DE202006020924U1 - Device for preparing hot water - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser (1), insbesondere Durchlauferhitzer mit: wenigstens einer Heizeinrichtung (5), welche wenigstens einen Zulauf (2) und einen Ablauf (3) aufweist und wenigstens eine Heizstufe (4), welche Wasser, das durch den Zulauf (2) mit einer ersten Temperatur T1 in die Heizeinrichtung eintritt, erwärmt, so dass es mit einer zweiten Temperatur T2 aus der Heizeinrichtung (5) ausströmt; wenigstens einer Messeinrichtung (8) zur Bestimmung einer durch die Heizeinrichtung (5) pro Zeiteinheit hindurch strömenden Wassermenge (Fluss), wobei die Messeinrichtung ein die Information über den Fluss repräsentierendes elektrisches Signal ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer elektronischen Steuerungseinrichtung (9) vorgesehen ist, welche die dem Wasser durch die Heizeinrichtung (5) zugeführte Wärmemenge auf der Grundlage des den Fluss repräsentierenden elektrischen Signals steuert; die Steuerung der zugeführten Wärmemenge mittels diskreter Schaltzustände erfolgt, so dass für ein erstes Flussintervall ein erster Schaltzustand und gegebenenfalls für weitere Flussintervalle weitere Schaltzustände angesteuert werden.Apparatus for preparing hot water (1), in particular instantaneous water heater, comprising: at least one heating device (5) which has at least one inlet (2) and one outlet (3) and at least one heating stage (4) which receives water through the inlet ( 2) enters the heater at a first temperature T1, heated so that it flows out of the heater (5) at a second temperature T2; at least one measuring device (8) for determining a quantity of water (flow) flowing through the heating device (5) per unit of time, the measuring device outputting an electrical signal representing the information about the flow, characterized in that at least one electronic control device (9) is provided which controls the amount of heat supplied to the water by the heater (5) on the basis of the flow-representing electrical signal; the control of the amount of heat supplied by means of discrete switching states takes place, so that for a first flow interval, a first switching state and optionally for further flow intervals other switching states are controlled.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Durchlauferhitzer für den Haustechnikbereich, bei dem die Steuerung der dem zu erwärmenden Wasser zugeführten Wärmemenge durch eine elektronische Steuerungseinrichtung auf der Grundlage der durch den Durchlauferhitzer fließenden Wassermenge erfolgt.The The present invention relates to an apparatus for preparing Hot water. In particular, the present invention relates to a Instantaneous water heater for the building services sector, in which the control of the to be heated Supplied with water heat by an electronic control device based the amount of water flowing through the water heater is made.

Bei bekannten Durchlauferhitzern gemäß dem Stand der Technik erfolgt eine Regelung der dem durch den Durchlauferhitzer hindurchströmenden Wasser zugeführten Wärmemenge in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem Durchlauferhitzer ausströmenden Wassers sowie der gezapften Warmwassermenge, also warmwasserseitig. Hierbei handelt es sich um sog. elektronische Durchlauferhitzer.at known water heaters according to the state The technology is a regulation of that by the water heater flowing through Supplied with water heat dependent on from the temperature of the effluent from the water heater water and the tapped amount of hot water, so hot water side. This acts these are so-called electronic instantaneous water heaters.

Dabei wird beim Unterschreiten einer vorgegebenen Solltemperatur durch eine elektronische Regelungseinrichtung die der Heizeinrichtung zugeführte Energie – und damit die an das Wasser abgegebene Wärmemenge – kontinuierlich hochgeregelt, bis die Temperatur des aus dem Durchlauferhitzer austretenden Wassers die Solltemperatur erreicht. Ebenso wird bei Überschreiten der Solltemperatur durch die elektronische Regelungseinrichtung die der Heizeinrichtung zugeführte Energie herabgeregelt, bis die Temperatur des aus dem Durchlauferhitzer austretenden Wassers auf die Solltemperatur abgefallen ist.there is by falling below a predetermined setpoint temperature an electronic control device that of the heater supplied Energy and so that the amount of heat released to the water - continuously up-regulated until the temperature of the water leaving the water heater the setpoint temperature is reached. Likewise, when the setpoint temperature is exceeded by the electronic control means the energy supplied to the heater down-regulated until the temperature of the leaving the water heater Water has dropped to the setpoint temperature.

Wesentlich ist hierbei, dass es sich um einen Temperaturregelkreis handelt, welcher im Stande sein muss, kontinuierlich verhältnismäßig hohe Energiedichten zu regeln. Derartige Durchlauferhitzer mit elektrischen Regelungseinrichtungen erweisen sich als verhältnismäßig teuer in der Herstellung und kommen daher nur verhältnismäßig selten zum Einsatz.Essential here is that it is a temperature control loop, which must be capable of continuously relatively high energy densities regulate. Such water heater with electrical control devices prove to be relatively expensive in the production and are therefore used only relatively rarely.

Bei einer weiteren bekannten Bauart von Durchlauferhitzern gemäß dem Stand der Technik erfolgt eine Steuerung der dem zu erwärmenden Wasser zugeführten Wärmemenge auf der Grundlage der durch den Durchlauferhitzer pro Zeiteinheit hindurchströmenden Wassermenge (Fluss). Dabei wird zumeist über eine im Strömungskanal oder parallel hierzu angeordnete Venturi-Düse und eine hiermit verbundene Druckdose mit Membranstößel, je nach Durchflussmenge ein mechanisches Schaltelement so betätigt, dass bei einem hohen Warmwasserbedarf eine Umschaltung auf eine hohe Leistungsstufe erfolgt und so die dem Wasser zugeführte Wärmemenge und damit die der Heizeinrichtung zugeführte Energie erhöht wird. Bei einem niedrigen Warmwasserbedarf erfolgt eine Umschaltung auf eine niedrige Leistungsstufe, so dass die der Heizeinrichtung zugeführte Energie und somit auch die dem Wasser zugeführte Wärmemenge verringert wird.at Another known type of water heater according to the state the technique is a control of the to be heated Supplied with water heat based on the through-flow heater per unit of time flowing through Amount of water (river). It is mostly about a flow channel or arranged parallel thereto Venturi nozzle and a connected thereto Pressure cell with diaphragm ram, depending according to flow rate, a mechanical switching element is operated so that at a high hot water demand, a switch to a high Power level takes place and so the amount of water supplied to the water and to increase the energy supplied to the heater. With a low hot water demand, a switch to a low power level, so that the energy supplied to the heater and thus also the amount of heat supplied to the water is reduced.

Die Flussmessung erfolgt bei derartigen Durchlauferhitzern üblicherweise im Vorlaufbereich, also Kaltwasserseitig. Weiterhin erfolgt die Steuerung der der Heizeinrichtung zugeführten Energie bzw. der dem Wasser zugeführten Wärmemenge auf diskreten Schaltniveaus, wird also nicht kontinuierlich mit der Durchflussrate gesteigert bzw. verringert, sondern lediglich für verschiedene Flussintervalle, d. h. Bereiche zwischen einer ersten Durchflussmenge und einer zweiten Durchflussmenge, umgeschaltet.The Flow measurement usually takes place in such flow heaters in the flow area, ie cold water side. Furthermore, the Control of the heater supplied energy or the Supplied with water heat at discrete switching levels, so is not continuous with the flow rate increased or decreased, but only for different Flow intervals, d. H. Areas between a first flow rate and a second flow rate, switched.

Bei derartigen Durchlauferhitzern wird es als nachteilig angesehen, dass die mechanischen Schaltelemente aufgrund dessen, dass verhältnismäßig hohe Energiedichten geschaltet werden müssen und aufgrund der hiermit verbundenen Druckdose verhältnismäßig groß und unhandlich ausfallen, was unter anderem die Größe des gesamten Durchlauferhitzers stark beeinflusst. Zudem tritt es im Falle mechanischer Schaltelemente zum Schalten von elektrischen Strömen aufgrund der hohen Ströme, die zu schalten sind, beim Schaltvorgang häufig auf, dass die Schaltkontakte miteinander verschweißen oder aber korrodieren und somit ein zuverlässiger Schaltprozess nicht mehr gewährleistet ist.at Such water heaters, it is considered disadvantageous, that the mechanical switching elements due to the fact that relatively high Energy densities must be switched and due to the hereby connected pressure box relatively large and unwieldy fail, including the size of the entire water heater strongly influenced. In addition, it occurs in the case of mechanical switching elements for switching electric currents due to the high currents that To switch, during the switching process often on that the switching contacts weld together or corrode and thus a reliable switching process is not more guaranteed is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser und insbesondere einen Durchlauferhitzer zur Verfügung zu stellen, welcher die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere eine kompakte und günstig herzustellende Bauart aufweist.task It is therefore an object of the present invention to provide a device for the Prepare hot water and in particular a water heater for disposal to provide, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular has a compact and inexpensive to manufacture type.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task is by a device for preparing hot water solved with the features of claim 1. Further preferred embodiments The present invention is the subject of the dependent claims.

Demnach weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser wenigstens eine Heizeinrichtung auf, welche wenigstens einen Zulauf und einen Ablauf hat und zumindest eine Heizstufe durch die Wasser, welches durch den Zulauf mit einer ersten Temperatur T1 in die Heizeinrichtung einströmt, erwärmt wird, so dass es mit einer zweiten Temperatur T2 aus der Heizeinrichtung ausströmt.Therefore has a device according to the invention at least one heating device for preparing hot water, which has at least one inlet and one outlet and at least a heating stage through the water, which through the inlet with a first temperature T1 flows into the heater, is heated, leaving it with a second temperature T2 from the heater flows.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist weiterhin wenigstens eine Messeinrichtung zur Bestimmung einer durch die Heizeinrichtung pro Zeiteinheit hindurchströmenden Wassermenge (Fluss) auf, wobei die Messeinrichtung ein die Information über den Fluss repräsentierendes elektrische Signal ausgibt. Weiterhin ist eine elektronische Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche das von der Messeinrichtung stammende den Fluss repräsentierende elektrische Signal registriert und auf der Grundlage dieses Signals die dem Wasser durch die Heizeinrichtung zugeführte Wärmemenge steuert, wobei diese Steuerung mittels diskreter Schaltzustände erfolgt, so dass für ein erstes Flussintervall, also einem Bereich zwischen einem ersten Fluss F1 und einem zweiten Fluss F2 ein erster Schaltzustand angesteuert wird und gegebenenfalls für weitere Flussintervalle weitere Schaltzustände angesteuert werden.The device according to the invention furthermore has at least one measuring device for determining a quantity of water (flow) flowing through the heating device per unit time, wherein the measuring device outputs an electrical signal representing the information about the flow. Furthermore, an electronic control device is provided, which by the measuring device registers the electrical signal representative of the flow and controls, on the basis of this signal, the quantity of heat supplied to the water by the heating device, this control taking place by means of discrete switching states, so that for a first flow interval, ie a region between a first flow F1 and a second flow Flow F2, a first switching state is controlled and optionally further switching states are controlled for other flow intervals.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es auf überraschende Weise möglich, Vorrichtungen zum Bereiten von Warmwasser zur Verfügung zu stellen, welche sich insbesondere durch eine kompakte Bauweise sowie die Möglichkeit einer günstigen Herstellung und insbesondere auch durch einen zuverlässigen und langlebigen Betrieb auszeichnen. Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung die Steuerung hoher Leistungen durch elektromechanische Schaltsätze vermieden, wodurch die bekannten Nachteile derartiger Schaltsätze umgangen werden.By the device according to the invention is it's surprising Way possible, Devices for preparing hot water available which is characterized in particular by a compact design and the possibility a cheap one Production and in particular by a reliable and distinguished long-lasting operation. Furthermore, by the present Invention the control of high power by electromechanical switching rates avoided, thereby circumventing the known disadvantages of such sets of switching become.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die diskreten Schaltzustände der elektronischen Steuerungseinrichtung in einem Zu- bzw. Abschalten weiterer Heizstufen der Heizeinrichtung. Bei einem lediglich geringen Wasserfluss durch die Heizeinrichtung wird beispielsweise nur eine erste Heizstufe von der elektronischen Steuerungseinrichtung angesteuert bzw. eingeschaltet, wohingegen bei einem erhöhten Wasserfluss durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur ersten Heizstufe in Serie angeordnete zweite und gegebenenfalls weitere Heizstufen angesteuert bzw. eingeschaltet werden.at a preferred embodiment According to the present invention, the discrete switching states of electronic control device in an on or off further heating stages of the heater. At a low level Water flow through the heater, for example, only one first heating stage controlled by the electronic control device or switched on, whereas at an increased water flow through the inventive device for the first heating stage arranged in series second and optionally further heating stages are activated or switched on.

Im Gegensatz hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine einzige Heizstufe je nach Größe des durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hindurchtretenden Flusses mit unterschiedlichen diskreten Schaltzuständen derart anzusteuern, dass die Heizstufe in einem ersten Schaltzustand dem Wasser lediglich eine geringe Wärmemenge zuführt und in weiteren, hiervon diskret getrennten Schaltzuständen dem Wasser weitere, erhöhte Wärmemengen zuführt.in the In contrast, there is also the possibility of a single heating level depending on the size of the the device according to the invention passing through the flow with different discrete switching states such to control that the heating stage in a first switching state the Water only a small amount of heat supplies and in further, discretely separated from this switching states the Water more, increased Supplies heat quantities.

Besonders bevorzugt erfolgt die Durchflussmessung dabei durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Messfühler, wie z. B. Strömungsturbinen mit entsprechenden Sensoren zur Messung der Umdrehungszahl wie z. B. Hall-Sensoren, optischen Sensoren oder dergleichen oder aber Paddel-Schalter, welche eine im Wasserstrom angeordnete definierte Fläche aufweisen, die je nach Flussgröße aus ihrer Ruhelage bewegt werden und hierdurch ein Schaltzustand ein- bzw. abgeschaltet wird.Especially Preferably, the flow measurement is carried out by continuous or discontinuous probes, such as B. flow turbines with corresponding sensors for measuring the number of revolutions such. B. Hall sensors, optical sensors or the like, or paddle switches, which have a defined area arranged in the water flow, depending on the river size from her Resting be moved and thereby a switching state on or is switched off.

Neben derartigen Strömungssensoren besteht zudem auch die Möglichkeit der berührungslosen Strömungsmessung wie beispielsweise durch optische oder elektromagnetische Strömungsmesser.Next such flow sensors there is also the possibility the non-contact flow measurement such as by optical or electromagnetic flowmeter.

Vorzugsweise wird das durch den Messfühler zur Bestimmung des durch die Heizeinrichtung pro Zeiteinheit hindurchströmenden Wassermenge erzeugte elektrische Signal in Form von Impulsen, vorzugsweise Zählimpulsen oder aber einer über eine vorgegebene Zeiteinheit integrierte Folge von Zählimpulsen repräsentiert.Preferably that will be through the probe for determining the amount of water flowing through the heater per unit time electrical signal in the form of pulses, preferably counting pulses or one over one Preset time unit represents an integrated sequence of counts.

Besonders bevorzugt weist die elektronische Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Heizstufe oder der Heizstufen eine Leistungsendstufe auf, welche bevorzugt durch eine ebenfalls in der elektronischen Steuerungseinrichtung enthaltene Steuerstufe angesteuert wird. Die Steuerstufe verarbeitet dabei das den Fluss repräsentierende elektrische Signal sowie gegebenenfalls weitere für die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung relevante Informationen, wie z. B. Sicherheitsinformationen, Leistungsvorwahlinformationen und dergleichen, und ermittelt daraus den anzusteuernden Schaltzustand. Je nach Schaltzustand erfolgt dann die Ansteuerung der Leistungsendstufe dergestalt, dass diese die der oder den Heizstufen zugeführte Energie steuert.Especially Preferably, the electronic control device for driving the heating stage or the heating stages on a power output stage, which preferably by a likewise in the electronic control device contained tax level is controlled. The tax level processes that represents the river electrical signal and optionally further for the control of Device according to the invention relevant information, such as B. security information, service code information and the like, and determines therefrom the switching state to be driven. Depending on the switching state then the control of the power output stage takes place in such a way that these are the energy supplied to the heating stage (s) controls.

Besonders bevorzugt weist die Leistungsendstufe elektronische Leistungsschaltelemente auf, welche aus einer Gruppe ausgewählt sind die Thyristoren, Leistungstransistoren und insbesondere IGPT und MOSFET, Triacs und dergleichen ähnliche Leistungshalbleiter zum Schalten großer Ströme enthält.Especially The power output stage preferably has electronic power switching elements on which of a group are selected the thyristors, power transistors and in particular, IGPT and MOSFETs, triacs and the like Power semiconductor for switching large currents contains.

Die Verwendung derartiger Leistungshalbleiter erlaubt es, die Leistungsendstufe günstig und insbesondere auch sehr zuverlässig zu gestalten, da hierbei zumindest teilweise Standardbauelemente verwendet werden können.The Use of such power semiconductors allows the power output stage Cheap and in particular to make it very reliable, since this at least partially standard components can be used.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Leistungsendstufe und insbesondere die Leistungshalbleiter eine Kühleinrichtung auf, welche Verlustwärme abführt und vorzugsweise einen Wärmeübergang zwischen der Leistungsendstufe oder den Leistungsschaltelementen und dem Wasser, welches durch die erfindungsgemäße Vorrichtung strömt, erlaubt. Besonders bevorzugt ist die Kühleinrichtung zur Kühlung der Leistungsendstufe bzw. der Leistungsschaltelemente im Vorlauf der Heizeinrichtung angeordnet, so dass der Wärmeübergang zwischen der Leistungsendstufe oder den Leistungsschaltelementen und dem Wasser, welches die Temperatur T1 hat, erfolgt.at a further preferred embodiment the device according to the invention has the power amplifier and in particular the power semiconductors a cooling device on what heat loss dissipates and preferably a heat transfer between the power output stage or the power switching elements and the water flowing through the device according to the invention. Particularly preferred is the cooling device for cooling the power output stage or the power switching elements in the flow arranged the heating device, so that the heat transfer between the power amplifier or the power switching elements and the water, which is the temperature T1 has done.

Auf diese Weise wird eine besonders effektive Kühlung der Leistungsendstufe bzw. der Leistungsschaltelemente ermöglicht, da zum einen durch die hohe Wärmekapazität von Wasser. gegenüber Luft eine besonders effektive Wärmeabfuhr möglich ist und zum anderen die Notwendigkeit einer ausreichenden Belüftung der Kühleinrichtung entfällt. Weiterhin erlaubt die Wasserkühlung der Leistungendstufe bzw. der Leistungsschaltelemente eine weitere, deutliche Verringerung der Raumanforderungen der Leistungsendstufe, da eine im Vergleich zur Luftkühlung geringe Wärmeübergangsfläche benötigt wird.In this way, a particularly effekti Cooling of the power output stage or of the power switching elements is made possible by the high heat capacity of water. a particularly effective heat dissipation is possible with respect to air and on the other hand eliminates the need for adequate ventilation of the cooling device. Furthermore, the water cooling of the power output stage or the power switching elements allows a further, significant reduction of the space requirements of the power output stage, since a small compared to the air cooling heat transfer surface is needed.

Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Leistungsvorwahlschalter auf, welcher mit der elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden ist und eine Auswahl sowie gegebenenfalls einen Ausschluss der durch die elektronsiche Steuerungseinrichtung ansteuerbaren Schaltzustände bewirkt. Durch den Leistungsvorwahlschalter kann somit die Betriebseinstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit die elektronische Steuerungseinrichtung insoweit beeinflusst werden, als die dem Wasser zugeführte Wärmemenge auch bei einem großen Fluss durch die erfindungsgemäße Vorrichtung einen gewissen Wert nicht übersteigt. In diesem Fall würde somit eine Auswahl von Schaltniveaus erfolgen, welche lediglich einen geringen Energieeintrag in die Heizstufen und damit in das die Vorrichtung durchströmende Wasser zur Folge haben, also niedrigere Schaltniveaus, was im wesentlichen gleichbedeutend mit einem Ausschluss hoher Schaltniveaus, also großer Energieeinträge in die Heizstufen bzw. das zu erwärmende Wasser ist.Especially Preferably, the device according to the invention has a power selection switch, which is connected to the electronic control device and a selection and, if appropriate, an exclusion of the elektronsiche control device causes controllable switching states. The power setting switch can thus be used to set the operating mode the device according to the invention and thus affects the electronic control device so far when they are fed to the water heat even with a big one Flow through the device according to the invention does not exceed a certain value. In that case, would Thus, a selection of switching levels made, which only a low energy input into the heating stages and thus into the the device flowing through Water result, so lower switching levels, which is essentially synonymous with an exclusion of high switching levels, so large energy inputs in the heating stages or to be heated Water is.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform Sicherheitseinrichtungen auf, welche mit der elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden sind und einen Ausschluss im wesentlichen aller durch die elektronische Steuerungseinrichtung ansteuerbarer Schaltzustände bewirkt, wenn ein sicherheitsrelevanter Zustand erfasst wird. Hierunter ist zu verstehen, dass bei der Erfassung eines sicherheitsrelevanten Zustandes die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise komplett abgeschaltet wird, also keinerlei Schaltniveaus, welche eine Energiezufuhr an die Heizstufen bzw. ein Wärmeeintrag in das die Vorrichtung durchströmende Wasser zur Folge hätten mehr angesteuert werden oder werden können.Farther has the device according to the invention in a particularly preferred embodiment, safety devices on which are connected to the electronic control device and an exclusion essentially of all through the electronic Control device activatable switching states causes when a safety-relevant Condition is detected. By this is meant that when capturing a safety-relevant state, the device according to the invention For example, completely switched off, so no switching levels, which an energy supply to the heating stages or a heat input in which the device flowing through Water would result be or can be more controlled.

Bei einer weiteren Ausführungsform bestünde weiterhin die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung je nach Art des sicherheitsrelevanten Zustands in einer Art Notbetrieb lediglich auf einem sehr niedrigen Niveau weiter zu betreiben, bis der sicherheitsrelevante Zustand durch Wartung oder Reparatur behoben wurde.at a further embodiment would continue the opportunity the device according to the invention depending on the type of safety-related condition in a kind of emergency operation only continue to operate at a very low level until the safety-relevant condition has been remedied by maintenance or repair has been.

Bei den genannten Sicherheitseinrichtungen handelt es sich besonders bevorzugt um Temperaturfühler, welche die Temperatur des die Heizeinrichtung oder aber auch einzelnen Heizstufen durchströmenden Wassers messen und einen Messwert an die elektronische Steuerungseinrichtung ausgeben. Beim Überschreiten einer vorgegebenen Maximaltemperatur erfolgt dann durch die elektronische Steuerungseinrichtung gegebenenfalls die Abschaltung, d. h. der Anschluß, einzelner oder aber aller Schaltzustände.at The safety devices mentioned are particularly preferably around temperature sensors, which the temperature of the heater or even individual Heating stages flowing through Measure water and a reading to the electronic control device output. When passing a predetermined maximum temperature then takes place by the electronic Control device, if necessary, the shutdown, d. H. of the Connection, single or all switching states.

Als weitere Sicherheitseinrichtung kommt besonders bevorzugt ein Druckmesser zum Einsatz, welcher der Vorrichtung oder aber einzelnen Heizstufen vor- oder nachgeschaltet ist, und durch welchen der Hydrostatische Druck im System, also der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt und ein entsprechender Messwert an die elektronische Steuerungseinrichtung ausgegeben wird. Sofern die Unterschreitung eines vorgegebenen Minimaldrucks detektiert wird, kann von einem drucklosen oder leckbehafteten System ausgegangen werden und durch die elektronische Steuerungseinrichtung eine Abschaltung bzw. Ausschließung einzelner oder im wesentlichen aller Schaltzustände erfolgen. Im Falle eines Überdrucks im System kann beispielsweise von einer Systemüberhitzung ausgegangen werden, welche ebenfalls eine sofortige Abschaltung einzelner oder aller Schaltzustände durch die elektronische Steuerungseinrichtung zur Folge haben könnte bzw. müßte.When Another safety device is particularly preferably a pressure gauge for use, which of the device or individual heating stages upstream or downstream, and by which of the hydrostatic Pressure in the system, so determined the device of the invention and a corresponding measured value to the electronic control device is issued. If the undershooting of a given minimum pressure can be detected by a pressureless or leaking system be assumed and by the electronic control device a shutdown or exclusion individual or substantially all switching states occur. In case of overpressure in the system, for example, a system overheating can be assumed, which also has an immediate shutdown of individual or all switching states could result by the electronic control device or would.

Ebenso umfassen die genannten Sicherheitseinrichtungen auch elektrische oder elektronische Meßfühler, welche die korrekte bzw. fehlerfreie Funktion der Heizstufe oder der Heizstufen überwachen und im Falle einer Fehlfunktion eine Abschaltung bzw. Ausschließung einzelner oder im wesentlichen aller Schaltzustände durch die elektronische Steuerungseinrichtung erfolgt.As well The said safety devices also include electrical or electronic probes which monitor the correct or error-free operation of the heating stage or heating stages and in the event of a malfunction, a shutdown or exclusion of individual or substantially all switching states by the electronic control device he follows.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.Further Features of the present invention will become apparent from the following detailed description in conjunction with the claims and the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser; 1 a device according to the invention for the preparation of hot water;

2 eine bevorzugte Messeinrichtung zur Flussmessung; 2 a preferred measuring device for flow measurement;

3 eine weitere bevorzugte Messeinrichtung zur Flussmessung. 3 Another preferred measuring device for flow measurement.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser 1, welche drei, strömungstechnisch in Serie geschaltete Heizstufen 4a, 4b und 4c aufweist. Die Pfeile 13 geben dabei die Flussrichtung des durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 strömenden Wassers an. 1 shows a device according to the invention for the preparation of hot water 1 , which three, fluidically connected in series heating stages 4a . 4b and 4c having. The arrows 13 give it the flow direction of the device according to the invention 1 pouring water.

Bei weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht überdies die Möglichkeit der strömungstechnischen Parallelschaltung einzelner Heizstufen sowie der Kombination aus Parallel- und Serienschaltung mehrerer Heizstufen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Heizstufen 4 um elektrische Heizelemente, welche durch elektronische Stromfluss erzeugte Wärme auf das durch die Heizstufe hindurchströmende Wasser übertragen.In further, not shown embodiments of the present invention, there is also the possibility of fluidic parallel connection of individual heating stages and the combination of parallel and series connection of several heating stages. Particularly preferred are the heating stages 4 electrical heating elements which transmit heat generated by electronic current flow to the water flowing through the heating stage.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 weist sowohl am Zu-, wie auch am Ablauf Absperrventile 6, 7 auf, welche die Durchführung von Wasserinstallationsarbeiten an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen, ohne dass die Vorrichtung dabei vom Wasser entleert werden muss.The device according to the invention 1 has shut-off valves at both inlet and outlet 6 . 7 on, which allow the implementation of water installation work on the device according to the invention, without the device must be emptied of water.

Die Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser 1 gemäß 1 weist weiterhin eine Kaltwasserseitig installierte Messeinrichtung 8 auf, welche die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bzw. deren Heizeinrichtung 5 strömende Wassermenge pro Zeiteinheit (Fluss) ermittelt und diese Information an die mit der Messeinrichtung 8 verbundene elektronische Steuerungseinrichtung 9 in Form eines elektrischen Signals übermittelt.The device for preparing hot water 1 according to 1 also has a cold water side installed measuring device 8th on, which by the device according to the invention 1 or their heating device 5 flowing amount of water per unit time (flux) determined and this information to the with the measuring device 8th connected electronic control device 9 transmitted in the form of an electrical signal.

In dem in 1 dargestellten Fall weist die elektronische Steuerungseinrichtung 9 eine Steuerstufe 10 auf, welche die durch die Messeinrichtung 8 und durch einen Leistungsvorwahlschalter 15 sowie durch einen Drucksensor 16 und die Temperaturfühler 17 und 18 ermittelnden Zustandsinformationen des Systems hinsichtlich Systemdruck, Wassertemperatur und Betriebszustand auswertet und hieraus den anzusteuernden Schaltzustand bestimmt und ansteuert.In the in 1 illustrated case, the electronic control device 9 a tax step 10 on which by the measuring device 8th and through a power selector switch 15 as well as by a pressure sensor 16 and the temperature sensors 17 and 18 evaluating the system's status information with regard to system pressure, water temperature and operating state and from this determines and controls the switching state to be controlled.

Die Steuerstufe der elektronischen Steuerungseinrichtung steuert die Leistungsschaltelemente 12a, 12b und/oder 12c der Leistungsendstufe 11 der elektronischen Steuerungseinrichtung 9 an, so dass diese ein Zu- bzw. Abschalten der Heizstufen 4a, 4b und/oder 4c bewirken.The control stage of the electronic control device controls the power switching elements 12a . 12b and or 12c the power output stage 11 the electronic control device 9 so that they turn on or off the heating stages 4a . 4b and or 4c cause.

Die Leistungsendstufe 11 der elektronischen Steuerungseinrichtung 9 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser 1 gemäß 1 weist weiterhin eine Kühleinrichtung 20 auf, welche der Kühlung der Leistungsschaltelemente 12a, 12b und 12c dient, und welche einen Wärmeübergang zwischen den Leistungsschaltelementen und dem die Vorrichtung 1 durchströmenden Wasser ermöglicht. Hierzu sind Strömungskanäle der Kühleinrichtung 20 zum Hauptwasserstrom durch die Vorrichtung parallel geschaltet, so dass ein Teil des die Vorrichtung durchströmenden Wassers die Kühleinrichtung durchströmt und somit der Abführung von Verlustwärme der Leistungsschaltelemente dient.The power output stage 11 the electronic control device 9 the device according to the invention for the preparation of hot water 1 according to 1 also has a cooling device 20 on which of the cooling of the power switching elements 12a . 12b and 12c serves, and which heat transfer between the power switching elements and the device 1 permeable water allows. For this purpose, flow channels of the cooling device 20 to the main water flow through the device connected in parallel, so that a part of the device flowing through the water flows through the cooling device and thus serves to dissipate heat loss of the power switching elements.

Vorzugsweise ist die elektronische Steuerungseinrichtung 9 mit der Leistungsendstufe 11 und der Flüssigkühleinrichtung 20 zur Kühlung der Leistungsschaltelemente 12a bis 12c kaltwasserseitig zur Heizeinrichtung geschaltet, so dass zwischen der Temperatur der Leistungsschaltelemente und der des Kühlwassers die größtmögliche Differenz besteht und somit eine möglichst effektive Kühlung der Leistungsschaltelemente ermöglicht wird.Preferably, the electronic control device 9 with the power output stage 11 and the liquid cooling device 20 for cooling the power switching elements 12a to 12c cold water side connected to the heater, so that between the temperature of the power switching elements and the cooling water, the largest possible difference exists and thus the most effective cooling of the power switching elements is possible.

Der Leistungsvorwahlschalter 15 erlaubt es den Betriebszustand der Vorrichtung einzustellen, d. h. die Ansteuerung der Heizstufen 4a, 4b und/oder 4c derart zu beeinflussen, dass je nach Warmwasserbedarf die maximale an das die Vorrichtung 1 durchströmende Wasser abgegebene Wärmemenge durch eine Auswahl bzw. Begrenzung der elektronischen Steuerungseinrichtung 9 auf lediglich bestimmte, vorzugsweise niedrigen Schaltniveaus begrenzt wird.The power selector 15 allows to set the operating state of the device, ie the control of the heating levels 4a . 4b and or 4c to influence such that depending on the hot water demand, the maximum to the device 1 water flowing through the amount of heat emitted by a selection or limitation of the electronic control device 9 is limited to only certain, preferably low switching levels.

Der Drucksensor 16 ist mit der elektronischen Steuerungseinrichtung 9 verbunden und übermittelt an diese Informationen über den hydrostatischen Systemdruck. Wird ein Überschreiten eines vorgegebenen Maximaldrucks pmax oder eine Unterschreitung eines vorgegebenen Minimaldrucks Amin registriert, so schaltet die Steuerungseinrichtung sämtliche Leistungsschaltelemente 12a, 12b und 12c ab, so dass keine der Heizstufen 4a, 4b oder 4c bestromt wird und somit keine Wärmeenergie an das Wasser abgegeben wird. Gleichermaßen erfolgt eine Abschaltung einiger oder auch aller Leistungsschaltelemente 12a bis 12c der Leistungsendstufe 11 der elektronischen Steuerungseinrichtung 9, sofern durch einen der Temperaturfühler 17, 18 das Überschreiten der Wassertemperatur über einen vorgegebenen Temperaturwert Tmax registriert wird.The pressure sensor 16 is with the electronic control device 9 connected and transmitted to this information about the hydrostatic system pressure. If an exceeding of a predetermined maximum pressure pmax or an undershooting of a predetermined minimum pressure Amin is registered, then the control device switches all the power switching elements 12a . 12b and 12c off, so none of the heat settings 4a . 4b or 4c is energized and thus no heat energy is released to the water. Similarly, a shutdown of some or all of the power switching elements 12a to 12c the power output stage 11 the electronic control device 9 provided by one of the temperature sensors 17 . 18 exceeding the water temperature is registered over a predetermined temperature value Tmax.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 erlaubt es somit, die dem Wasser durch die Heizstufen 4a, 4b und 4c zugeführte Wärmemenge stufenweise und in Abhängigkeit von dem die Vorrichtung durchströmenden Fluss zu erhöhen bzw. verringern. Durch die Leistungsschaltelemente 12a, 12b und/oder 12c der Leistungsendstufe 11 erfolgt dabei eine individuelle Bestromung der Heizstufen 4a, 4b und 4c, was einem zu- bzw. abschalten der Heizstufen entspricht.The device according to the invention 1 thus allows the water through the heating stages 4a . 4b and 4c supplied amount of heat gradually and in response to the device flowing through the flow increase or decrease. Through the power switching elements 12a . 12b and or 12c the power output stage 11 an individual energization of the heating stages takes place 4a . 4b and 4c , which corresponds to switching on or off the heating levels.

2 zeigt den Aufbau einer besonders bevorzugten Messeinrichtung 8 einer Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Messeinrichtung 8 weist hierbei einen ersten Paddel-Schalter 22 sowie einen zweiten Paddel-Schalter 23 auf, welche jeweils bei Erreichen eines ersten Flusses F1 bzw. eines zweiten Flusses F2 ihren Schaltzustand ändern. Das von dem ersten Paddel-Schalter 22 erzeugte Signal wird mit dem von dem zweiten Paddel-Schalter 23 erzeugten Signal in der Überlagerungseinrichtung 24 überlagert und an die elektronische Steuerungseinrichtung 9 übertragen. 2 shows the structure of a particularly preferred measuring device 8th a device for preparing hot water 1 according to the present invention. The measuring device 8th here has a first paddle switch 22 as well as a second pad del switch 23 on, which each change their switching state upon reaching a first flow F1 and a second flow F2. That of the first paddle switch 22 signal generated is the same as that of the second paddle switch 23 generated signal in the superposition device 24 superimposed and to the electronic control device 9 transfer.

Bei einer Messeinrichtung 8 gemäß 3 wird der durch das Strömungsrohr 25 strömende Wasserfluss durch eine im Fluss angeordnete Turbine dergestalt ermittelt, dass durch beispielsweise ein Hall-Sensor oder durch einen optischen Sensor die Drehzahl der Turbine ermittelt und hieraus die Größe des durch das Strömungsrohr 25 strömenden Wasserflusses ermittelt wird. Das von dem Strömungssensor 26 erzeugte Signal wird an die elektronische Steuerungseinrichtung 9 übermittelt und von dieser zur Grundlage der Bestimmung der anzusteuernden Schaltzustände gemacht.At a measuring device 8th according to 3 gets through the flow tube 25 flowing water flow determined by a turbine arranged in the flow in such a way that, for example, by a Hall sensor or by an optical sensor determines the speed of the turbine and from this the size of the through the flow tube 25 flowing water flow is determined. That of the flow sensor 26 generated signal is sent to the electronic control device 9 transmitted and used by this as the basis for determining the switching states to be controlled.

Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde lediglich beispielhaft auf die Möglichkeit der Verwendung der Erfindung im Bereich von Hausgeräten bzw. für Wasser-Durchlauferhitzer zurückgegriffen. Eine Anwendung der vorliegenden Erfindung in anderen Bereichen wie z. B. im Bereich von Heiz- bzw. Klimaanlagen oder zum Beheizen von anderen fluiden Medien als Wasser ist jedoch ebensosehr denkbar.at The description of the present invention has been given by way of example only on the possibility of Use of the invention in the field of domestic appliances or used for water water heater. An application of the present invention in other fields such as z. B. in the field of heating or air conditioning or for heating of However, other fluid media than water is just as conceivable.

Claims (11)

Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser (1), insbesondere Durchlauferhitzer mit: wenigstens einer Heizeinrichtung (5), welche wenigstens einen Zulauf (2) und einen Ablauf (3) aufweist und wenigstens eine Heizstufe (4), welche Wasser, das durch den Zulauf (2) mit einer ersten Temperatur T1 in die Heizeinrichtung eintritt, erwärmt, so dass es mit einer zweiten Temperatur T2 aus der Heizeinrichtung (5) ausströmt; wenigstens einer Messeinrichtung (8) zur Bestimmung einer durch die Heizeinrichtung (5) pro Zeiteinheit hindurch strömenden Wassermenge (Fluss), wobei die Messeinrichtung ein die Information über den Fluss repräsentierendes elektrisches Signal ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer elektronischen Steuerungseinrichtung (9) vorgesehen ist, welche die dem Wasser durch die Heizeinrichtung (5) zugeführte Wärmemenge auf der Grundlage des den Fluss repräsentierenden elektrischen Signals steuert; die Steuerung der zugeführten Wärmemenge mittels diskreter Schaltzustände erfolgt, so dass für ein erstes Flussintervall ein erster Schaltzustand und gegebenenfalls für weitere Flussintervalle weitere Schaltzustände angesteuert werden.Device for preparing hot water ( 1 ), in particular instantaneous water heater comprising: at least one heating device ( 5 ), which at least one inlet ( 2 ) and a process ( 3 ) and at least one heating stage ( 4 ), which water flowing through the inlet ( 2 ) enters the heater at a first temperature T1, heated so that it is at a second temperature T2 from the heater ( 5 ) flows out; at least one measuring device ( 8th ) for determining by the heating device ( 5 ) flow of water per unit of time (flow), wherein the measuring device outputs an electrical signal representing the information about the flow, characterized in that at least one electronic control device ( 9 ) provided by the water through the heating device ( 5 ) controls supplied amount of heat based on the flow-representing electrical signal; the control of the amount of heat supplied by means of discrete switching states takes place, so that for a first flow interval, a first switching state and possibly further switching states are controlled for further flow intervals. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Schaltzustände in einem Zu- bzw. Abschalten zusätzlicher Heizstufen (4a, 4b, 4c) bestehen.Device for preparing hot water according to claim 1, characterized in that the discrete switching states in an on or off additional heating stages ( 4a . 4b . 4c ) consist. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungseinrichtung (9) eine Leistungsendstufe (11) umfasst, welche die Heizstufe (4) ansteuert.Device for preparing hot water according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic control device ( 9 ) a power output stage ( 11 ) comprising the heating stage ( 4 ). Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe (11) zum Ansteuern der Heizstufe (4) wenigstens ein elektronisches Leistungsschaltelement aufweist (12), welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Thyristoren, Leistungstransistoren, insbesondere IGPT und MOSFET, Triacs und dergleichen ähnliche Leistungshalbleiter enthält.Device for preparing hot water according to claim 3, characterized in that the power output stage ( 11 ) for controlling the heating stage ( 4 ) has at least one electronic power switching element ( 12 ) selected from a group including thyristors, power transistors, particularly IGPT and MOSFET, triacs and the like, similar power semiconductors. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe (11) eine Kühleinrichtung (20) aufweist, welche Verlustwärme abführt und vorzugsweise einen Wärmeübergang zwischen der Leistungsendstufe (11) und/oder dem Leistungsschaltelement (12) und dem Wasser, vorzugsweise dem Wasser mit der Temperatur T1, ermöglicht.Device for preparing hot water according to claim 3 or 4, characterized in that the power output stage ( 11 ) a cooling device ( 20 ), which dissipates heat loss and preferably a heat transfer between the power output stage ( 11 ) and / or the power switching element ( 12 ) and the water, preferably the water at the temperature T1. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsvorwahlschalter (15) vorgesehen ist, welcher mit der elektronischen Steuerungseinrichtung (9) verbunden ist und eine Auswahl und gegebenenfalls einen Ausschluß der durch die elektronische Steuerungseinrichtung (9) ansteuerbaren Schaltzustände bewirkt.Device for preparing hot water according to one of the preceding claims, characterized in that a power selection switch ( 15 ) is provided, which with the electronic control device ( 9 ) and a selection and, if necessary, an exclusion by the electronic control device ( 9 ) causes controllable switching states. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sicherheitseinrichtung (16, 17, 18) vorgesehen ist, welche mit der elektronischen Steuerungseinrichtung (9) verbunden ist und eine Auswahl und insbesondere einen Ausschluß einzelner oder im wesentlichen aller durch die elektronische Steuerungseinrichtung (9) ansteuerbarer Schaltzustände bewirkt, wenn ein sicherheitsrelevanter Zustand detektiert wird.Device for preparing hot water according to one of the preceding claims, characterized in that at least one safety device ( 16 . 17 . 18 ) provided with the electronic control device ( 9 ) and a selection and in particular an exclusion of some or substantially all by the electronic control device ( 9 ) causes controllable switching states when a safety-relevant state is detected. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung ein Temperaturfühler (17, 18) und/oder Druckmesser (16) ist, welcher insbesondere in Folge eines Erreichen oder Überschreitens einer Maximaltemperatur bzw. eines Unterschreitens eines Minimaldrucks oder Überschreitens eines Maximaldrucks eine Abschaltung aller Heizstufen (4a, 4b, 4c) bewirkt.Device for preparing hot water according to claim 7, characterized in that the safety device is a temperature sensor ( 17 . 18 ) and / or pressure gauge ( 16 ), which in particular as a result of reaching or exceeding a maximum temperature or below a minimum pressure or exceeding a maximum pressure, a shutdown of all heat levels ( 4a . 4b . 4c ) causes. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstufe (4) wenigstens ein elektrisches Heizelement zur Erzeugung von Wärme aufweist.Device for preparing hot water according to one of the preceding claims, characterized in that the heating stage ( 4 ) has at least one electrical heating element for generating heat. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (8) wenigstens einen diskreten Strömungssensor und vorzugsweise einen Paddel-Schalter (22, 23) aufweist, welcher bei Erreichen eines vorgegebenen Flusses seinen Schaltzustand ändert.Device for preparing hot water according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 8th ) at least one discrete flow sensor and preferably a paddle switch ( 22 . 23 ), which changes its switching state upon reaching a predetermined flow. Vorrichtung zum Bereiten von Warmwasser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (8) wenigstens einen kontinuierlichen Strömungssensor und vorzugsweise eine Turbine, Schraube oder dergleichen aufweist, deren Drehzahl sich mit der Größe des hindurchtretenden Flusses verändert und welche durch einen Hallsensor, einen optischen Sensor oder dergleichen ähnliche Berührungsfreie Drehzahlsensoren ermittelt wird.Device for preparing hot water according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 8th ) has at least one continuous flow sensor and preferably a turbine, screw or the like, the speed of which varies with the size of the passing flow and which is determined by a Hall sensor, an optical sensor or the like similar non-contact speed sensors.
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