EP4276379A1 - Method for producing an electric heating device and electric heating device - Google Patents
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Definitions
- the electric heater can have a housing that is often designed in several parts. According to one idea of the invention, lines for the media flow are integrated into a housing part. The line can therefore be a component of the housing part, which can therefore have cavities that serve as lines.
- the lines for the media flow can be integrated into a rear wall of the housing. This configuration is advantageous because media inflows and outflows usually take place on the wall side anyway and in addition, mechanical stiffening of the rear wall of the heater can be achieved.
- the heater 1 can include a heating device 3, having resistance-based heating elements, designed as heating wires 16, arranged in a heating channel 22, which can be brought into direct contact with the media flow.
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizgerätes (1) zur Erwärmung eines Medienstromes, wobei bei der Herstellung Gehäuseteils des Heizgerätes (1) Leitungen für den Medienstrom in das Gehäuseteil integriert werden. Die Leitungen für den Medienstrom können dabei insbesondere in eine Rückwand (21) des Gehäuses (18) des Heizgerätes (1) integriert werden. Das Gehäuseteil kann dabei eine erste Schale (13) und eine zweite Schale (14) umfassen, die miteinander verbunden werden, wobei erste Schale (13) und/ oder zweite Schale (14) eingeprägte Leitungen für den Medienstrom aufweisen.What is proposed is a method for producing an electric heater (1) for heating a media flow, with lines for the media flow being integrated into the housing part during the production of the housing part of the heater (1). The lines for the media flow can in particular be integrated into a rear wall (21) of the housing (18) of the heater (1). The housing part can comprise a first shell (13) and a second shell (14), which are connected to one another, with the first shell (13) and/or second shell (14) having embossed lines for the media flow.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizgerätes und ein elektrisches Heizgerät.The invention relates to a method for producing an electric heater and an electric heater.
Elektrische Heizgeräte zur Erwärmung eines Medienstromes, beispielsweise Wasser zur Warmwasserversorgung, wie Durchlauferhitzer weisen in der Regel eine Heizeinrichtung, auch als Heizblock bezeichnet, umfassend Heizwendel oder Heizstäbe auf, die elektrischen Strom in Wärmeenergie umwandeln und an das zu erhitzende Wasser abgeben. Insbesondere bei Durchlauferhitzern kann dabei eine hohe Leistung von häufig mehr als 15 kW [Kilowatt] umgesetzt werden.Electrical heaters for heating a media stream, for example water for hot water supply, such as instantaneous water heaters, usually have a heating device, also referred to as a heating block, comprising heating coils or heating rods, which convert electrical current into thermal energy and release it to the water to be heated. Especially with instantaneous water heaters, a high output of often more than 15 kW [kilowatt] can be achieved.
Bei der Herstellung eines derartigen Heizgerätes müssen die Zuleitungen und Ableitungen zu der Heizeinrichtung, sowie weitere Bauteile wie beispielsweise Temperatur- oder Durchflusssensoren und/ oder Ventile aufwendig in einem Gehäuse des Heizgerätes angeordnet und fixiert werden. Zudem müssen Anschlüsse, insbesondere ein Kaltwasserzulauf und ein Warmwasserauslauf, mechanisch fest mit dem Gehäuse verbunden werden, um die bei einem Befestigen oder Lösen derselben wirkenden mechanischen Kräfte aufzunehmen.When producing such a heater, the supply lines and discharge lines to the heating device, as well as other components such as temperature or flow sensors and/or valves, have to be arranged and fixed in a complex manner in a housing of the heater. In addition, connections, in particular a cold water inlet and a hot water outlet, must be mechanically firmly connected to the housing in order to absorb the mechanical forces that occur when they are fastened or loosened.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Heizgerät vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll eine einfache und schnelle Herstellung eines Heizgerätes ermöglicht werden.Based on this, it is the object of the invention to propose an electric heater that at least partially overcomes the problems described in the prior art. In particular, a simple and quick production of a heating device should be made possible.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These tasks are solved by the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments of the solution proposed here are specified in the independent patent claims. It should be noted that the features listed in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically sensible manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.
Hierzu trägt ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizgerätes zur Erwärmung eines Medienstromes bei, wobei bei der Herstellung eines Gehäuseteils des Heizgerätes Leitungen für den Medienstrom in das Gehäuseteil integriert werden.A method for producing an electric heater for heating a media flow contributes to this, with lines for the media flow being integrated into the housing part when producing a housing part of the heater.
Bei dem Heizgerät handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Durchlauferhitzer, der dazu eingerichtet ist, einen Medienstrom (Wasserstrom) zu erwärmen. Hierzu kann das Heizgerät eine Heizeinrichtung mit widerstandsbasierten Heizelementen aufweisen, die in Kontakt mit dem Medienstrom gebracht werden können um diesem Wärmeenergie zuführen.The heater is, for example, an electric instantaneous water heater that is set up to heat a media stream (water stream). For this purpose, the heater can have a heating device with resistance-based heating elements, which can be brought into contact with the media stream in order to supply thermal energy to it.
Das widerstandsbasierte Heizelement kann insbesondere ein Heizwendel oder ein Heizstab oder eine Vielzahl derselben sein, dazu eingerichtet elektrischen Strom in Wärmeenergie umzuwandeln und an den Medienstrom abzugeben. Das Heizelement kann in der Regel in direkten Kontakt mit dem zu erwärmenden Medienstrom gebracht werden, womit kurze Reaktionszeiten der Heizeinrichtung realisierbar sind. Hierfür sind aus dem Stand der Technik Heizdrähte bekannt, die beispielsweise in einem Heizkanal angeordnet sind und dort von dem Medienstrom (Wasserstrom) umströmt werden können.The resistance-based heating element can in particular be a heating coil or a heating rod or a plurality of the same, designed to convert electrical current into thermal energy and to deliver it to the media stream. The heating element can usually be brought into direct contact with the media stream to be heated, which means that short response times for the heating device can be achieved. For this purpose, heating wires are known from the prior art, which are arranged, for example, in a heating channel and where the media flow (water flow) can flow around.
Das elektrische Heizgerät kann dazu eingerichtet sein, mit einer dreiphasigen Wechselstromquelle zur Energieversorgung verbunden zu werden. Die dreiphasige Wechselstromquelle kann beispielsweise ein dreiphasiger Anschluss eines Haushalts, häufig auch als Drehstromanschluss bezeichnet, sein.The electric heater can be set up to be connected to a three-phase alternating current source for energy supply. The three-phase alternating current source can be, for example, a three-phase connection in a household, often also referred to as a three-phase connection.
Zur Regelung oder Steuerung des Heizgerätes kann dieses elektronische Bauteile umfassen. Häufig kommen hierbei Halbleiterschalter, wie TRIACs zum Einsatz, die hohe Heizströme schalten können. TRIACs, auch als Zweirichtungs-Thyristortriode oder Symistor bezeichnet, sind Halbleiterbauelemente die in der Lage sind hohe Wechselströme zu schalten. Beim Betrieb der elektronischen Bauteile, insbesondere von Schaltern wie TRIACs oder anderen Halbleitern, kann beim Betrieb hohe Abwärme entstehen.To regulate or control the heater, it can include electronic components. Semiconductor switches such as TRIACs, which can switch high heating currents, are often used. TRIACs, also known as bidirectional thyristor triode or symistor, are semiconductor components that are able to switch high alternating currents. When operating electronic components, especially switches such as TRIACs or other semiconductors, a lot of waste heat can be generated during operation.
Das elektrische Heizgerät kann ein Gehäuse aufweisen, das häufig mehrteilig ausgeführt ist. Gemäß einer Idee der Erfindung werden Leitungen für den Medienstrom in ein Gehäuseteil integriert. Die Leitung können somit ein Bestandteil des Gehäuseteils sein, dieses kann somit als Leitungen dienende Hohlräume aufweisen.The electric heater can have a housing that is often designed in several parts. According to one idea of the invention, lines for the media flow are integrated into a housing part. The line can therefore be a component of the housing part, which can therefore have cavities that serve as lines.
Das Gehäuse kann eine Rückwand und eine Haube umfassen, wobei die Rückwand dazu eingerichtet sein kann, an einer Wand (eines Gebäudes) befestigt zu werden. Häufig sind ein zumindest ein Teil der Komponenten des Heizgerätes (insbesondere Zu- und Ableitungen zur Heizeinrichtung und die Heizeinrichtung selbst) auf oder an der Rückwand befestigt und die Haube umschließt die Komponenten und kann hierzu an der Rückwand befestigt werden.The housing may include a back wall and a hood, where the back wall may be adapted to be attached to a wall (of a building). Often at least some of the components of the heater (in particular supply and discharge lines to the heating device and the heating device itself) are attached to or on the rear wall and the hood encloses the components and can be attached to the rear wall for this purpose.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Leitungen für den Medienstrom in eine Rückwand des Gehäuses integriert werden. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da Medien Zu- und Abführungen in der Regel ohnehin wandseitig erfolgen und zusätzlich kann so eine mechanische Aussteifung der Rückwand des Heizgerätes erreicht werden.According to an advantageous embodiment, the lines for the media flow can be integrated into a rear wall of the housing. This configuration is advantageous because media inflows and outflows usually take place on the wall side anyway and in addition, mechanical stiffening of the rear wall of the heater can be achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei der Herstellung des Gehäuseteils eine erste und eine zweite Schale miteinander verbunden werden, wobei erste und/ oder zweite Schale eingeprägte Leitungen für den Medienstrom aufweisen. Dabei können erste und zweite Schale als ebene, flächige Elemente ausgebildet sein, in die Leitungen beispielsweise durch einen Pressvorgang eingeprägt geformt sind. Dabei können Leitungen in der ersten und/ oder zweiten Schale eingeprägt sein und die jeweils andere Schale kann eben ausgeführt sein. Vorteilhaft können integrierte Leitungen mit einem kreisrunden Leitungsquerschnitt durch eine korrespondierende Prägung der Leitungen in erster und zweiter Schale erzeugt werden.According to an advantageous embodiment, a first and a second shell can be connected to one another during the production of the housing part, with the first and/or second shell having embossed lines for the media flow. The first and second shells can be designed as flat, flat elements into which lines are formed, for example by a pressing process. Lines can be embossed in the first and/or second shell and the other shell can be flat. Integrated lines with a circular line cross-section can advantageously be produced by correspondingly embossing the lines in the first and second shells.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können erste und zweite Schale stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt werden.According to an advantageous embodiment, the first and second shells can be materially connected to one another, in particular glued or welded.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Zuleitungen und Ableitungen zu einer Heizeinrichtung des Heizgerätes in ein Gehäuseteil integriert werden. Eine separate Heizeinrichtung kann dann an das Gehäuseteil angeschlossen werden. In vorteilhafter Weise können bei dieser Ausgestaltung zur Herstellung des Gehäuseteils beispielsweise eine Vielzahl kostengünstiger Kunststoffe eingesetzt werden, da nur geringe Temperaturbelastungen, in der Regel unterhalb 80 °C [Grad Celsius], vorliegen. Beispiele für geeignete Materialien sind Polyamide oder Polypropylen.According to an advantageous embodiment, the supply lines and discharge lines to a heating device of the heater can be integrated into a housing part. A separate heating device can then be connected to the housing part. Advantageously, in this embodiment, a large number of inexpensive plastics can be used to produce the housing part, since only low temperature loads, generally below 80 ° C [degrees Celsius], are present. Examples of suitable materials are polyamides or polypropylene.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können eine Zuleitung, eine Ableitung und Heizkanäle eines Heizblockes in das Gehäuseteil integriert werden. Die Heizkanäle können dabei insbesondere Heizelemente, wie beispielsweise Heizdrähte, umfassen. Vorteilhaft ist eine separate Heizeinrichtung bei dieser Ausgestaltung unnötig und in Folge kann der notwendiger Bauraum und die Größe des Heizgerätes reduziert werden. Hierfür sollte ein Material eingesetzt werden, dass den hohen Temperaturen der Heizdrähte standhält. Zumindest für den Bereich der Heizkanäle könnte hierbei ein Polyamid mit einem Glasfaseranteil eingesetzt werden, beispielsweise eine Polyphthalamide (PPA) wie PPAGF30.According to an advantageous embodiment, a supply line, a discharge line and heating channels of a heating block can be integrated into the housing part. The heating channels can in particular include heating elements, such as heating wires. Advantageously, a separate heating device is unnecessary in this configuration and as a result the necessary installation space and the size of the heater can be reduced. A material should be used that can withstand the high temperatures of the heating wires. At least for the area of the heating channels, a polyamide with a glass fiber content could be used, for example a polyphthalamide (PPA) such as PPAGF30.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können weitere Komponenten des Heizgerätes, wie insbesondere Sensoren (Temperatursensoren, Durchflusssensoren) in das Gehäuseteil bzw. die integrierten Leitungen eingebracht werden. Hierfür können beispielsweise in der ersten und / oder zweiten Schale Öffnungen vorgesehen sein, in die Komponenten mittels einer Schraub- oder Bajonettverbindung flüssigkeitsdicht eingebracht werden können.According to an advantageous embodiment, further components of the heater, such as in particular sensors (temperature sensors, flow sensors) can be introduced into the housing part or the integrated lines. For this purpose, openings can be provided in the first and/or second shell, for example, into which components can be introduced in a liquid-tight manner using a screw or bayonet connection.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können Anschlusselemente in das Gehäuseteil integriert sein. Die Anschlusselemente können beispielsweise einen Warmwasserauslauf und einen Kaltwasserzulauf bilden und in das Gehäuseteil integriert sein. Hierzu können die Anschlusselemente beispielsweise eingespritzt (im Rahmen eines Spritzgussprozesses) oder eingeklebt sein, wobei die Anschlusselemente insbesondere aus einem metallischen Werkstoff (beispielsweise Kupfer, Messing, Stahl) bestehen.According to an advantageous embodiment, connection elements can be integrated into the housing part. The connection elements can, for example, form a hot water outlet and a cold water inlet and be integrated into the housing part. For this purpose, the connection elements can, for example, be injected (as part of an injection molding process) or glued in, the connection elements in particular being made of a metallic material (for example copper, brass, steel).
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein elektrisches Heizgerät vorgeschlagen, hergestellt mit einem hier vorgeschlagenen Verfahren.According to a further aspect, an electric heater is also proposed, manufactured using a method proposed here.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method can also occur in the heater presented here and vice versa. In this respect, full reference is made to the statements there regarding the more detailed characterization of the features.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the number words used here ("first", "second", ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. So far a component can occur multiple times ("at least one"), the description for one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
Hier wird somit ein elektrisches Heizgerät angegeben, das die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen kann. Insbesondere trägt das Heizgerät zumindest dazu bei, eine hervorragende Kühlung von elektronischen Bauteilen zu gewährleisten bei gleichzeitig gemindertem Montageaufwand für die Kühlung.An electric heater is therefore specified here which can at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, the heater at least contributes to ensuring excellent cooling of electronic components while at the same time reducing installation effort for the cooling.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- Fig. 1:
- ein hier vorgeschlagenes elektrisches Heizgerät,
- Fig. 2:
- eine erste Schale einer Rückwand eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes,
- Fig. 3:
- eine alternative Ausgestaltung einer ersten Schale einer Rückwand eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes, und
- Fig. 4.
- eine erste und zweite Schale einer Rückwand eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes.
- Fig. 1:
- an electric heater proposed here,
- Fig. 2:
- a first shell of a rear wall of a heater proposed here,
- Fig. 3:
- an alternative design of a first shell of a rear wall of a heater proposed here, and
- Fig. 4.
- a first and second shell of a rear wall of a heater proposed here.
Das Heizgerät 1 kann eine Heizeinrichtung 3 umfassen, aufweisend widerstandsbasierte Heizelemente, ausgeführt als Heizdrähte 16, angeordnet in einem Heizkanal 22 die in direkten Kontakt mit dem Medienstrom gebracht sein können.The heater 1 can include a
Das Heizgerät 1 kann zudem ein Regel- und Steuergerät 6 aufweisen, das zur Regelung und Steuerung des Heizgerätes 1, insbesondere der Heizdrähte 16, eingerichtet sein kann. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 6 mit einem Temperatursensor 7 im Kaltwasserzulauf, einem Durchflusssensor 5, einem Motorventil 4 und einem Temperatursensor 10 im Warmwasserauslauf 9 elektrisch verbunden sein.The heater 1 can also have a regulating and
- 11
- Heizgerätheater
- 33
- HeizeinrichtungHeating device
- 44
- MotorventilEngine valve
- 55
- DurchflusssensorFlow sensor
- 66
- Regel- und SteuergerätControl and control device
- 77
- TemperatursensorTemperature sensor
- 88th
- KaltwasserzulaufCold water inlet
- 99
- WarmwasserauslaufHot water outlet
- 1010
- TemperatursensorTemperature sensor
- 1111
- Anschlussbereich KaltwasserzulaufCold water inlet connection area
- 1212
- Anschlussbereich WarmwasserauslaufHot water outlet connection area
- 1313
- erste Schalefirst bowl
- 1414
- zweite Schalesecond bowl
- 1515
- Anschlusselement KaltwasserzulaufCold water inlet connection element
- 1616
- Heizdrahtheating wire
- 1717
- Anschlusselement WarmwasserauslaufHot water outlet connection element
- 1818
- GehäuseHousing
- 1919
- Durchführung StromversorgungImplementation of power supply
- 2121
- RückwandBack wall
- 2222
- Heizkanalheating channel
- 2323
- Zuleitungsupply line
- 2424
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 2525
- AbleitungDerivation
Claims (10)
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