DE19732414A1

DE19732414A1 - Throughflow heater for heating liquids e.g. water

Info

Publication number: DE19732414A1
Application number: DE1997132414
Authority: DE
Inventors: Peter Gellert
Original assignee: Suhl Elektro & Hausgeraetewerk; EGS Elektro und Hausgeraetewerk Suhl GmbH
Current assignee: EGS Elektro und Hausgeraetewerk Suhl GmbH
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1999-02-04

Abstract

The heater has a metal throughflow chamber with an inlet (2) and an outlet (3) and with at least one thick film heating element (10). The thick film heating element extends between the inlet and outlet on the outer surface. The thick film heating element has a tapering surface cross-section continuously reducing from the inlet to the outlet. Thick film temperature sensors can be mounted on the chamber near the inlet or outlet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer für Flüssig keiten, insbesondere Wasser, bestehend aus einem metallischen Durchlaufhohlraum mit einem Einlauf und einem Auslauf, auf dessen Außenflächen mindestens ein sich im wesentlichen zwischen dem Einlauf und dem Auslauf erstreckendes Dick schichtheizelement aufgebracht ist.The invention relates to a water heater for liquid keiten, especially water, consisting of a metallic Flow cavity with an inlet and an outlet, on whose outer surfaces are at least one essentially thickness extending between the inlet and the outlet Layer heating element is applied.

Durchlauferhitzer dienen der Warmwassererzeugung unter verschiedensten Einsatzgebieten. Allgemein sind elektrische Durchlauferhitzer so aufgebaut, daß das bei einer Wasserent nahme durch den Durchlauferhitzer durchströmende Wasser kontinuierlich von elektrischen Heizelementen erwärmt wird. Um die Baugröße elektrischer Durchlauferhitzer klein zu halten, muß dem Wasser auf einer kurzen Durchströmstrecke relativ viel Wärmeenergie zugeführt werden, damit die gewünschten Temperaturen erreichbar sind. Die erforderliche Energiedichte nimmt mit der Durchströmmenge zu, die im Bedarfsfall an der Wasserentnahmestelle abgegeben wird. Die Arbeitsbedingungen für elektrische Durchlauferhitzer können sehr unterschiedlich sein. Sowohl der am Einlauf des Durch lauferhitzers zur Verfügung stehende Wasserdruck, als auch die Anfangstemperatur des zu erwärmenden Wassers können vari ieren. Auch die Anforderungen, die zum jeweiligen Zeitpunkt an der Wasserentnahmestelle bestehen, sind hinsichtlich der Durchströmmenge und der gewünschten Endtemperatur unter schiedlich. Aus diesen Gründen müssen Durchlauferhitzer mit Regel- und/oder Steuerelementen ausgerüstet sein, die ein schnelles und wirksames Reagieren auf die wechselnden Arbeitsbedingungen ermöglichen. Bei elektrischen Durchlaufer hitzern ist es bekannt, die maximale Durchflußmenge mit einem Stellglied zu begrenzen, damit bei der maximal zur Verfügung stehenden Heizleistung die eingestellte Endtemperatur am Aus lauf erreicht wird. Außerdem sind zweckmäßigerweise Regel elemente vorgesehen, die die Heizleistung der Heizelemente beeinflussen können, damit die gewünschte Temperatur am Ausgang des Durchlauferhitzers nicht überschritten wird.Instantaneous water heaters are used to generate hot water various fields of application. Generally are electrical Instantaneous water heater built up so that with a water ent take water flowing through the water heater is continuously heated by electrical heating elements. To reduce the size of electric instantaneous water heaters keep the water on a short flow relatively much heat energy are supplied so that desired temperatures can be reached. The required Energy density increases with the flow rate, which in the If necessary, is handed over to the water withdrawal point. The Working conditions for electric instantaneous water heaters can be very different. Both the one at the inlet of the through water heater available water pressure, as well the initial temperature of the water to be heated can vary ieren. Also the requirements at the time at the water withdrawal point are with regard to the Flow rate and the desired final temperature below different. For these reasons, instantaneous water heaters must be used Rule and / or control elements must be equipped quick and effective reaction to the changing Enable working conditions. With electrical flowers it is known to heat the maximum flow rate with a Limit actuator so that at the maximum available heating power the set final temperature on Out of reach is reached. In addition, rules are expedient elements provided that the heating power of the heating elements can influence, so that the desired temperature on Output of the instantaneous water heater is not exceeded.

Aus der EP O 485 211 A1 ist ein Heizgerät mit Dickschicht heizelementen bekannt. Die Dickschichtheizelemente sind auf einem metallischem Substrat aufgebracht und verlaufen gegebe nenfalls mäanderförmig auf einer Grundplatte. Ein derartiges Heizgerät besitzt den Nachteil, daß die vom Dickschichtheiz element zur Verfügung gestellte Heizleistung an jedem Punkt des sich zwischen dem Einlauf und dem Auslauf des Heizgeräts erstreckenden Dickschichtheizelements gleich ist. Da das zu erwärmende Wasser in der Nähe des Einlaufs eine relativ geringe Temperatur besitzt, kann in diesem Strömungsabschnitt relativ viel Wärmeenergie aufgenommen werden. Hingegen ist im Bereich des Auslaufs die Wassertemperatur bereits deutlich erhöht, so daß es bei Zufuhr der gleichen Heizleistung, bezo gen auf eine definierte Heizstrecke, weiterhin zu einem star ken Temperaturanstieg kommt. Damit geht das Problem einher, daß beispielsweise bei einer gewünschten Endtemperatur von 55°C das Wasser erst im Endbereich der Heizstrecke hohe, nahe der Endtemperatur liegende Temperaturen aufweist. Dadurch erfolgt die Ausfällung von im Leitungswasser enthaltenem Kalk auch nur im letzten Abschnitt des Durchlauferhitzers, da diese Phänomen erst ab einer bestimmten Temperatur auftritt. Der größte Teil des auszufällenden Kalks lagert sich somit in einem kleinen Abschnitt des Durchlauferhitzers ab, was zu einer vorzeitigen Verkalkung und damit verbundener deutlich verminderter Wärmeabgabe führt, woraus eine lokale Überhitzung des Heizelements und der Ausfall des Geräts resultieren kann. EP 0 485 211 A1 describes a heater with a thick layer heating elements known. The thick film heating elements are on applied to a metallic substrate and run otherwise meandering on a base plate. Such a thing Heater has the disadvantage that the thick film heater heating power made available to element at every point between the inlet and the outlet of the heater extending thick film heating element is the same. Since that too warming water near the inlet is a relative has low temperature can in this flow section relatively much heat energy are absorbed. On the other hand, Area of the spout the water temperature is already clear increased so that it is supplied with the same heating power, bezo towards a defined heating section, still a star ken temperature rise comes. This goes hand in hand with the problem that, for example, at a desired final temperature of 55 ° C the water only in the end area of the heating section high, close the final temperature has lying temperatures. Thereby limescale contained in tap water is precipitated even in the last section of the instantaneous water heater, because this phenomenon only occurs from a certain temperature. Most of the lime to be precipitated is stored in a small section of the water heater, leading to premature calcification and the associated clear reduced heat emission, resulting in a local Overheating of the heating element and failure of the device can result.

Allgemeine Vorteile beim Einsatz von Dickschichtheizelementen in Durchlauferhitzern bestehen hingegen unter anderem darin,
General advantages when using thick-film heating elements in instantaneous water heaters, on the other hand, include

- That only minimal heating when starting operation time of about 3-5 seconds is required
- That the water heater only very little pressure loss in Water supply network causes, which he already at rela tiv low nominal pressure can be operated,
- And that such thick-film heating elements are very simple have it integrated into electronic control systems.

In der EP 0 585 015 B1 ist ein Gerät zur Erwärmung von Wasser gezeigt, welches auf einer metallischen Grundplatte angeord nete Dickschichtheizelemente aufweist. Insbesondere sind zwei im wesentlichen parallel verlaufende Dickschichtheizelemente vorgesehen, die sich in Serpentinen nahezu über die gesamte Grundplatte erstrecken. Diese beiden Dickschichtheizelemente weisen gleiche Heizleistungen auf und werden während des Heizvorganges parallel zueinander betrieben. Es ist nicht möglich, die Heizelemente getrennt voneinander anzusteuern, um den Heizvorgang zweckmäßig zu beeinflussen.EP 0 585 015 B1 describes a device for heating water shown, which is arranged on a metallic base plate Nete thick-film heating elements. In particular, there are two essentially parallel thick-film heating elements provided, which are in serpentines almost over the entire Extend base plate. These two thick film heating elements have the same heating output and are Heating process operated in parallel. It is not possible to control the heating elements separately, to influence the heating process appropriately.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Durchlauferhitzer für Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Raumbedarf eine relativ große Heizleistung zur Verfügung stellen kann, die dem zu erwärmenden Wasser in einer Weise eingeprägt wird, welche ein vorzeitiges Verkalken des Gerätes verhindert.It is therefore an object of the present invention to to avoid the disadvantages of the prior art and one To provide instantaneous water heaters for liquids, a relatively large heating capacity with a small space requirement can provide the water to be heated in is imprinted in a way that a premature calcification of the device prevented.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Dickschichtheiz element einen sich vom Einlauf zum Auslauf kontinuierlich verringernden Oberflächenquerschnitt besitzt. Auf diese Weise wird in der Nähe des Einlaufs dem Wasser mit geringer Tempe ratur eine deutlich höhere Wärmemenge zugeführt, als in einem vergleichbaren Streckenabschnitt in der Nähe des Auslaufs dem bereits erwärmten Wasser. Dadurch vergrößert sich der Abschnitt im Durchlauferhitzer, in welchem Kalk und andere Mineralien ausgefällt werden, so daß bei gleichbleibender Gesamtmenge des ausgefällten Kalks die Gefahr der Verkalkung des Durchlauferhitzers und damit dessen Betriebsausfall verringert wird.This object is achieved in that the thick film heater element continuously from the inlet to the outlet has reducing surface cross-section. In this way becomes near the inlet of the water with low temp a significantly higher amount of heat than in one comparable section of the route near the outlet already heated water. This increases the Section in the water heater, in which lime and others Minerals are precipitated so that at the same Total amount of lime precipitated the risk of calcification of the instantaneous water heater and thus its operational failure is reduced.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin dadurch gelöst, daß auf zwei sich gegenüberliegenden Außenflächen des Durchlaufhohlraums zwischen Einlauf und Auslauf jeweils zwei Dickschichtheizelemente mit unterschiedlichen Heizleistungen aufgebracht sind. Durch diese Gestaltung ist es möglich, die effektiv zur Verfügung stehende Heizleistung auf einfache Weise den wechselnden Arbeitsbedingungen anzupassen. Durch verschiedene Kombinationen der vier einzelnen Heizelemente kann eine Vielzahl unterschiedlicher wirksamer Gesamtheiz leistungen bereitgestellt werden, so daß die eingesetzte Regelschaltung einen relativ einfachen Aufbau haben kann. Beispielsweise kann eine ständig wirksame Grundheizleistung vorgesehen sein, die durch eine getaktete kleinere Heiz leistung ergänzt wird, womit äußerst schnell auf Druckschwan kungen in der Versorgungsleitung und wechselnde Temperaturen des am Einlauf bereitgestellten Wassers reagiert werden kann.The object of the present invention is thereby further solved that on two opposite outer surfaces of the Flow cavity between the inlet and outlet two each Thick film heating elements with different heating capacities are upset. With this design, it is possible effectively available heating power on simple Way to adapt to changing working conditions. By different combinations of the four individual heating elements can have a variety of different effective total heating services are provided so that the deployed Control circuit can have a relatively simple structure. For example, a constantly effective basic heating output be provided by a clocked smaller heating performance is supplemented, with which extremely quickly on pressure swan changes in the supply line and changing temperatures of the water provided at the inlet can be reacted to.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Durchlauferhitzers zeichnet sich dadurch aus, daß das Dickschichtheizelement eine trapezförmige Oberfläche besitzt, wobei die längere Grundlinie im Bereich des Einlauf und die kürzere Grundlinie im Bereich des Auslaufs angeordnet ist. Eine solche geome trisch einfache Gestaltung läßt sich mit den bekannten Herstellungsverfahren zum Aufbringen der Dickschichtheizele mente ohne Schwierigkeiten erzeugen. Durch geeignete Wahl des Verhältnisses zwischen längerer und kürzerer Grundlinie kann der Gradient der über die Gesamtstrecke des Dickschichtheiz elements erzeugten Heizleistung in weiten Grenzen eingestellt werden. Dabei ist anzustreben, daß ein möglichst großer Anteil der Gesamtheizleistung bereits in der ersten Hälfte der Heizstrecke zur Verfügung gestellt wird.An advantageous embodiment of the instantaneous water heater is characterized in that the thick-film heating element has a trapezoidal surface, the longer one Baseline in the area of the inlet and the shorter baseline is arranged in the area of the outlet. Such a geome Trisch simple design can be done with the known Manufacturing process for applying the thick film heater Generate elements without difficulty. By appropriate choice of Relationship between longer and shorter baseline can the gradient of the total distance of the thick film heating elements generated heating power set within wide limits become. The aim should be that the largest possible Share of total heating output in the first half the heating section is made available.

Eine besonders zu bevorzugende Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Durchlauferhitzers besitzt einen Durchlaufhohl raum, der im Wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen metallischen Platten besteht, die jeweils mäanderförmig verlaufende Ausbuchtungen aufweisen, wobei die beiden Platten an den zwischen den Ausbuchtungsbereichen verbleibenden Stegen und an den Rändern flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Diese Platten lassen sich beispielsweise in einem Tiefziehverfahren herstellen und anschließend miteinan der verschweißen. Damit steht ein mäanderförmig verlaufender Kanal als Durchlaufhohlraum zur Verfügung, wodurch die Baugröße des Gesamtgeräts klein gehalten wird. Zweckmäßiger weise werden auf den Außenseiten der Ausbuchtungen die Dick schichtheizelemente aufgebracht, beispielsweise auf jeder der beiden Platten zwei parallel verlaufende Dickschichtheizele mente.A particularly preferred embodiment of the inventions The instantaneous water heater according to the invention has a continuous hollow space consisting essentially of two interconnected metallic plates, each meandering have extending bulges, the two plates on those remaining between the bulge areas Bridges and liquid-tight with each other at the edges are connected. These plates can be, for example, in a deep-drawing process and then together the weld. This is a meandering Channel available as a flow cavity, making the Size of the overall device is kept small. More appropriate the thick become wise on the outside of the bulges Layer heating elements applied, for example on each of the two plates two parallel thick-film heaters ment.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die beiden auf der glei chen Außenfläche angeordneten Dickschichtheizelemente ein Heizleistungsverhältnis von 1 : 2 aufweisen. Dies ermöglicht den einfachen Anschluß an eine übliche 3-Phasen-Betriebsspan nung, wobei im Arbeitszustand mit voller Heizleistung jeweils ein Heizelement mit großer Heizleistung an der ersten bzw. der zweiten Phase der Betriebsspannung angeschlossen ist und die beiden Dickschichtheizelemente mit kleiner Heizleistung gemeinsam an der dritten Phase angeschlossen sind, wodurch alle drei Phasen gleichmäßig belastet werden.It is particularly beneficial if the two are on the same Chen outer surface arranged thick film heating elements Have a heat output ratio of 1: 2. this makes possible easy connection to a standard 3-phase operating chip tion, being in the working state with full heating power each a heating element with high heating output on the first or the second phase of the operating voltage is connected and the two thick-film heating elements with low heating output are jointly connected to the third phase, whereby all three phases are loaded equally.

Insbesondere bei Dickschichtheizelementen mit kleiner Nenn leistung ist es vorteilhaft, wenn in der Nähe des Einlaufs eine Erweiterung des Oberflächenquerschnitts des Dickschicht heizelements vorgesehen ist. Sofern es im ungünstigsten Fall beim Versagen aller sonstigen Sicherheitsstufen zu einer Überhitzung des Dickschichtheizelements kommt, ist diese Querschnittserweiterung so dimensioniert, daß es an dieser Stelle innerhalb kürzester Zeit zu einer derart starken Erwärmung kommt, daß das Dickschichtheizelement durchbrennt und damit den Stromkreis unterbricht. Dies bildet eine wirksame Maßnahme gegen eine Brandgefahr, die bei längerer Überhitzung bestehen würde.Especially for thick film heating elements with a small nominal performance it is advantageous if close to the inlet an expansion of the surface cross section of the thick film heating element is provided. Unless in the worst case if all other security levels fail to one Overheating of the thick-film heating element occurs Cross-sectional expansion dimensioned so that it on this Set to such a strong one in no time Warming comes that the thick-film heating element burns out and thus breaks the circuit. This forms one effective measure against a fire hazard, which is prolonged Would overheat.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn in der Nähe des Einlaufs und/oder in der Nähe des Auslaufs ein Dickschichttemperatur sensor am metallischen Durchlaufhohlraum angebracht ist. Diese Dickschichttemperatursensoren können im gleichen Arbeitsgang wie die Dickschichtheizelemente auf dem Grund substrat aufgebracht werden. Damit lassen sich die Ein- und/oder Auslauftemperaturen des durchströmenden Wassers ermitteln, wobei die Meßwerte durch die im Gerät implemen tierte Regelung weiterverarbeitet werden.It is also advantageous if close to the inlet and / or a thick film temperature in the vicinity of the outlet sensor is attached to the metal flow cavity. These thick film temperature sensors can do the same Operation like the thick film heating elements on the bottom substrate to be applied. This allows the input and / or Outlet temperatures of the water flowing through determine, with the measured values being implemented in the device processed regulation.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh rungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and further developments result preferred execution from the following description tion forms with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Durchlauferhitzers mit einem Dickschichtheizelement mit sich kontinuierlich ver ringerndem Oberflächenquerschnitt; Figure 1 is a front view of a continuous-flow heater with a thick-film heating element with a continuously reducing surface cross-section.

Fig. 2 eine Seitenansicht des Durchlauferhitzers aus Fig. 1; FIG. 2 shows a side view of the instantaneous water heater from FIG. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer abgewandelten Ausführungs form des Durchlauferhitzers mit Dickschichtheizele menten mit unterschiedlichen Heizleistungen. Fig. 3 is a front view of a modified embodiment of the flow heater with thick-film elements with different heating powers.

In Fig. 1 ist ein Durchlauferhitzer 1 in einer vereinfachten Vorderansicht gezeigt. Fig. 2 zeigt den Durchlauferhitzer in einer vereinfachten Schnittansicht. Der Durchlauferhitzer 1 besitzt einen Einlauf 2, über welchen das zu erwärmende Wasser zugeführt wird, und einen Auslauf 3, aus welchem nach dem Durchströmen des Durchlauferhitzers das erwärmte Wasser austritt. Im Inneren des Durchlauferhitzers 1 ist ein in Fig. 2 erkennbarer Durchlaufhohlraum 5 vorgesehen, in welchem die Erwärmung des durchströmenden Wassers erfolgt. Der Durchlauf erhitzer 1 besteht im gezeigten Beispiel aus einer oberen metallischen Grundplatte 6 und einer unteren metallischen Grundplatte 7. Die metallischen Grundplatten 6, 7 weisen Ausbuchtungen 8 auf, die sich mäanderförmig auf der Grund platte erstrecken.In Fig. 1, a water heater 1 is shown in a simplified front view. Fig. 2 shows the water heater in a simplified sectional view. The instantaneous water heater 1 has an inlet 2 , via which the water to be heated is supplied, and an outlet 3 , from which the heated water emerges after flowing through the instantaneous water heater. Provided in the interior of the continuous-flow heater 1 is a continuous cavity 5 which can be seen in FIG. 2 and in which the water flowing through is heated. The continuous heater 1 in the example shown consists of an upper metallic base plate 6 and a lower metallic base plate 7 . The metallic base plates 6 , 7 have bulges 8 which extend in a meandering shape on the base plate.

Im gezeigten Beispiel weist das Dickschichtheizelement 10 im Bereich 12 eine Unterbrechung auf. Damit wird das Dick schichtheizelement vorzugsweise in zwei Abschnitte unter teilt, deren Leistungsverhältnis 2 : 1 beträgt. Es ist dadurch möglich, den Durchlauferhitzer bei gleicher Leistungsbe lastung der 3 Phasen am 3-Phasennetz zu betreiben, indem jeweils der leistungsstärkere Abschnitt auf den beiden metal lischen Grundplatten 6, 7 an einer Phase betrieben wird und die beiden leistungsschwächeren Abschnitte gemeinsam an der dritten Phase angeschlossen werden.In the example shown, the thick-film heating element 10 has an interruption in the area 12 . So that the thick layer heating element is preferably divided into two sections, the power ratio is 2: 1. It is thereby possible to operate the instantaneous water heater with the same load on the 3 phases on the 3-phase network by operating the more powerful section on the two metallic base plates 6 , 7 on one phase and the two lower-performing sections together on the third phase be connected.

Auf den Außenflächen der Ausbuchtungen 8 ist jeweils ein Dickschichtheizelement 10 angebracht, welches zwischen dem Einlauf 2 und dem Auslauf 3 verläuft. Vorzugsweise ist ein derartiges Dickschichtheizelement sowohl auf der Ausbuchtung der oberen metallischen Grundplatte 6 als auch auf der Ausbuchtung der unteren metallischen Grundplatte 7 angeord net. Das Dickschichtheizelement 10 wird in bekannter Art und Weise auf der metallischen Grundplatte befestigt, unter Zwischenschaltung von Hilfsschichten, die der elektrischen Isolation dienen. Zumindest an den beiden Enden des Dickschichtheizelements 10 sind Anschlußbereiche 11 vorgesehen, die dem elektrischen Anschluß und damit der Zufuhr elektrischer Energie dienen. Somit wird das Dickschichtheizelement während des Betriebs von einem elektrischen Strom durchflossen, wobei auf Grund des elektri schen Widerstandes des Dickschichtheizelements die elektri sche Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird, was letztlich zur Erwärmung der metallischen Grundplatte und zur Abgabe von Wärmeenergie an das den Durchlauferhitzer durchströmende Wasser führt.A thick-film heating element 10 , which runs between the inlet 2 and the outlet 3, is attached to the outer surfaces of the bulges 8 . Such a thick-film heating element is preferably arranged on both the bulge of the upper metallic base plate 6 and on the bulge of the lower metallic base plate 7 . The thick-film heating element 10 is fastened in a known manner on the metallic base plate, with the interposition of auxiliary layers which serve for electrical insulation. At least at the two ends of the thick-film heating element 10 , connection areas 11 are provided which serve for the electrical connection and thus for the supply of electrical energy. Thus, the thick-film heating element is flowed through by an electrical current during operation, the electrical energy being converted into thermal energy due to the electrical resistance of the thick-film heating element, which ultimately leads to the heating of the metallic base plate and to the dissipation of thermal energy to the water flowing through the water heater .

Das in Fig. 1 gezeigte Dickschichtheizelement 10 weist einen sich kontinuierlich verringernden Oberflächenquerschnitt auf. Insbesondere besitzt das gezeigte Dickschichtheizelement eine trapezförmige Oberfläche, wobei die längere Grundlinie im Bereich des Einlaufs 2 und die kürzere Grundlinie im Bereich des Auslaufs 3 angeordnet ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung des Dickschichtheizelements wird in Strömungsrichtung gesehen am Anfang des Durchlaufhohlraumes 5 deutlich mehr Wärmeener gie vom Dickschichtheizelement zur Verfügung gestellt, als in Strömungsrichtung gesehen am Ende. Dies hat zur Folge, daß das am Einlauf 2 einströmende kalte Wasser bereits im anfäng lichen Strömungsbereich eine deutliche Erwärmung erfährt. Der Wärmeenergieeintrag in das zu erwärmende Wasser nimmt konti nuierlich in Strömungsrichtung ab. Damit ist gewährleistet, daß bei einer angestrebten, relativ hohen Endtemperatur, die am Auslauf 3 zur Verfügung stehen soll, das zu erwärmende Wasser bereits in einem erheblichen Abstand vor dem Auslauf 3 eine Grenztemperatur annimmt, bei welcher die Ausfällung des im Leitungswasser gelösten Kalks und gegebenenfalls weiterer Mineralien erfolgt. Da sich die Ausfällung des Kalks ohne zusätzliche Maßnahmen nicht verhindern läßt, ist es vorteil haft, wenn sich diese Ausfällung nicht nur in einem kurzen Abschnitt unmittelbar vor dem Auslauf des Durchlauferhitzers vollzieht, sondern auf einen längeren Abschnitt verteilt ist. Die Kalkablagerungen führen dann nicht so schnell zu einer Betriebsunfähigkeit des Durchlauferhitzers, wie dies bei Geräten nach dem Stand der Technik häufig der Fall ist.The thick-film heating element 10 shown in FIG. 1 has a continuously reducing surface cross section. In particular, the thick-film heating element shown has a trapezoidal surface, the longer base line being arranged in the area of the inlet 2 and the shorter base line being arranged in the area of the outlet 3 . Because of this configuration of the thick-film heating element, seen in the flow direction at the beginning of the through cavity 5, significantly more heat energy is made available by the thick-film heating element than seen in the flow direction at the end. The result of this is that the cold water flowing in at the inlet 2 already experiences significant heating in the initial flow area. The heat energy input into the water to be heated continuously decreases in the direction of flow. This ensures that at a desired, relatively high final temperature, which is to be available at outlet 3 , the water to be heated assumes a limit temperature at a considerable distance before outlet 3 , at which the precipitation of the lime dissolved in the tap water and possibly other minerals. Since the precipitation of the lime cannot be prevented without additional measures, it is advantageous if this precipitation does not only take place in a short section immediately before the instantaneous water heater runs out, but is distributed over a longer section. The limescale deposits then do not lead to the inoperability of the instantaneous water heater as quickly as is often the case with devices according to the prior art.

Die Formgestaltung des Dickschichtheizelements kann zur Erreichung dieses Ziel in bestimmten Grenzen relativ frei gewählt werden. Es ist möglich, eine starke Abnahme des Ober flächenquerschnitts zwischen Einlauf und Auslauf vorzusehen. Bei anderen Anwendungsfällen ist es zweckmäßig, den Oberflä chenquerschnitt des Dickschichtheizelements nur in einem bestimmten Bereich zu verringern und im letzten Abschnitt vor dem Auslauf einen gleichbleibenden Querschnitt vorzusehen. Aufgrund der Flexibilität im Herstellungsverfahren von Dick schichtelementen können auch dreieckige Formen oder derglei chen hergestellt werden.The shape of the thick film heater can Achieving this goal relatively freely within certain limits to get voted. It is possible to see a sharp decrease in the upper cross-sectional area between inlet and outlet. For other applications, it is advisable to change the surface Chen cross section of the thick-film heating element only in one decrease certain area and before in the last section provide a constant cross-section for the outlet. Because of the flexibility in Dick's manufacturing process Layer elements can also have triangular shapes or the like Chen are manufactured.

Bei der Ausbildung des in Fig. 2 gezeigten Durchlaufhohlraums 5 ist darauf zu achten, daß die obere Grundplatte 6 und die untere Grundplatte 7 sowohl in den Randbereichen als auch im Bereich der zwischen den Ausbuchtungen ausgebildeten Stegen flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Um die Haltbar keit des Durchlauferhitzers zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Grundplatten aus nicht rostendem Stahl herzustellen. Es ist auch möglich, die inneren Oberflächen mit einer Schutz schicht zu versehen, wobei darauf geachtet werden muß, daß die Schutzschicht auch im Bereich der Verbindungslinien zwischen oberer und unterer Grundplatte lückenlos aufrechter halten bleibt.When designing the continuous cavity 5 shown in FIG. 2, care must be taken that the upper base plate 6 and the lower base plate 7 are connected to one another in a liquid-tight manner both in the edge regions and in the region of the webs formed between the bulges. In order to increase the durability of the instantaneous water heater, it is expedient to produce the base plates from stainless steel. It is also possible to provide the inner surfaces with a protective layer, care being taken to ensure that the protective layer is maintained in the area of the connecting lines between the upper and lower base plates without gaps.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Durch lauferhitzers in einer vereinfachten Vorderansicht gezeigt. Auf der Außenseite der Ausbuchtung 8 der oberen Grundplatte 6 ist in diesem Fall zusätzlich zum Dickschichtheizelement 10 ein zweites Dickschichtheizelement 15 aufgebracht. Die beiden Dickschichtheizelemente 10, 15 verlaufen im wesentlichen parallel auf der Ausbuchtung 8 und besitzen voneinander getrennte Anschlußbereiche 11 an den jeweiligen Enden. In Fig. 3 a modified embodiment of the flow heater is shown in a simplified front view. In this case, in addition to the thick-film heating element 10, a second thick-film heating element 15 is applied to the outside of the bulge 8 of the upper base plate 6 . The two thick-film heating elements 10 , 15 run essentially parallel on the bulge 8 and have mutually separate connection areas 11 at the respective ends.

Vorzugsweise sind in gleicher Weise auch zwei parallel laufende Dickschichtheizelemente auf den Ausbuchtungen der unteren Grundplatte 7 angeordnet.Preferably, two parallel thick-film heating elements are arranged in the same way on the bulges of the lower base plate 7 .

In der gezeigten Ausführungsform besitzen die beiden auf der oberen und der unteren Grundplatte angeordneten Dickschicht heizelemente 10 mit größerer Leistung eine Heizleistung von 3,3 kW. Die beiden zweiten Dickschichtheizelemente 15 weisen vorzugsweise die halbe Heizleistung, in diesem Fall also 1,65 kW auf. Beim maximalen Heizbetrieb kommt also eine elektri sche Leistung von ca. 10 kW zum Einsatz, was der eines herkömmlichen kleineren Durchlauferhitzers entspricht. Die vier zur Verfügung stehenden Heizelemente werden durch eine geeignete Regelschaltung bedarfsgerecht zur Warmwasserbereit stellung eingesetzt. Beispielsweise können beim Anschluß des Durchlauferhitzers an eine 3-Phasen-Betriebsspannung die beiden Dickschichtheizelemente 10 mit jeweils 3,3 kW an die erste und die zweite Phase der Betriebsspannung angelegt werden. Die Gesamtheizleistung, die vom Durchlauferhitzer zum jeweiligen Zeitpunkt bereitgestellt werden muß, hängt von der gewünschten Durchflußmenge und der Temperatur des Wasser am Einlauf 2 ab. Der variabel zur Verfügung zu stellende Leistungsanteil kann durch die zweiten Dickschichtheizele mente 15 bereitgestellt werden, deren Wirkleistung mit herkömmlichen Taktschaltungen beeinflußt werden kann.In the embodiment shown, the two thick-film heating elements 10 arranged on the upper and lower base plates have a heating power of 3.3 kW with greater output. The two second thick-film heating elements 15 preferably have half the heating power, in this case 1.65 kW. At maximum heating operation, an electrical power of approx. 10 kW is used, which corresponds to that of a conventional, smaller instantaneous water heater. The four available heating elements are used to provide hot water by means of a suitable control circuit. For example, when connecting the instantaneous water heater to a 3-phase operating voltage, the two thick-film heating elements 10 , each with 3.3 kW, can be applied to the first and the second phase of the operating voltage. The total heating power that must be provided by the water heater at the respective time depends on the desired flow rate and the temperature of the water at the inlet 2 . The variably available power component can be provided by the second thick-film heating elements 15 , the active power of which can be influenced with conventional clock circuits.

Sofern nur geringere Endtemperaturen gewünscht werden, können auch nur die Dickschichtheizelemente der oberen Grundplatte 6 betrieben werden. Beispielsweise über einen Wahlschalter sind auch beliebige andere Kombinationen einstellbar, die über die Zu- oder Abschaltung einzelner Dickschichtheizelemente die maximal zur Verfügung stehende Heizleistung begrenzen.If only lower final temperatures are desired, only the thick-film heating elements of the upper base plate 6 can be operated. For example, any other combinations can be set via a selector switch, which limit the maximum available heating power by switching individual thick-film heating elements on or off.

Damit die Heizleistung den wechselnden Arbeitsbedingungen automatisch angepaßt werden kann, lassen sich in der Nähe des Einlaufs 2 und in der Nähe des Auslaufs 3 Temperatursensoren 16 vorsehen, die die aktuellen Temperaturen des ein- bzw. ausströmenden Wassers ermitteln. Derartige Temperatursenso ren sind ebenfalls in Dickschichttechnik, z. B. als tempera turempfindliche Widerstände herstellbar und können somit im selben Arbeitsverfahren wie die Dickschichtheizelemente auf den metallischen Grundplatten 6, 7 aufgebracht werden.So that the heating output can be automatically adapted to the changing working conditions, temperature sensors 16 can be provided near the inlet 2 and near the outlet 3 , which sensors determine the current temperatures of the water flowing in and out. Such Temperatursenso ren are also in thick film technology, for. B. can be produced as temperature-sensitive resistors and can thus be applied in the same working process as the thick-film heating elements on the metallic base plates 6 , 7 .

In der Nähe des Einlaufs 2 ist an dem zweiten Dickschicht heizelement 15 eine Querschnittserweiterung 17 vorgesehen. Im Bereich dieser Querschnittserweiterung 17 wird eine höhere Wärmeenergie umgesetzt, als in den übrigen Bereichen des zweiten Dickschichtheizelements 15. Untersuchungen haben gezeigt, daß beim Ausfall aller sonstigen Sicherheitsvorkeh rungen theoretisch der Zustand eintreten kann, daß die Dick schichtheizelmente mit elektrischer Energie gespeist werden, ohne daß sich genügend - die erzeugte Wärme abführendes - Wasser im Durchlaufhohlraum 5 befindet. In diesem Fall können die Dickschichtheizelemente derart hohe Temperaturen annehmen, daß in der Umgebung befindliche Materialien in Brand geraten können, womit eine wenn auch geringe Brandgefahr bestehen würde. Bei Dickschichtheizelementen mit größerer Leistung, wie z. B. 3,3 kW, führt die Überhitzung jedoch sehr schnell zur Zerstörung des Dickschichtheizelements selbst. Eine Brandgefahr besteht in diesem Moment nicht mehr, da der Stromfluß im Dickschicht heizelement sofort unterbrochen wird. Dickschichtheizelemente mit kleineren Leistungen, wie z. B. 1,65 kW, erwärmen sich jedoch nicht so stark, daß es zu einer Selbstzerstörung kommt, womit die Brandgefahr bestehen bleibt. Im Bereich der vorgesehenen Querschnittserweiterung 17 erfolgt aber eine deutlich höhere Leistungsumsetzung, wodurch es an dieser Stelle zur Selbstzerstörung und damit zur Unterbrechung des Stromkreises kommt. Die Querschnittserweiterung 17 dient damit unmittelbar der Brandverhütung. In the vicinity of the inlet 2 , a cross-sectional expansion 17 is provided on the second thick-film heating element 15 . A higher thermal energy is converted in the area of this cross-sectional expansion 17 than in the remaining areas of the second thick-film heating element 15 . Studies have shown that, in the event of failure of all other safety precautions, the situation can theoretically occur that the thick-film heating elements are fed with electrical energy without sufficient - the heat generated - water being removed in the through cavity 5 . In this case, the thick-film heating elements can reach such high temperatures that materials in the vicinity can catch fire, which would pose a fire hazard, albeit a small one. For thick film heating elements with greater performance, such as. B. 3.3 kW, the overheating leads very quickly to the destruction of the thick-film heating element itself. There is no longer any fire risk at this moment, since the current flow in the thick-film heating element is interrupted immediately. Thick film heating elements with smaller outputs, such as. B. 1.65 kW, but do not heat up so much that there is self-destruction, so that the risk of fire remains. In the area of the proposed cross-sectional expansion 17 , however, there is a significantly higher power conversion, which leads to self-destruction and thus to an interruption of the circuit at this point. The cross-sectional expansion 17 thus serves directly to prevent fire.

Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Merkmale der in den Figuren dargestellten Varianten beliebig kombiniert werden. Es ist besonders zweckmäßig, auf jeder der beiden Grundplatten zwei Dickschichtheizelemente vorzusehen, die jeweils einen sich kontinuierlich verringernden Oberflächen querschnitt aufweisen. Bei der Verwendung eines trapezförmi gen Oberflächenquerschnitts kann aus Platzgründen auch eine von der oben dargestellten Regel abweichende Anordnung gewählt werden, nämlich die längere Grundlinie des Dick schichtheizelements 10 mit großer Leistung in der Nähe des Einlaufs 2 und die zugehörige kürzere Grundlinie in der Nähe des Auslaufs 3 anzuordnen, das zweite Dickschichtheizelement 15 abweichend davon entweder mit gleichbleibenden Oberflä chenquerschnitt zu dimensionieren oder zur besseren Ausnut zung der auf der Ausbuchtung 8 zur Verfügung stehenden Fläche die kürzere Grundlinie des zweiten Dickschichtheizelements in der Nähe des Einlaufs 2 und die längere Grundlinie in der Nähe des Auslaufs 3 anzuordnen. Da die wesentliche Heiz leistung von dem größeren Dickschichtheizelement erbracht wird, bleibt auch in der letztgenannten Kombination der Effekt erhalten, daß sich eine mögliche Kalkablagerung auf einen größeren Bereich des Durchlaufhohlraums verteilt.In modified embodiments, the features of the variants shown in the figures can be combined as desired. It is particularly expedient to provide two thick-film heating elements on each of the two base plates, each of which has a continuously reducing surface cross section. When using a trapezoidal surface cross-section, an arrangement deviating from the rule shown above can also be chosen for reasons of space, namely the longer base line of the thick-film heating element 10 with great power near the inlet 2 and the associated shorter base line near the outlet 3 to arrange, the second thick film heating element 15 deviating from it either with a constant surface cross-section or for better utilization of the area available on the bulge 8 , the shorter baseline of the second thick film heating element in the vicinity of the inlet 2 and the longer base line in the vicinity of the outlet 3 to arrange. Since the essential heating power is provided by the larger thick-film heating element, the effect remains that even in the latter combination, a possible lime deposit is distributed over a larger area of the flow cavity.

Claims

1. instantaneous heater ( 1 ) for liquids, in particular water, consisting of a metallic continuous cavity ( 5 ) with an inlet ( 2 ) and an outlet ( 3 ), on the outer surfaces of which at least one thick layer heating element extending essentially between the inlet and the outlet ( 10 ) is applied, characterized in that the thick-film heating element ( 10 ) has a surface cross-section that continuously decreases from the inlet ( 2 ) to the outlet ( 3 ).

2. instantaneous water heater according to claim 1, characterized in that the thick-film heating element ( 10 ) has a trapezoidal surface, the longer base line being arranged in the region of the inlet ( 2 ) and the shorter base line being arranged in the region of the outlet ( 3 ).

3. instantaneous water heater according to claim 1 or 2, characterized in that at least one thick-film heating element ( 10 ) is applied to two opposing outer surfaces ( 6 , 7 ) of the continuous cavity ( 5 ) between inlet ( 2 ) and outlet ( 3 ) .

4. instantaneous heater ( 1 ) for liquids, in particular water, consisting of a metallic continuous cavity ( 5 ) with an inlet ( 2 ) and an outlet ( 3 ), on the outer surfaces ( 6 , 7 ) of which at least one is essentially between the inlet and the thick-film heating element ( 10 ) extending to the outlet is applied, in particular according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each case on two opposite outer surfaces ( 6 , 7 ) of the continuous cavity ( 5 ) between inlet ( 2 ) and outlet ( 3 ) two thick-film heating elements ( 10 , 15 ) with different heating powers are applied.

5. instantaneous water heater according to claim 4, characterized in that all thick-film heating elements ( 10 , 15 ) can be individually connected to the power supply.

6. instantaneous water heater according to claim 4 or 5, characterized in that the ratio of the heating powers of the two on the same outer surface ( 6 , 7 ) of the continuous cavity ( 5 ) arranged thick-film heating elements ( 10 , 15 ) is each 1: 2.

7. instantaneous water heater according to one of claims 1 to 6, characterized in that the continuous cavity ( 5 ) consists essentially of two interconnected metallic plates ( 6 , 7 ), each having meandering lengthening bulges ( 8 ), the two plat ten at the webs remaining between the bulges and the edges are connected to one another in a liquid-tight manner.

8. instantaneous water heater according to one of claims 1 to?, Characterized in that at least one Dickschichtele element ( 15 ) in the vicinity of the inlet ( 2 ) has an expansion of the surface cross section ( 17 ).

9. instantaneous water heater according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the vicinity of the inlet ( 2 ) and / or in the vicinity of the outlet ( 3 ) a Dickschichttem temperature sensor ( 16 ) is attached to the metallic flow cavity ( 5 ).