NO832590L

NO832590L - ELECTRIC HEATED HEAT HEATER.

Info

Publication number: NO832590L
Application number: NO832590A
Authority: NO
Inventors: Ulrich Ortlinghaus
Original assignee: Vaillant Joh Gmbh & Co
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1983-07-15
Publication date: 1983-07-15
Also published as: WO1983001993A1; EP0095479A1; EP0095479B1; DE3264090D1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrisk oppvarmet varmtvannsbereder ifølge ingressen til hovedkravet. The present invention relates to an electrically heated water heater according to the preamble to the main claim.

En slik varmtvannsbereder er f.eks. kjent fra DE-AS 1.020.743 hvor magasinet er blitt konstruksjonsmessig forenet i et eneste hus med en gjennomstrømsningsvarmer. En temperaturregulator, som behersker grunnvarmen er anordnet og det er anordnet en vanntrykksbryter for en ekstraoppvarming, Such a water heater is e.g. known from DE-AS 1,020,743 where the magazine has been structurally united in a single housing with a through-flow heater. A temperature regulator, which controls the basic heating, is arranged and a water pressure switch is arranged for additional heating,

som kobles inn ved tapping av større mengder.which is switched on when bottling larger quantities.

Det er videre kjent rene gjennomstrømningsvarmere med elektroniske temperaturregulatorer, som arbeider med fasesnitt-styring eller nullspenningsbrytere. Her blir ved oppvarmings-motstanden eller oppvarmingsmotstandene til gjennomstrøm-ningsvarmeren kun så mye elektrisk effekt innkoplet som er nødvendig for å nå den på forhånd gitte temperaturskall-verdien. Ulempen ved disse gjennomstrømningsvarmerne består deri at det oppstår lavfrekvente støypulser i tilførsels-nettet som følge av taktingen av veksel- henholdsvis tre-fasespenninger, idet støypulsene kan virke ugunstig på Pure through-flow heaters with electronic temperature regulators are also known, which work with phase section control or zero voltage switches. Here, the heating resistor or heating resistors of the through-flow heater only switch in as much electrical power as is necessary to reach the temperature shell value given in advance. The disadvantage of these through-flow heaters is that low-frequency noise pulses occur in the supply network as a result of the timing of alternating or three-phase voltages, as the noise pulses can have an unfavorable effect on

andre tilsluttede apparater. Dette har medført at gjennom-strømningsvarmere med elektroniske temperaturregulatorer til nå ikke har blitt anvendt i større grad. other connected devices. This has meant that flow-through heaters with electronic temperature regulators have not been used to a large extent until now.

Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å tilveiebringe en elektrisk oppvarmet varmtvannsbereder, som kan være utført med en elektronisk temperaturregulator for nøyaktig innstil-ling av de respektive nødvendige effektene i gjennomstrøm-ningsvarmeren, ved hvilken imidlertid på tross av dette ikke opptrer noen taktforstyrrelser i tilførselsnettet. The present invention has the task of providing an electrically heated water heater, which can be made with an electronic temperature regulator for precise setting of the respective required effects in the flow heater, in which, however, despite this, no rhythm disturbances occur in the supply network.

Løsningen på denne oppgaven er angitt i den karakteristiske delen av hovedkravet. The solution to this task is stated in the characteristic part of the main requirement.

Det tekniske fremskrittet ligger deri at innnefor gjennom-strømningsoppvarmeren hhv. magasinet foregår en oppdeling av totalenergien som står til rådighet, noe som imidlertid ikke har noen tilbakevirkning på tilførselsnettet. I selve gjennomstrømningsvarmeren kan enhver deleffekt bli tilført hvorved det er mulig med en nøyaktig temperaturregulering eller -styring. De i kravet til en beskyttet utførelse har dessuten den fordelen at den kan anvendes såvel for en fasevekselspenning som også for flerfasespenninger. The technical progress lies in the fact that inside the flow-through heater or the magazine, a division of the total energy available takes place, which, however, has no retroactive effect on the supply network. In the flow-through heater itself, any partial effect can be added, whereby a precise temperature regulation or control is possible. Those in the requirement for a protected design also have the advantage that it can be used both for a phase alternating voltage and also for multiphase voltages.

Ytterligere utforminger og spesielt fordelaktige videreut-viklinger av oppfinnelsen er gjort gjenstand for i under-kravene og er nærmere beskrevet i den følgende beskrivelsen, som beskriver nærmere et utførelseseksempel av oppfinnelsen ved hjelp av figurene 1 til 9, hvor: Fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av en kombinasjon av gjennomstrømningsoppvarmeren med et magasin. Fig. 2 viser den konstruksjonsmessige utformingen av kombinasjonen magasin-gjennomløpsoppvarmer i tverr-snitt . Fig. 3 viser prinsippfremstillingen av den elektroniske regulatoren for styring av varmemotstandene til magasinet og gjennomstrømningsoppvarmeren. Further designs and particularly advantageous further developments of the invention are made the subject of the sub-claims and are described in more detail in the following description, which describes in more detail an embodiment of the invention with the help of figures 1 to 9, where: Fig. 1 shows a schematic making a combination of the flow-through heater with a magazine. Fig. 2 shows the structural design of the magazine-flow heater combination in cross-section. Fig. 3 shows the principle design of the electronic regulator for controlling the heating resistances of the magazine and the flow-through heater.

Fig. 4-9 viser elektriske spenningsdiagrammer.Fig. 4-9 shows electrical voltage diagrams.

Ved alle de ni figurene betyr samme henvisningstall hhv. samme enkeltheter. For all nine figures, the same reference number means same details.

I bruksvanntappeledningen 1, som er tilsluttet vannettet, ligger en med et termisk isolasjonssjikt 2 forsynt magasin 3, som er forbundet over en vannforbindelsesledning 4 med en gjennomstrømningsvarmer 5, i hvilken utløpsledningen 6 er anordnet en temperaturføler 7 og en tappeventil 8, som fører til et varmtvannsutløp 9. In the utility water tap line 1, which is connected to the water mains, there is a reservoir 3 provided with a thermal insulation layer 2, which is connected via a water connection line 4 to a through-flow heater 5, in which outlet line 6 a temperature sensor 7 and a drain valve 8 are arranged, which leads to a hot water outlet 9.

Såvel magasinet 3 som også gjennomstrømningsvarmeren 5 er oppvarmet over elektriske motstander, idet motstandene er således dimensjonert at ved samme elektriske påtrykning blir tilveiebrakt samme varmeeffekt i gjennomstrømningsvarmeren og magasinet. Both the magazine 3 and also the flow-through heater 5 are heated via electrical resistances, the resistances being dimensioned in such a way that the same heating effect is provided in the flow-through heater and the magazine with the same electrical pressure.

Ved utførelseseksempelet ifølge fig. 1 er det blitt valgtIn the design example according to fig. 1 has been chosen

en tilslutning av denne varmemotstanden til et elektrisk trefaset nett RST, som er forbundet sammen med temperatur-føleren 7 via en ledning 10 med en temperaturregulator 11. a connection of this heating resistance to an electric three-phase network RST, which is connected together with the temperature sensor 7 via a line 10 with a temperature regulator 11.

I gjennomstrømningsvarmeren er anordnet tre varmemotstander 12, 13 og 14, som via ledningen 15, 16 og 17 er forbundet med regulatoren, mens ledningene 18, 19 og 20 er forbundet med tre varmemotstander 21, 22 og 23 i det indre av magasinet. Varmemotstander 12, 13, 14, 21, 22 og 23 leverer hhv. samme varmeeffekt ved tilførsel av samme elektriske spenning. Three heating resistors 12, 13 and 14 are arranged in the flow heater, which are connected to the regulator via wires 15, 16 and 17, while wires 18, 19 and 20 are connected to three heating resistors 21, 22 and 23 in the interior of the magazine. Heating resistors 12, 13, 14, 21, 22 and 23 supply respectively same heating effect when supplied with the same electrical voltage.

Utførelseseksempelet på fig. 2 skiller seg fra det på fig. 1 ved at det er anordnet kun en enfaset vekselstrømspennings-kilde for strømtilførsel til varmemotstanden. Ifølge dette er det anordnet kun en eneste motstand i magasinet 3 såvel som i gjennomstrømningsvarmeren 5. Begge motstandene er tilsluttet spenningstilførselskilden R. The design example in fig. 2 differs from that in fig. 1 in that only a single-phase alternating current voltage source is arranged for power supply to the heating resistor. According to this, only a single resistor is arranged in the magazine 3 as well as in the flow-through heater 5. Both resistors are connected to the voltage supply source R.

I detalj er magasinet 3 utformet som sylindrisk eller prisme-lignende hus 24, som ved sin underside har innløpet 1. I nærheten av magasinets 3 bunn 25 er anordnet varmemotstand 21. Magasinets 3 overdel 26 utgjør gjennomstrømningsvarme-ren 5, i hvilken overdelen er adskilt fra magasinet 3 ved hjelp av .en vannrett vegg 27, som er forsynt med et isolasjonssjikt 28. Ved hjelp av et frittblivende innløpssted 29 er det indre rommet 30 til magasinet forbundet med det indre rommet 31 til gjennomstrømningsvarmeren, som har de tre kanalene 32, som alle er forbundet med hverandre. Gjennom samtlige kanaler 32 er strukket den elektriske varmemotstanden 12, som er med sine tilførselsledninger 15 og 16 forbundet med spenningskilden R ved mellomkopling av regulatoren 11. Varmemotstanden 12 tilsvarer motstanden 21 i varmefrembringelsesverdien. In detail, the magazine 3 is designed as a cylindrical or prism-like housing 24, which on its underside has the inlet 1. Near the bottom 25 of the magazine 3, a heating resistance 21 is arranged. The upper part 26 of the magazine 3 constitutes the flow-through heater 5, in which the upper part is separated from the magazine 3 by means of a horizontal wall 27, which is provided with an insulation layer 28. By means of a free-flowing inlet point 29, the inner space 30 of the magazine is connected to the inner space 31 of the through-flow heater, which has the three channels 32, which are all connected to each other. Through all the channels 32 is stretched the electric heating resistance 12, which is connected with its supply lines 15 and 16 to the voltage source R by intermediate connection of the regulator 11. The heating resistance 12 corresponds to the resistance 21 in the heat generation value.

Det vesentlige ved den elektroniske teraperaturregulatoren fremgår av fig. 3. Regulatoren innbefatter den som NTC-motstanden utførte temperaturføler 7, en elektrisk skal-verdigivermotstand 33, den egentlige temperaturregulatoren 11 såvel som dens innstillingsledd 34 og 35, som ligger i serie med varmemotstandene 12 og 21. Utførelseseksempelet ifølge fig. 3 er utformet for en enfaset spenningstilførsel, ved flerfaset spenningstilførsel måtte antall innstillingsledd og deres styring bli tilsvarende forhøyet. The essentials of the electronic therapy regulator can be seen from fig. 3. The regulator includes the temperature sensor 7 performed as the NTC resistor, an electric scaling resistor 33, the actual temperature regulator 11 as well as its setting links 34 and 35, which are in series with the heating resistors 12 and 21. The design example according to fig. 3 is designed for a single-phase voltage supply, in the case of a multi-phase voltage supply, the number of setting links and their control would have to be correspondingly increased.

NTC-motstanden 7 er via en ledningfene) 10 forbundet med en komperator 36, til hvilken også skalverdigivermotstanden 33 via en ledning 37 er tilsluttet. I komperatoren 36 blir reguleringsavvik dannet. Utgangene til komperatoren 38 er tilført regulatoren 11, som er utformet som P-regulator. Over en ledning 37 er den forbundet med nettspenningskilden R. Regulatoren 11 har to utganger 48 og 39, idet utgangen 48 samtidig danner inngangen til en OG-port 40, hvis andre inngang 41 er forbundet med utgangen 39 ved mellomkopling av et negasjonsledd 42. Utgangen 43 for OG-porten er forbundet med en styreelektrode til det somTriac utformede innstillingselementet 35. Effekttilslutningen for Triacene 35 er forbundet over en ledning 44 med ledningen 47 og over den med den i serieliggende motstand 21 til lageret med en ledning 45, som på ene siden er tilsluttet MP-tilslut-ningen til strømforsyningskilden. The NTC resistor 7 is connected via a wire fin) 10 to a comparator 36, to which the scale value generator resistor 33 is also connected via a wire 37. In the comparator 36, regulation deviations are formed. The outputs of the comparator 38 are fed to the regulator 11, which is designed as a P-regulator. Via a wire 37, it is connected to the mains voltage source R. The regulator 11 has two outputs 48 and 39, the output 48 simultaneously forming the input to an AND gate 40, whose second input 41 is connected to the output 39 by intermediate connection of a negation link 42. The output 43 for the AND gate is connected by a control electrode to the setting element 35 designed as a Triac. The power connection for the Triacene 35 is connected via a wire 44 to the wire 47 and above it to the resistor 21 in series to the bearing with a wire 45, as on one side is connected to the MP connection of the power supply source.

Også det .andre innstillingselementet 34 er utformet som Triac, og det er via en ledning 46 likeledes forbundet The second setting element 34 is also designed as a Triac, and it is also connected via a wire 46

med ledningen 4 7 såvel som over den med den i serieliggende motstand 12 til gjennomstrømningsvarmeren forbundet med ledningen 45. with the wire 4 7 as well as above it with the resistor 12 in series to the flow heater connected to the wire 45.

Ved hjelp av diagrammet på figuren 4 til 5 blir funksjonen til den elektriske varmtvannsberederen forklart. Using the diagram in figures 4 to 5, the function of the electric water heater is explained.

Kurven ifølge fig. 4 viser spenningsforløpet mellom R og MP som også er ved ledningene 38 og 45. Det viser seg at det her er tale om en normal nettvekselspenning på 50- Hz. Blir nå den elektriske varmtvannsberederen satt i drift ved åpning av tappeventilen 8 og blir det gått ut fra at det i det indre rommet 30 til magasinet 3 seg befinnende vann er delvis oppvarmet, så foregår følgende: dersom det mellom temperaturen til det utløpende vannet, ført gjennom måle-motstanden 7 og den til skalverdigiveren 33 innstilte skal-verdi, opptrer et reguleringsavvik blir dette koplet på temperaturregulatoren 11. Da det blir gått ut fra vann som er oppvarmet på forhånd i magasinet 3 er det ikke nødvendig med fullstendig varmeeffekt for gjennomstrøm-ningsvarmeren for å oppheve reguleringsavviket. Dermed er det kun nødvendig med en deleffekt for gjennomstrømnings-varmeren, altså er det kun nødvendig med et par av de mange på fig. 4 viste nettvekselspenningspulser i positiv og nega-tiv retning for å tilbakeføre reguleringsavviket til null. Det herfor nødvendige pulsantall er vist på fig. 8, slik at for å sette opp de av nettvekselspenningen regelmessig an-gitte pulser blir tilovers de på fig. 9 viste pulser. The curve according to fig. 4 shows the voltage progression between R and MP which is also at wires 38 and 45. It turns out that this is a normal mains AC voltage of 50 Hz. If the electric water heater is now put into operation by opening the drain valve 8 and it is assumed that the water in the inner space 30 of the magazine 3 is partially heated, then the following takes place: if between the temperature of the outgoing water, through the measuring resistor 7 and the target value set to the target value transmitter 33, if a regulation deviation occurs, this is connected to the temperature regulator 11. As water is used which has been heated in advance in the reservoir 3, it is not necessary to have a complete heating effect for flow-through ning heater to cancel the regulation deviation. Thus, only a partial effect is necessary for the through-flow heater, i.e. only a couple of the many in fig. 4 showed mains alternating voltage pulses in positive and negative direction to return the regulation deviation to zero. The number of pulses required for this is shown in fig. 8, so that in order to set up the regularly indicated pulses of the mains alternating voltage, those in fig. 9 showed pulses.

Regulatoren 11 frembringer derfor på sin utgangsledning 39 som bestemmer oppvarmingen av gjennomstrømningsvarmeren, The regulator 11 therefore generates on its output line 39 which determines the heating of the flow heater,

en styrespenning som tilsvarer forløpet på fig. 6. Dermed blir Triacen 34 tilsvarende påtrykt, dvs. ved utgangen tilTriacen 34 fremkommer effektpulsen, som tilsvarer pulsbildet på fig. 8. Da utgangen 39 er forbundet med inngangen 41 a control voltage which corresponds to the sequence in fig. 6. Thus the Triac 34 is correspondingly pressed, i.e. at the output of the Triac 34 the effect pulse appears, which corresponds to the pulse image in fig. 8. Since output 39 is connected to input 41

til OG-porten 40 via negasjonsleddet, og idet det på ledningen 48 er en pulsrekke tilsvarende den på fig. 5 viste spenning blir OG-porten sperret når innstillingselementet 34 blir påtrykt en styrepuls. Det betyr at OG-porten via ledningen 43 kun frigir det andre innstillingselementet 35, som styrer magasinet, når gjennomstrømningsvarmemotstanden 12 nettopp ikke har fått noen spenningspuls. Dette medfører på utgangen til Triacen 35 en pulsspenning tilsvarende fig. 9. to the AND gate 40 via the negation link, and as there is on the line 48 a pulse train corresponding to the one in fig. 5 shown voltage, the AND gate is blocked when the setting element 34 is impressed with a control pulse. This means that the AND gate via the line 43 only releases the second setting element 35, which controls the magazine, when the through-flow heating resistor 12 has just not received any voltage pulse. This results in a pulse voltage at the output of Triacen 35 corresponding to fig. 9.

Fig. 5 viser en'triggerspenriingspulsrekke, som oppstår som følge av klargjøringen av spenningen på fig. 4, idet null-gjennomgangene til spenningen ifølge fig. 4 blir tilordnet en puls. Triggerspenningspulsen er f.eks. på ledningen 48. Triggerspenningspulsen ifølge fig. 6 blir frembrakt av regulatoren 11 på ledningen 39. Triggerspenningspulsen ifølge fig. 7 oppstår på ledningen 43. Fig. 5 shows a trigger voltage pulse train, which occurs as a result of the preparation of the voltage in fig. 4, as the zero crossings of the voltage according to fig. 4 is assigned a pulse. The trigger voltage pulse is e.g. on wire 48. The trigger voltage pulse according to fig. 6 is produced by the regulator 11 on the line 39. The trigger voltage pulse according to fig. 7 occurs on wire 43.

I området til ledningen 47 og 45 oppstår igjen adderingenIn the area of wires 47 and 45 the addition occurs again

av spenningsforløpene på fig. 8 og 9, det vil si den normale nettvekselspenningen ifølge fig. 4. Selv om gjennomstrøm-ningsvarmeren med sin varmemotstand (hhv. varmemotstander) of the voltage curves in fig. 8 and 9, that is, the normal mains AC voltage according to fig. 4. Although the flow-through heater with its heating resistance (or heating resistors)

får kun en taktet effekt for å bringe reguleringsavviket til null har dette ikke noen tilbakevirkning på strømtilførsels-nettet da hele nettvekselspenningen alltid blir tatt fra strømtilførselsnettet. only gets a metered effect to bring the regulation deviation to zero, this has no retroactive effect on the power supply network as the entire AC voltage is always taken from the power supply network.

Den i gjennomstrømningsvarmeren ikke nødvendige spenningspuls ifølge fig. 9 blir tilført magasinmotstanden 21 og varmer det kalde vannet som strømmer inn gjennom innløpet 1. Ved hjelp av den termiske isolasjonen 2 blir sikret en høy magasinvirkningsgrad. The voltage pulse not required in the flow heater according to fig. 9 is supplied to the reservoir resistor 21 and heats the cold water that flows in through the inlet 1. With the help of the thermal insulation 2, a high reservoir efficiency is ensured.

Jo varmere vannet er, som blir magasinert opp i det indre rommet 30 til magasinet 3 om jo mindre må ved samme skal-verdiangivelse gjennomstrømningsvarmeren bli påtrukket med spenningspulser. The hotter the water is, which is stored in the inner space 30 of the reservoir 3, the less the flow-through heater must be energized with voltage pulses at the same target value specification.

Oppstår nå tilfellet at det i det indre rommet 30 magasinerte vann er så varmt at det ikke oppstår reguleringsavvik så If the case now arises that the stored water in the inner space 30 is so hot that no regulation deviation occurs then

ble magasinet påført den fulle nettvekselspenningen på fig.the magazine was applied to the full AC voltage in fig.

4. For dette tilfellet er det i det indre rommet av magasinet anordnet en ikke-vist temperaturføler, som bevirker en utkopling av tilførselsnettet. Regulatoren 11 kan også være således utformet at ved en fullstendig utkopling av innstillingselementet 34 blir også innstillingselementet 35 ikke mer tilført pulser. Regulatoren 11 ville da først funksjonere når magasinet er utladet og når det kort tid før utladningen blir anvist et reguleringsavvik i komperatoren 36. 4. For this case, a temperature sensor (not shown) is arranged in the inner space of the magazine, which causes a disconnection of the supply network. The regulator 11 can also be designed in such a way that when the setting element 34 is completely disengaged, the setting element 35 is also no longer supplied with pulses. The regulator 11 would then only function when the magazine is discharged and when shortly before discharge a regulation deviation is indicated in the comparator 36.

Tilfellet hvor magasinet er fullstendig utladet og hvor tap-peventileh 8 blir åpnet skal også bli betraktet. I dette tilfellet er det tilstede et maksimalt reguleringsavvik, som medfører at varmeeffekten som står til full disposisjon blir koplet på gjennomstrømningsvarmemotstanden ved fullstendig åpning av Triacen 34. I dette tilfellet er ikke noe effektoverskudd tilstede for å kunne tilføres magasinmotstanden 21. Den elektriske varmtvannsberederen arbeider i dette tilfellet som en ren gjennomstrømningsvarmer. Blir reguleringsavviket mindre er muligheten tilstede for at innstillingselementet 34 kan sperres impulsvis slik at magasinet kan bli forvarmet med nettvekselspenningspulsene som faller ut for gjennomstrømningsvarmeren. The case where the magazine is completely discharged and where the drain valve 8 is opened must also be considered. In this case, there is a maximum regulation deviation, which means that the heating effect that is fully available is connected to the through-flow heating resistance when Triacen 34 is fully opened. In this case, no power surplus is present to be able to supply the reservoir resistance 21. The electric water heater works in in this case as a pure flow heater. If the regulation deviation is smaller, the possibility is present that the setting element 34 can be blocked impulsively so that the magazine can be preheated with the mains alternating voltage pulses that fall out for the through-flow heater.

Claims

1. Electrically heated water heater with a reservoir and a flow-through heater, both of which can be heated by electrical resistances and with an electrical temperature regulator, characterized in that the temperature regulator (11) does not connect the flow-through heater (5) to the necessary electrical energy on the reservoir (3).

2 Electrically heated water heater according to claim 1, characterized in that the heating resistors (12, 21) for the through-flow heater or the reservoir are selected so that they emit the same electrical heating effect.

3. Electrically heated water heater according to claim 1 or 2, characterized in that the through-flow heater is arranged in the upper part (26) of the magazine (3).

4. Electrically heated water heater according to et of claims 1-3 with an electronic temperature regulator as well as a Triac designed setting element in the supply line to the resistance for the through-flow heater and the magazine and the supply line for the regulator to the control electrode of the Triacene, characterized in that an AND port (40) is arranged in a supply line (4 3) ), one input of which is connected to a regulator output (48) and the other input is connected to the other regulator output (39) by intermediate connection of an inverter (42).