilhaft möglich, mittels der Führungselemente zwischen Verdrängungskörper und Innenseite des Behälters einen gewendelten schraubenlinienförmigen Fluidweg auszubilden, der insbesondere derart ausgestaltet ist, dass das Wasser entlang eines einzigen Fluidwegs im Bereich des Verdrängungskörpers zum Auslass strömt. Es strömt also schraubenlinienförmig. Durch einen dadurch bewirkten längeren Fluidweg können die Strömungsgeschwindigkeit bzw. ein Durchfluss begrenzt sein. Durch den somit quasi langsameren Durchfluss sind jedoch ein besseres bzw. stärkeres Aufheizen des durchfließenden Wassers oder ein Nachheizen möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, the displacement body can have guide elements. These can run from the displacement body to an inside of the container or assign them, preferably in the radial direction. The guide elements should be at a maximum of 3 mm from the inside of the container amount, advantageously be less. The guide elements lie particularly advantageously on the inside of the container, so that no cross flow or fluid short circuit can occur between them. The guide elements can advantageously be aligned helically in the same direction of rotation. It is thus particularly advantageously possible to use the guide elements between the displacement body and the inside of the container to form a helical fluid path which is in particular designed such that the water flows to the outlet along a single fluid path in the region of the displacement body. So it flows helically. Because of the longer fluid path that this causes, the flow velocity or flow can be limited. Due to the quasi slower flow, however, better or stronger heating of the water flowing through or reheating is possible.
  • Allgemein und vor allem, wenn der Behälter ein Rohr ist, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Einlass und/oder der Auslass mit einer Richtung vom Behälter abgehen, die nicht auf die Längsmittelachse des Behälters weist. So können Einlass und/oder Auslass in etwa tangential vom Behälter abgehen. Dies kann in einer Richtung erfolgen, die einen Winkel von 0° bis 20° zur Normalebene der Längsmittelachse aufweist. Besonders vorteilhaft beträgt dieser Winkel 0° bis 5°, ist also nicht sehr groß. So kann am Auslass eine im Behälter zirkulierende Flüssigkeitsströmung, gut aus dem Behälter austreten. Des Weiteren kann sie entsprechend bei einer solchen Ausgestaltung am Einlass so in den Behälter eintreten, dass dort ebenfalls eine Art Wirbel oder zirkulierende Strömung erzeugt wird. Diese kann ebenso gut dazu dienen, dass eintretendes Wasser am Einlass so eintritt, dass es unmittelbar möglichst stark an der Innenseite des Behälters entlangströmt. So kann hier eine Wärmeübertragung möglichst gut stattfinden.In general, and especially if the container is a tube, it can advantageously be provided that the inlet and / or the outlet extend from the container in a direction that does not point to the longitudinal center axis of the container. Inlet and / or outlet can thus leave the container approximately tangentially. This can be done in a direction that has an angle of 0 ° to 20 ° to the normal plane of the longitudinal central axis. This angle is particularly advantageously 0 ° to 5 °, so it is not very large. Thus, a liquid flow circulating in the container can exit the container well. Furthermore, in such a configuration, it can accordingly enter the container at the inlet in such a way that a type of vortex or circulating flow is also generated there. This can also be used to ensure that incoming water enters the inlet in such a way that it flows as strongly as possible along the inside of the container. In this way, heat transfer can take place as well as possible.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Einlass und der Auslass derart am Behälter angeordnet sind, dass bereits durch das Eintreten von Wasser in den Behälter dieses in einem Drehsinn oder als zirkulierende Strömung umläuft, die bis zum Austritt am Auslass beibehalten werden. Dann ist eine Fluidströmung im Behälter optimiert.It can be provided that the inlet and the outlet are arranged on the container in such a way that water enters the container in a direction of rotation or as a circulating flow, which is maintained until it exits at the outlet. Then a fluid flow in the container is optimized.
  • Da die Heizeinrichtung vorteilhaft nicht als reiner Durchflussheizer ausgebildet sein und arbeiten soll, kann vorgesehen sein, dass Wasser nahe am Einlass längere Zeit verbleibt, vorteilhaft im gesamten Behälter. Somit ist auch genügend Zeit gegeben, um dieses ohne Verdrängungskörper odgl. aufzuheizen, quasi über den gesamten Querschnitt des Behälters im Bereich des Einlass-Heizelements.Since the heating device should advantageously not be designed and work as a pure flow heater, it can be provided that water remains near the inlet for a longer period, advantageously in the entire container. Thus, there is also enough time to do the same without a displacement body. heat up, almost over the entire cross-section of the container in the area of the inlet heating element.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter aufrecht stehend angeordnet im Betrieb der Heizeinrichtung bzw. im Betriebszustand, besonders vorteilhaft senkrecht stehend. Alternativ kann der Behälter vorzugsweise in einem Winkel bis zu 15° schräg zur Senkrechen stehen. Der Auslass ist dann in einem oberen Bereich oder dem obersten Bereich des Behälters angeordnet. Entsprechend ist der Einlass in einem unteren Bereich oder dem untersten Bereich des Behälters angeordnet. Das Wasser strömt also im Behälter von unten nach oben entsprechend dem thermisch bedingten Aufsteigen von beheiztem Wasser innerhalb des Volumens im Behälter.In an advantageous embodiment of the invention, the container is arranged to stand upright when the heating device is operating or in the operating state, particularly advantageously standing vertically. Alternatively, the container can preferably be at an angle of up to 15 ° to the vertical rake. The outlet is then arranged in an upper region or the uppermost region of the container. The inlet is correspondingly arranged in a lower region or the lowermost region of the container. The water therefore flows in the tank from bottom to top in accordance with the thermal rise of heated water within the volume in the tank.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann das Auslass-Heizelement, insbesondere auch das Einlass-Heizelement, weitgehend um den Behälter herumlaufen. Die Heizelemente müssen dabei nicht vollständig um den Behälter umlaufen, beispielsweise können Anschlussbereiche odgl. freibleiben. Ein derart freier Bereich sollte jedoch nicht zu breit sein, damit die Heizelemente um mindestens 70% bis 90% des Umfangs des Behälters umlaufen können.In an embodiment of the invention, the outlet heating element, in particular also the inlet heating element, can largely run around the container. The heating elements do not have to circulate completely around the container, for example connection areas or the like. remain free. However, such a free area should not be too wide so that the heating elements can rotate around at least 70% to 90% of the circumference of the container.
  • Die genannten Heizelemente können in einer Richtung parallel zur Längsmittelachse des Behälters einen Abstand zueinander aufweisen. So sollten sie nicht ineinandergreifen oder einander überlappen nach Art von ineinandergreifenden Fingern odgl.. Es kann ein freier Ringbereich zwischen den beiden Heizelementen vorgesehen sein, der vollständig um den Behälter umläuft entlang einer Umfangslinie.The heating elements mentioned can be spaced apart from one another in a direction parallel to the longitudinal central axis of the container. So they should not interlock or overlap one another in the manner of interlocking fingers or the like. A free ring area can be provided between the two heating elements, which runs completely around the container along a circumferential line.
  • Eine sich drehende Strömung von Wasser im Behälter kann dadurch bereits am Einlass erzeugt und verbessert werden, dass hier eine Umlenkstruktur vorgesehen ist. Sobald das Wasser durch den Einlass in den Behälter strömt, wird es in Rotation versetzt, um eine schraubenlinienförmige Bewegung entlang der Innenseite des Behälters durchzuführen. Dabei sollte es sich gleichzeitig in Richtung vom Einlass zum Auslass bewegen.A rotating flow of water in the container can be generated and improved at the inlet by providing a deflection structure. Once the water flows into the container through the inlet, it is rotated to perform a helical movement along the inside of the container. At the same time, it should move in the direction from the inlet to the outlet.
  • Eine genannte Umlenkstruktur kann vorteilhaft am Behälter nur an seinem Boden vorgesehen sein. Sie kann, ähnlich wie für den vorgenannten Verdrängungskörper nahe dem Auslass beschrieben, als vom Behälter separates Teil ausgebildet sein und in diesen eingesetzt sein. Eine Umlenkstruktur kann einen Boden aufweisen, der in Umlaufrichtung des einströmenden Wassers entlang der Längsmittelachse des Behälters ansteigt. So kann er nach Art einer ansteigenden Rinne ausgebildet sein oder eine derartige ansteigende Rinne aufweisen. Ein Mittelbereich des Bodens kann erhöht sein, so dass um diesen erhöhten Mittelbereich herum die Rinne verläuft.Said deflection structure can advantageously be provided on the container only on its bottom. It can, similarly as described for the aforementioned displacement body near the outlet, be designed as a part separate from the container and be inserted into it. A deflecting structure can have a bottom which rises in the direction of circulation of the inflowing water along the longitudinal central axis of the container. For example, it can be designed in the manner of an ascending channel or have such an ascending channel. A central region of the floor can be raised, so that the channel runs around this elevated central region.
  • Um das Wasser nach einem Aufheizen dieses möglichst lange im Behälter heiß zu halten, damit es, wenn am Auslass heißes Wassers angefordert wird bzw. austreten soll, nicht mehr so stark aufgeheizt werden muss bzw. möglichst heiß ist, ist es von Vorteil, den Behälter thermisch zu dämmen. Dazu kann besonders vorteilhaft Dämmmaterial an der Außenseite angebracht werden. Derartiges Dämmmaterial kann auch das mindestens eine Heizelement an der Außenseite des Behälters überdecken. So kann nicht nur das Wasser im Behälter möglichst lange heiß gehalten werden. Zusätzlich kann ein Abstrahlen der von den Heizelementen erzeugten Wärme nach außen reduziert oder verhindert werden, so dass auch diese Wärme letztlich zum Aufheizen des Wassers im Behälter dient.To keep the water hot in the container for as long as possible after heating it up, It is advantageous to thermally insulate the container so that when hot water is requested or is to be discharged from the outlet, it no longer needs to be heated up as much or is as hot as possible. For this purpose, insulation material can be attached to the outside in a particularly advantageous manner. Such insulation material can also cover the at least one heating element on the outside of the container. Not only can the water in the container be kept hot for as long as possible. In addition, radiation of the heat generated by the heating elements to the outside can be reduced or prevented, so that this heat ultimately also serves to heat the water in the container.
  • Eine Größe des Behälters kann in etwa so gewählt werden, dass er zwischen 0,5 I und 3 I Fassungsvermögen aufweist. Vorteilhaft liegt das Fassungsvermögen zwischen 1 I und 2 I. Wenn genügend Zeit vorhanden war, um dieses Wasser im Behälter stark aufzuheizen, beispielsweise auf eine Art Lagertemperatur oder Dauertemperatur von 75°C bis 85°C, beispielsweise 80°C, so ist es möglich, dass bei Austreten von Wasser am Auslass dieses durch das Auslass-Heizelement noch auf eine gewünschte sehr hohe Temperatur von mindestens 90°C gebracht werden kann. Das Auslass-Heizelement kann dann, insbesondere unterstützt von einer vorgenannten schraubenlinienförmigen Bewegung des Wassers beim Strömen, das sämtliche im Behälter auf die genannte Temperatur von 80°C aufgeheizte Wasser am Endbereich des Behälters auf die genannten 90°C oder mehr aufgeheizt werden. Dazu kann das Auslass-Heizelement beispielsweise 2 kW Leistung aufweisen. Das Einlass-Heizelement kann dann eine etwas geringere Leistung aufweisen, so dass die Summe aller Heizleistungen aller Heizelemente nicht größer als 3,7 kW ist.A size of the container can be chosen such that it has a capacity of between 0.5 l and 3 l. The capacity is advantageously between 1 l and 2 l. If there was sufficient time to heat this water in the container strongly, for example to a storage temperature or permanent temperature of 75 ° C to 85 ° C, for example 80 ° C, it is possible that if water escapes at the outlet, it can still be brought to a desired very high temperature of at least 90 ° C. by the outlet heating element. The outlet heating element can then, in particular supported by a aforementioned helical movement of the water during the flow, heat all the water heated in the container to the aforementioned temperature of 80 ° C. at the end region of the container to the aforementioned 90 ° C. or more. For this purpose, the outlet heating element can have an output of 2 kW, for example. The inlet heating element can then have a somewhat lower output, so that the sum of all heating outputs of all heating elements is not greater than 3.7 kW.
  • Alternativ und vorteilhaft kann für ein schnelles Hochheizen von kaltem Wasser im Behälter, ohne dass am Auslass sehr heißes Wasser austreten können soll, das Einlass-Heizelement eine ähnlich große Leistung aufweisen wie das Auslass-Heizelement oder zumindest die Gesamtleistung größer als 3,7 kW sein, woraus folgt, dass die beiden Heizelemente nicht gemeinsam betrieben werden können. So kann das Auslass-Heizelement eine Leistung von beispielsweise 3 kW aufweisen und das Einlass-Heizelement von beispielsweise 2 kW. Dies stört aber nicht unbedingt, wenn eben für den Betrieb vorgesehen ist, dass nur mittels des Auslass-Heizelements beim Entnehmen von Wasser geheizt wird in einem Fall. Im anderen Fall, wenn kein heißes Wasser entnommen wird, kann mittels des Einlass-Heizelements das in den Behälter eingetretene Wasser von Raumtemperatur aufgeheizt werden, beispielsweise auf die vorgenannte Dauertemperatur von 75°C bis 85°C. Die Heizeinrichtung arbeitet dann mit einer Art Mischfunktion aus Warmwasser bzw. Heißwasserspeicher und Durchlauferhitzer. Es ist jedoch nicht möglich, insbesondere wenn eine Maximalleistung von 3,7 kW eingehalten werden soll, die gewünschte sehr hohe Wassertemperatur am Auslass im Durchlauf von Wasser zu erreichen mit einem Durchlauf von üblicherweise erwünschten 2 I bis 5 I pro Minute.Alternatively and advantageously, for a rapid heating up of cold water in the container without very hot water being able to escape at the outlet, the inlet heating element can have a power similar to that of the outlet heating element or at least the total power can be greater than 3.7 kW , from which it follows that the two heating elements cannot be operated together. For example, the outlet heating element can have a power of 3 kW, for example, and the inlet heating element can have, for example, 2 kW. However, this does not necessarily bother if it is intended for operation that heating is only carried out by means of the outlet heating element when water is removed in one case. In the other case, if no hot water is removed, the water that has entered the container can be heated from room temperature by means of the inlet heating element, for example to the aforementioned continuous temperature of 75 ° C. to 85 ° C. The heating device then works with a kind of mixing function consisting of hot water or hot water storage tank and instantaneous water heater. However, it is not possible, especially if a maximum output of 3.7 kW is to be maintained, to achieve the desired very high water temperature at the outlet in the passage of water with a passage of usually desired 2 I to 5 I per minute.
  • Für den Auslass kann vorgesehen sein, insbesondere auch für den Einlass, dass er einen Querschnitt aufweist von weniger als 10% eines Querschnitts des Behälters in Richtung entlang der Längsmittelachse des Behälters. Vorzugsweise kann der Querschnitt des Auslasses weniger als 5% oder sogar weniger als 3% oder 2% betragen. Weist der Behälter ein vorgenanntes Fassungsvermögen auf, so kann ein Durchmesser des Behälters zwischen 5 cm und 10 cm liegen. Ein Durchmesser des Auslasses kann zwischen 0,5 cm und 1 cm liegen.It can be provided for the outlet, in particular also for the inlet, that it has a cross section of less than 10% of a cross section of the container in the direction along the longitudinal central axis of the container. The cross section of the outlet can preferably be less than 5% or even less than 3% or 2%. If the container has the aforementioned capacity, the diameter of the container can be between 5 cm and 10 cm. The diameter of the outlet can be between 0.5 cm and 1 cm.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Behälter ein Temperaturmessmittel vorgesehen. Dieses ist vorteilhaft ein Temperatursensor, der besonders vorteilhaft an einer Außenseite vorgesehen ist. Er kann einen gewissen Abstand zu den Heizelementen oder Heizleitern der Heizelemente aufweisen, damit die Temperaturmessung nicht durch deren höhere eigene Temperatur verfälscht wird. So kann das Erreichen der vorgenannten Dauertemperatur bestimmt werden, womit dann das Aufheizen des Wassers im Behälter oder eine Entnahme von Wasser aus dem Auslass gestoppt werden können. Ist die Temperatur dann wieder etwas abgefallen, beispielsweise um 5°C bis 10°C, wird das Wasser wieder aufgeheizt. Ein solcher Betrieb zum Halten einer Temperatur ist dem Fachmann bekannt.In an advantageous embodiment of the invention, a temperature measuring means is provided on the container. This is advantageously a temperature sensor, which is particularly advantageously provided on an outside. It can have a certain distance from the heating elements or heating conductors of the heating elements, so that the temperature measurement is not falsified by their own higher temperature. In this way, the reaching of the aforementioned permanent temperature can be determined, which can then be used to stop the heating of the water in the container or the removal of water from the outlet. If the temperature then drops again, for example by 5 ° C to 10 ° C, the water is heated up again. Such a temperature maintenance operation is known to those skilled in the art.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and further features emerge from the claims and also from the description and the drawings, the individual features being implemented individually or in groups in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention and in other fields and being advantageous and capable of being protected by themselves Can represent versions for which protection is claimed here. The division of the application into individual sections and sub-headings does not limit the general validity of the statements made under these.
  • Figurenlistelist of figures
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Heißwasserarmatur samt erfindungsgemäßer Heizeinrichtung,
    • 2 eine vereinfacht dargestellte Heizeinrichtung entsprechend 1,
    • 3 eine konkrete Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit zwei Heizelementen an der Außenseite und speziellem Einlass und speziellem Auslass,
    • 4 einen Längsschnitt durch die Heizeinrichtung aus 3 nach Drehung um die Längsmittelachse um 180° und
    • 5 eine Vergrößerung des oberen Bereichs der Heizeinrichtung aus 4 mit Details zur Auslasskappe am Auslass samt Verdrängungskörper.
    Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and are explained in more detail below. The drawings show:
    • 1 1 shows a schematic representation of a hot water fitting including a heating device according to the invention,
    • 2 a simplified heater shown accordingly 1 .
    • 3 a concrete heating device according to a further embodiment of the invention with two heating elements on the outside and a special inlet and a special outlet,
    • 4 a longitudinal section through the heating device 3 after rotation about the longitudinal central axis by 180 ° and
    • 5 an enlargement of the upper area of the heater 4 with details of the outlet cap on the outlet including displacement body.
  • Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
  • In der 1 ist eine Anordnung 11 stark vereinfacht dargestellt mit einer Platte 12, in der eine vereinfacht dargestellte Heißwasserarmatur 16 mit einem Auslaufrohr 17 und einem Bedienhebel 18 angeordnet ist. Dieser Bedienhebel 18 gibt aber nur einen Wasserfluss frei und dient nicht zur Einstellung einer bestimmten Temperatur. Die Heißwasserarmatur 16 soll möglichst heißes Wasser abgeben, vorteilhaft mit einer Temperatur von 90°C bis 95°C. Um das Wasser auf diese Temperatur zu bringen, ist unterhalb der Heißwasserarmatur 16 eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 20 angeordnet. Sie ist in der 2 in Vergrößerung dargestellt. Die Heizeinrichtung 20 weist einen Behälter 22 auf, hier vorteilhaft als aufrecht bzw. senkrecht stehendes rundzylindrisches Rohr ausgebildet. In den Behälter 22 führt ein Einlass 24 hinein unten am Boden, während am Deckel oben ein Auslass 26 herausführt. Um Wasser in dem Behälter 22 aufzuheizen, das von einer Zuleitung 25 zum Einlass 24 in ihn eingeströmt ist, weist der Behälter 22 an seiner Außenseite im unteren Bereich nahe dem Einlass 24 ein Einlass-Heizelement 28 auf. Nahe dem Auslass 26 ist ein Auslass-Heizelement 30 vorgesehen. Einlass-Heizelement 28 und Auslass-Heizelement 30 sind hier vereinfacht als Flächen dargestellt, in der Praxis weisen sie vorteilhaft mehrere spiralig oder mäanderförmig verlaufende Heizleiter auf, siehe hierzu beispielsweise die EP 3 088 800 A1 , auf die bereits zuvor verwiesen worden ist. Sie können die oben genannten Leistungsdichten aufweisen, und vorteilhaft ist diejenige des Auslass-Heizelements 30 deutlich größer als diejenige des Einlass-Heizelements 28.In the 1 is an order 11 represented very simplified with one plate 12 , in which a simplified hot water fitting 16 with an outlet pipe 17 and an operating lever 18 is arranged. This control lever 18 only releases a water flow and is not used to set a certain temperature. The hot water tap 16 should give off as hot water as possible, advantageously at a temperature of 90 ° C to 95 ° C. To bring the water to this temperature is below the hot water tap 16 a heating device according to the invention 20 arranged. It is in the 2 shown in enlargement. The heater 20 assigns a container 22 on, here advantageously designed as an upright or vertical round cylindrical tube. In the container 22 leads an entrance 24 into the bottom of the floor, while an outlet at the top of the lid 26 out leads. To water in the container 22 to heat that up by a supply line 25 to the entrance 24 has flowed into it, the container has 22 on its outside in the lower area near the inlet 24 an inlet heating element 28 on. Near the outlet 26 is an outlet heating element 30 intended. Intake heater 28 and outlet heating element 30 are shown here in simplified form as surfaces, in practice they advantageously have several spiral or meandering heating conductors, see for example the EP 3 088 800 A1 to which reference has already been made. They can have the above-mentioned power densities, and that of the outlet heating element is advantageous 30 significantly larger than that of the inlet heating element 28 ,
  • Zwischen Einlass-Heizelement 28 und Auslass-Heizelement 30 befindet sich ein freier Ringbereich 31. In diesem kann beispielsweise ein Temperatursensor angeordnet sein, möglicherweise auch oberhalb des Auslass-Heizelements 30, um möglichst unbeeinflusst von den Heizelementen eine Temperatur von Wasser in dem Behälter 22 ermitteln zu können. Ähnlich wie die Heizelemente 28 und 30 sind auch diese Temperatursensoren an eine Anschlusseinrichtung 33 außen am Behälter 22 verbunden, vorteilhaft durch außen am Behälter fest aufgebrachte Leiterbahnen. Die Anschlusseinrichtung 33 weist ein Anschlusskabel 34 auf.Between inlet heating element 28 and outlet heating element 30 there is a free ring area 31 , A temperature sensor can be arranged in this, for example, possibly also above the outlet heating element 30 in order to be as unaffected by the heating elements as a temperature of water in the container 22 to be able to determine. Similar to the heating elements 28 and 30 these temperature sensors are also connected to a connection device 33 outside of the container 22 connected, advantageously by means of conductor tracks firmly attached to the outside of the container. The connection device 33 has a connection cable 34 on.
  • Für den Betrieb ist vorgesehen, dass der Behälter 22 mit Wasser gefüllt ist. Die Heißwasserarmatur 16 ist geschlossen, so dass weder Wasser zum Auslass 26 ausströmt noch zum Einlass 24 einströmt. Das Wasser im Behälter 22 wird erhitzt, möglichst auf eine hohe Temperatur von beispielsweise 80°C wie vorgenannt. Dazu können entweder beide Heizelemente 28 und 30 gleichzeitig betrieben werden. Möglicherweise sind deren aufaddierte Leistungen aber so hoch, dass sie mehr als 3,7 kW betragen und somit nicht an eine Steckdose bzw. an einen Außenleiter eines Hausanschlusses angeschlossen werden können. In diesem Fall können die Heizelemente 28 und 30 abwechselnd betrieben werden, um das Wasser in dem Behälter 22 entsprechend aufzuheizen. Der Grund für eine derartige Leistungsverteilung ist der, dass dann im Betrieb der Heißwasserarmatur 16, also wenn heißes Wasser am Auslaufrohr 17 entnommen wird, dieses ja zum Auslass 26 ausläuft. Somit wird es am besten vom Auslass-Heizelement 30 auf die gewünschte Endtemperatur von über 90°C aufgeheizt, also sozusagen während des Durchlaufens. Hier ist offensichtlich, dass ein Betrieb des unteren Einlass-Heizelements 28 dafür nichts bringen würde. Das Wasser im Behälter 22 permanent auf einer derart hohen Temperatur zu halten, wäre energetisch aber sehr nachteilig. Damit ist dann zwar vorhersehbar, dass nach Öffnen der Heißwasserarmatur 16 mittels des Bedienhebels 18 und Ausströmen von heißem Wasser zum Auslass 26 frisches Wasser über die Zuleitung 25 und den Einlass 24 in den Behälter 22 strömt. Dieses kann Raumtemperatur aufweisen, wenn die Zuleitung 25 an einen Kaltwasseranschluss geht. Das Wasser kann aber auch schon in gewissem Maß vorgeheizt werden, wenn die Zuleitung 25 an den Heißwasseranschluss geht, so dass nachströmendes Wasser zumindest die vorgenannten 50°C bis 70°C aufweist. In aller Regel wird man aber an der Heißwasserarmatur 16 maximal nur diejenige Menge Wasser mit der gewünschten sehr hohen Temperatur abnehmen können, die ursprünglich im Behälter 22 enthalten war. Wenn dieser also ein Fassungsvermögen von beispielsweise 1 I bis 2 I aufweist, so kann eben diese Menge an sehr heißem Wasser entnommen werden. Wird mehr Wasser an der Heißwasserarmatur 16 entnommen, so sinkt die Temperatur des ausströmenden Wassers zwangsläufig. Für derart hohe Mengen an heißem Wasser ist eine solche Heißwasserarmatur 16 aber auch nicht ausgelegt.It is intended for operation that the container 22 is filled with water. The hot water tap 16 is closed, so neither water to the outlet 26 still flows out to the inlet 24 flows. The water in the tank 22 is heated, if possible to a high temperature of, for example, 80 ° C. as mentioned above. You can either use both heating elements 28 and 30 operated simultaneously. However, their added power may be so high that they amount to more than 3.7 kW and therefore cannot be connected to a socket or to an external conductor of a house connection. In this case, the heating elements 28 and 30 operated alternately to the water in the tank 22 to heat up accordingly. The reason for such a power distribution is that the hot water fitting is then in operation 16 , so when hot water at the outlet pipe 17 is removed, this to the outlet 26 expires. So it is best from the outlet heating element 30 heated to the desired final temperature of over 90 ° C, so to speak during the run. Here it is obvious that an operation of the lower inlet heating element 28 would bring nothing for that. The water in the tank 22 Keeping it permanently at such a high temperature would be very disadvantageous energetically. It can then be predicted that after opening the hot water tap 16 by means of the control lever 18 and outflow of hot water to the outlet 26 fresh water through the supply line 25 and the inlet 24 in the container 22 flows. This can be at room temperature if the supply line 25 goes to a cold water connection. The water can also be preheated to a certain extent if the supply line 25 goes to the hot water connection, so that the inflowing water has at least the aforementioned 50 ° C to 70 ° C. As a rule, you will be at the hot water tap 16 can only take off the amount of water with the desired very high temperature that was originally in the container 22 was included. If this has a capacity of, for example, 1 l to 2 l, this very amount of very hot water can be removed. There will be more water on the hot water tap 16 removed, the temperature of the outflowing water inevitably drops. Such a hot water fitting is for such high amounts of hot water 16 but not designed either.
  • Um das Aufheizen von Wasser im Behälter 22 kurz vor Austreten am Auslass 26 durch das außen umlaufende Auslass-Heizelement 30 zu verbessern, kann im Inneren des Behälters 22 ein gestrichelt dargestellter Verdrängungskörper 36 vorgesehen sein. Er verringert in diesem Bereich den Querschnitt im Behälter 22 auf einen Ringraum zwischen Innenseite der Behälterwand 23 und Außenseite des Verdrängungskörpers 36. Wie aus 2 leicht vorstellbar ist, kann diese Querschnittsverringerung sehr stark sein und somit die in diesem Bereich entlang des Auslass-Heizelements 30 fließende Menge an Wasser bis zum Auslass 26 stark reduzieren. Somit ist zwar der Durchfluss verringert, das hindurchfließende und zum Auslass 26 austretende Wasser kann vom Auslass-Heizelement 30aber auf die gewünschte sehr hohe Temperatur aufgeheizt werden. To heat water in the container 22 just before leaving the outlet 26 thanks to the outlet heating element all around 30 can improve inside the container 22 a displacement body shown in dashed lines 36 be provided. In this area, it reduces the cross-section in the container 22 on an annular space between the inside of the container wall 23 and outside of the displacer 36 , How from 2 is easy to imagine, this reduction in cross section can be very strong and thus in this area along the outlet heating element 30 flowing amount of water to the outlet 26 greatly reduce. Thus, the flow is reduced, that flowing through and to the outlet 26 Leaving water can, however, be heated to the desired very high temperature by the outlet heating element 30.
  • In den 3 bis 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung 120 konkreter dargestellt, dabei in 5 in Vergrößerung. Die Heizeinrichtung 120 wird gebildet von einem Behälter 122 in Form eines rundzylindrischen aufrecht stehenden Rohrs. Eine Behälterwand 123 besteht aus Metall. Ein Einlass-Heizelement 128 und ein Auslass-Heizelement 130 sind auf einer Außenseite des Behälters 122 aufgebracht, vorteilhaft in bekannter Dickschichttechnik. Es ist erkennbar, dass das Einlass-Heizelement 128 eine größere Fläche als das Auslass-Heizelement 130 bedeckt. Sie können aber beide dieselbe Heizleistung aufweisen, beim Auslass-Heizelement 130 ist diese eben konzentrierter, so dass daraus eine höhere Leistungsdichte resultiert. Zwischen den beiden Heizelementen ist ein freier Ringbereich 131 gebildet.In the 3 to 5 is another embodiment of a heater 120 presented more specifically, thereby in 5 in enlargement. The heater 120 is made up of a container 122 in the form of a round cylindrical upright tube. A container wall 123 is made of metal. An inlet heating element 128 and an outlet heater 130 are on an outside of the container 122 applied, advantageously in known thick-film technology. It can be seen that the inlet heating element 128 a larger area than the outlet heating element 130 covered. However, they can both have the same heating power for the outlet heating element 130 it is more concentrated, so that this results in a higher power density. There is a free ring area between the two heating elements 131 educated.
  • Ein Einlass 124 ist unten an der Heizeinrichtung 120 vorgesehen. Dazu ist er, wie aus der gedrehten Darstellung im Teilschnitt gemäß 4 hervorgeht, einstückig an einer aus Kunststoff bestehenden Einlasskappe 141 ausgebildet. Des Weiteren ist zu erkennen, dass der Einlass 124 sozusagen tangential bzw. nicht mittig in den Behälter 122 hineinführt. In ähnlicher Form gilt dies auch für den Auslass 126, der an einer Auslasskappe 135 angeformt ist. Auch diese besteht vorteilhaft aus Kunststoff, so dass beide als Spritzgussteile an dem Behälter 122 aus Metall angeordnet sind, beispielsweise geklemmt und/oder geklebt sind.An inlet 124 is at the bottom of the heater 120 intended. To do this, he is, as from the rotated representation in partial section 4 emerges, in one piece on an inlet cap made of plastic 141 educated. It can also be seen that the inlet 124 so to speak tangential or not centered in the container 122 ushers. In a similar form, this also applies to the outlet 126 on an outlet cap 135 is molded. This also advantageously consists of plastic, so that both are injection-molded parts on the container 122 are arranged from metal, for example clamped and / or glued.
  • Wie die 4 zeigt, geht die Auslasskappe 135 ein Stück weit in den Behälter 122 hinein. Sie bildet einen eingangs erläuterten Verdrängungskörper 136, der mit etwas Abstand innerhalb der Behälterwand 123 verläuft und so einen Kreisringbereich bildet. An der Außenseite des Verdrängungskörpers 136 sind schraubenlinienartig verlaufende Führungselemente 139 ausgebildet. Ganz links unten ist der Beginn dieses Führungselements 139 dargestellt, und ganz rechts oben das Ende. Es ist sozusagen ein einziges Führungselement 139, das sich schraubenlinienartig in Draufsicht von oben im Uhrzeigersinn von unten nach oben hin zum Auslass 126 windet. Ein Abstand in radialer Richtung zwischen Führungselement 139 und Innenseite der Behälterwand 123 kann sehr gering sein, vorteilhaft weniger als 2 mm betragen. Insbesondere liegt das Führungselement 139 direkt an der Innenseite des Behälters 122 an, so dass sich ein geschlossener langer Kanal bildet, der sich sozusagen an der Innenseite des Behälters 122 innerhalb des Auslass-Heizelements 130 nach oben schraubt. Bei dieser Umlaufrichtung kann das Wasser auch besonders gut durch den ebenfalls außen und quasi-tangential angesetzten bzw. angeformten Auslass 126 die Heizeinrichtung 120 verlassen.As the 4 shows, the outlet cap goes 135 a little bit into the container 122 into it. It forms a displacement body explained at the beginning 136 with a little space inside the container wall 123 runs and thus forms a circular ring area. On the outside of the sinker 136 are helical guiding elements 139 educated. At the bottom left is the beginning of this guide element 139 shown, and the top right at the end. It is a single guiding element, so to speak 139 which is helical in plan view from top clockwise from bottom to top towards the outlet 126 winds. A distance in the radial direction between the guide element 139 and inside of the container wall 123 can be very small, advantageously less than 2 mm. In particular, the guide element lies 139 directly on the inside of the container 122 on, so that a closed long channel forms, which, so to speak, on the inside of the container 122 inside the outlet heater 130 screws up. In this direction of circulation, the water can also flow particularly well through the outlet, which is also externally and quasi-tangentially attached or molded 126 the heater 120 leave.
  • Durch dieses umlaufende bzw. schraubenlinienartige Führen der Wasserströmung hin zum Auslass 126 innerhalb des Auslass-Heizelements 130 ist im Vergleich zu der Ausgestaltung der 2 ein noch besseres Aufheizen möglich. Anhand der 4 ist leicht vorstellbar, dass die Durchlaufmenge nicht besonders hoch ist, vor allem weil das Wasser aus dem Behälter 122 ja nur durch den Wasserdruck von zum Einlass 124 nachlaufendem Wasser herausgedrückt wird. Sinn einer solchen Heißwasserarmatur 16 ist es aber nur, relativ geringe Mengen von üblicherweise weniger als 1 I sehr heißem oder nahezu kochendem Wasser zu entnehmen. Insofern reicht ein solcher relativ geringerer Durchfluss.Through this circumferential or helical guidance of the water flow towards the outlet 126 inside the outlet heater 130 is compared to the design of the 2 an even better heating possible. Based on 4 it is easy to imagine that the flow rate is not particularly high, especially because the water from the container 122 yes only by the water pressure from the inlet 124 after running water is pushed out. Sense of such a hot water tap 16 it is only to take relatively small amounts of usually less than 1 liter of very hot or almost boiling water. In this respect, such a relatively lower flow is sufficient.
  • Der Querschnitt des Durchflusskanals, der von dem Abstand des umlaufenden Führungselements 139 zueinander sowie des Durchmessers des Verdrängungskörpers 136 abhängt, kann ja diesbezüglich optimiert werden bzw. nach entsprechendem Bedürfnis ausgestaltet werden.The cross section of the flow channel, which depends on the distance of the rotating guide element 139 to each other and the diameter of the sinker 136 depends, can be optimized in this regard or designed according to the corresponding need.
  • Aus 4 ist auch die Ausgestaltung der Einlasskappe 141 zu erkennen. Zwar ist der Einlass 124 hier selbst nicht dargestellt, er kommt aber sozusagen von hinten in die Einlasskappe 141 hinein und geht in die Rinne 143 über. Diese Rinne 143 steigt von oben gesehen im Uhrzeigersinn umlaufend an, was sich im Vergleich zum rechten Bereich deutlich zeigt. Dabei läuft die Rinne 143 nicht ganz einmal um einen erhöhten Mittelbereich 145 um, und zwar so weit, bis sie sozusagen wieder an den Einlass 124 und an ihren Beginn kommt. Somit ist zu erkennen, dass das Wasservolumen im Behälter 122 zwischen Einlasskappe 141 und Unterseite des Verdrängungskörpers 136 frei ist ohne Hindernisse. Des Weiteren wird dieses Wasservolumen genau von dem außen aufgebrachten Einlass-Heizelement 128 umgeben und somit aufgeheizt, beispielsweise auf die vorgenannten 80°C. Eine Temperaturregelung kann hier durch nicht dargestellte, eingangs aber genannte Temperatursensoren am Behälter 122 erreicht werden.Out 4 is also the design of the inlet cap 141 to recognize. Admission is 124 not shown here itself, but it comes into the inlet cap from behind, so to speak 141 and goes into the gutter 143 about. This gutter 143 seen from above, it rises in a clockwise direction, which is clearly shown in comparison to the area on the right. The gutter runs 143 not quite once around an elevated middle area 145 around, until they get back to the entrance, so to speak 124 and comes to its beginning. It can thus be seen that the water volume in the container 122 between inlet cap 141 and bottom of the sinker 136 is free without obstacles. Furthermore, this volume of water is precisely from the inlet heating element applied on the outside 128 surrounded and thus heated, for example to the aforementioned 80 ° C. Temperature control can be carried out here by temperature sensors on the container, which are not shown but are mentioned at the beginning 122 can be achieved.
  • Ab und zu empfiehlt es sich, auch das Wasser im Bereich des Verdrängungskörpers 136 mittels Betriebs des Auslass-Heizelements 130 aufzuheizen. Dieses selbst kann durch das Einlass-Heizelement 128 kaum auf eine gewünschte relativ hohe Temperatur gebracht werden. Das Auslass-Heizelement 130 muss hierzu aber voraussichtlich nur relativ kurz aktiviert werden, da die aufzuheizende Menge Wasser zwischen Behälterwand 123 und Verdrängungskörper 136 erkennbar klein ist. From time to time it is advisable to use water in the area of the sinker 136 by operating the outlet heating element 130 heat. This can be done by the inlet heating element 128 can hardly be brought to a desired relatively high temperature. The outlet heating element 130 However, this will probably only have to be activated for a relatively short time because the amount of water to be heated is between the tank wall 123 and displacers 136 is noticeably small.
  • Während der Auslass 126 möglichst weit oben am Behälter 122 der Heizeinrichtung 120 angeordnet werden sollte, damit Wasser möglichst lange im Behälter verbleibt und somit möglichst stark aufgeheizt werden kann, ist dies für den Einlass 124 zwar von Vorteil. Es muss aber nicht so sein, er könnte auch durchaus etwas oberhalb eines unteren Endes des Behälters 122 vorgesehen sein. Je weiter er unten angeordnet ist, desto länger kann einströmendes Wasser von dem Einlass-Heizelement 128 beheizt werden, falls dieses während des Entnehmens von sehr heißem Wasser überhaupt betrieben wird bzw. betrieben werden kann.During the outlet 126 as high as possible on the container 122 the heater 120 should be arranged so that water remains in the container for as long as possible and can therefore be heated as much as possible, this is for the inlet 124 an advantage. But it does not have to be that way, it could also be a little above a lower end of the container 122 be provided. The lower it is located, the longer the inflowing water from the inlet heating element 128 be heated if it is operated or can be operated while taking very hot water.
  • Selbstverständlich sind weitere Variationen der Heizeinrichtung gemäß der Erfindung möglich. Ein die Heizeinrichtung im Wesentlichen bildendes Rohr als Behälter kann auch schräg oder im Wesentlichen horizontal liegend angeordnet sein.Of course, further variations of the heating device according to the invention are possible. A tube which essentially forms the heating device as a container can also be arranged obliquely or essentially horizontally.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
    • EP 3088800 A1 [0011, 0032]EP 3088800 A1 [0011, 0032]

Claims (18)

  1. Heizeinrichtung für Wasser mit: - einem Behälter, der geschlossen ist bis auf einen Einlass und einen Auslass für jeweils Wasser, - mindestens einem Heizelement außen am Behälter, wobei - das Heizelement als Schichtheizelement ausgebildet ist mit einer Dicke von weniger als 1,5 mm, - das mindestens eine Heizelement weniger als einen halben Durchmesser des Behälters weit von dem Auslass entfernt ist, - Einlass und Auslass mehr als die Hälfte der Länge des Behälters in Richtung Einlass zu Auslass voneinander entfernt sind.Heating device for water with: a container which is closed except for one inlet and one outlet for each water, - At least one heating element on the outside of the container, wherein the heating element is designed as a layer heating element with a thickness of less than 1.5 mm, the at least one heating element is less than half a diameter of the container far from the outlet, - The inlet and outlet are more than half the length of the container towards the inlet to the outlet.
  2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement nahe am Auslass angeordnet ist als Auslass-Heizelement, und mindestens ein weiteres Heizelement als Einlass-Heizelement an der Außenseite des Behälters mit größerer Entfernung zum Auslass und/oder mit geringerer Entfernung zum Einlass angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Heizeinrichtung nur zwei Heizelemente aufweist in Form des Auslass-Heizelements und des Einlass-Heizelements, wobei die beiden Heizelemente einzeln elektrisch anschließbar sind um unabhängig voneinander betrieben werden zu können.Heater after Claim 1 , characterized in that the at least one heating element is arranged close to the outlet as an outlet heating element, and at least one further heating element is arranged as an inlet heating element on the outside of the container at a greater distance from the outlet and / or at a shorter distance from the inlet, wherein preferably the heating device has only two heating elements in the form of the outlet heating element and the inlet heating element, the two heating elements being electrically connectable individually so that they can be operated independently of one another.
  3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlass-Heizelement eine Leistungsdichte zwischen 5 W/ cm2 und 20 W/ cm2 aufweist und/oder das Auslass-Heizelement eine Leistungsdichte zwischen 5W/ cm2 und 50 W/cm2 aufweist, wobei vorzugsweise die Leistungsdichte des Auslass-Heizelements 50% bis 150% höher liegt als die des Einlass-Heizelements.Heater after Claim 2 , characterized in that the inlet heating element has a power density between 5 W / cm 2 and 20 W / cm 2 and / or the outlet heating element has a power density between 5W / cm 2 and 50 W / cm 2 , preferably the power density of the outlet heater is 50% to 150% higher than that of the inlet heater.
  4. Heizeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche, innerhalb derer das Einlass-Heizelement verläuft, größer ist als die Fläche an der Außenseite des Behälters, innerhalb derer das Auslass-Heizelement verläuft.Heater after Claim 2 or 3 , characterized in that the area within which the inlet heating element runs is larger than the area on the outside of the container within which the outlet heating element runs.
  5. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nahe am Auslass oder im Bereich des Auslasses ein Verdrängungskörper im Behälter angeordnet ist, der den Durchflussquerschnitt für Wasser nahe am Auslass verringert, vorzugsweise auf einer Entfernung zwischen 10% und 40% der Länge des Behälters in Richtung Einlass zu Auslass, wobei insbesondere der Verdrängungskörper den Durchflussquerschnitt um mindestens 50% verringert.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a displacer is arranged in the container near the outlet or in the region of the outlet, which reduces the flow cross-section for water near the outlet, preferably at a distance between 10% and 40% of the length of the container towards the inlet to the outlet, the displacement body in particular reducing the flow cross-section by at least 50%.
  6. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper derart im Behälter angeordnet ist, dass die Innenseite des Behälters weitgehend frei ist, damit Wasser daran entlang strömt.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement body is arranged in the container such that the inside of the container is largely free so that water flows along it.
  7. Heizeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper derart ausgebildet ist, dass der Durchflussquerschnitt für Wasser an ihm vorbei zum Auslass aus dem Behälter konstant ist, wobei insbesondere der Verdrängungskörper parallel und mit gleichbleibendem Abstand zum Behälter verläuft.Heater after Claim 5 or 6 , characterized in that the displacement body is designed in such a way that the flow cross-section for water past it to the outlet from the container is constant, in particular the displacement body running parallel and at a constant distance from the container.
  8. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper Führungselemente aufweist, die vom Verdrängungskörper zu einer Innenseite des Behälters verlaufen, insbesondere an der Innenseite anliegen oder maximal 3 mm Abstand dazu aufweisen, wobei vorzugsweise die Führungselemente schraubenlinienförmig in der gleichen Umlaufrichtung ausgerichtet sind.Heating device according to one of the Claims 5 to 7 , characterized in that the displacement body has guide elements which run from the displacement body to an inside of the container, in particular abut the inside or have a maximum distance of 3 mm therefrom , the guide elements preferably being helically oriented in the same direction of rotation.
  9. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Rohr ist, insbesondere ein zylindrisches Rohr, vorzugsweise ein rundzylindrisches Rohr.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the container is a tube, in particular a cylindrical tube, preferably a round cylindrical tube.
  10. Heizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Einlass und/oder Auslass mit einer Richtung vom Behälter abgehen, die nicht auf die Längsmittelachse des Behälters weist, wobei vorzugsweise Einlass und/oder Auslass tangential vom Behälter abgehen und mit Richtung in einem Winkel von 0° bis 20°, vorzugsweise 0°, zur Normalebene der Längsmittelachse.Heater after Claim 9 , characterized in that the inlet and / or outlet leave the container in a direction which does not point to the longitudinal central axis of the container, preferably inlet and / or outlet tangentially leaving the container and with a direction at an angle of 0 ° to 20 °, preferably 0 °, to the normal plane of the longitudinal central axis.
  11. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aufrecht stehend angeordnet ist im Betrieb bzw. der Auslass in einem oberen Bereich oder dem obersten Bereich des Behälters angeordnet ist, vorzugsweise senkrecht stehend, wobei der Einlass in einem unteren oder dem untersten Bereich des Behälters angeordnet ist.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the container is arranged upright in operation or the outlet is arranged in an upper region or the uppermost region of the container, preferably standing vertically, the inlet in a lower or the lowest region of the container is arranged.
  12. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslass-Heizelement, insbesondere auch das Einlass-Heizelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weitgehend um den Behälter umlaufend ausgebildet sind, wobei vorzugsweise das Einlass-Heizelement vom Auslass-Heizelement beabstandet ist in einer Richtung parallel zur Längsmittelachse des Behälters mit einem freien Ringbereich dazwischen.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet heating element, in particular also the inlet heating element according to one of the Claims 2 to 4 , are largely circumferential around the container, the inlet heating element preferably being spaced from the outlet heating element in a direction parallel to the longitudinal center axis of the container with a free ring region in between.
  13. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter an den Einlass anschließend eine Umlenkstruktur vorgesehen ist, die durch den Einlass einströmendes Wasser in Rotation versetzt zur schraubenlinienförmigen Bewegung entlang der Innenseite des Behälters mit gleichzeitiger Bewegung in Richtung vom Einlass zum Auslass.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a deflecting structure is provided in the container next to the inlet, which sets the water flowing in through the inlet in rotation for the helical movement along the inside of the container with simultaneous movement in the direction from the inlet to the outlet.
  14. Heizeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkstruktur am Behälter des Bodens nahe am Einlass in Umlaufrichtung entlang der Längsmittelachse des Behälters einen ansteigenden Boden aufweist, insbesondere nach Art einer ansteigenden Rinne ausgebildet ist mit einem erhöhten Mittelbereich, um den herum die Rinne verläuft.Heater after Claim 13 , characterized in that the deflecting structure on the container of the bottom near the inlet in the circumferential direction along the longitudinal central axis of the container has a rising bottom, in particular is designed in the manner of a rising channel with an elevated central region around which the channel runs.
  15. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Fassungsvermögen von 0,5 I bis 3 I aufweist, vorzugsweise von 1 I bis 2 I.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the container has a capacity of 0.5 I to 3 I, preferably from 1 I to 2 I.
  16. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass einen Querschnitt aufweist von weniger als 10% eines Querschnitts des Behälters in Richtung entlang der Längsmittelachse, vorzugsweise weniger als 5% oder weniger als 3%.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet has a cross section of less than 10% of a cross section of the container in the direction along the longitudinal central axis, preferably less than 5% or less than 3%.
  17. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Heizleistungen aller Heizelemente größer als 3,7 kW ist.Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the sum of the heating powers of all heating elements is greater than 3.7 kW.
  18. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Temperaturmessmittel am Behälter, vorzugsweise einen Temperatursensor.Heating device according to one of the preceding claims, characterized by at least one temperature measuring means on the container, preferably a temperature sensor.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201181A1 (en) * 2013-01-24 2014-07-24 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Thick film heater and adapter for it
EP3088800A1 (en) * 2015-04-21 2016-11-02 E.G.O. ELEKTRO-GERÄTEBAU GmbH Heating device for heating liquids, evaporator for an electric cooking apparatus and method for operating a heating device

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