SK662022U1 - PTC elektrický ohrievač - Google Patents

PTC elektrický ohrievač Download PDF

Info

Publication number
SK662022U1
SK662022U1 SK662022U SK662022U SK662022U1 SK 662022 U1 SK662022 U1 SK 662022U1 SK 662022 U SK662022 U SK 662022U SK 662022 U SK662022 U SK 662022U SK 662022 U1 SK662022 U1 SK 662022U1
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
heating
ptc
heating module
circulation channel
ptc5
Prior art date
Application number
SK662022U
Other languages
English (en)
Other versions
SK9684Y1 (sk
Inventor
Ing Nečas Dušan
Ing. Kubina Dávid
M.Eng. Slivka Branislav
Original Assignee
Protherm Production S.R.O.
Vaillant Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Protherm Production S.R.O., Vaillant Gmbh filed Critical Protherm Production S.R.O.
Priority to SK66-2022U priority Critical patent/SK9684Y1/sk
Publication of SK662022U1 publication Critical patent/SK662022U1/sk
Publication of SK9684Y1 publication Critical patent/SK9684Y1/sk
Priority to CN202310516634.1A priority patent/CN117190495A/zh
Priority to EP23176250.1A priority patent/EP4290155A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/142—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/0042—Cleaning arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • F24H9/1827—Positive temperature coefficient [PTC] resistor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2250/00—Electrical heat generating means
    • F24H2250/04—Positive or negative temperature coefficients, e.g. PTC, NTC
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

Elektrický ohrievač kvapaliny zahŕňa plastovú nádobu na kvapalinu pozostávajúcu z hornej valcovej časti (1) a spodnej kónickej časti (2), ktoré sú navzájom vodotesne spojené. Vnútri plastovej nádoby je pevne usporiadaná v podstate valcová plastová koncentrická stena (5) definujúca vnútorný cirkulačný kanál (31) a vonkajší cirkulačný kanál (32), pričom vonkajší cirkulačný kanál (32) je prepojený s výstupom (4) ohriatej kvapaliny. Ďalej zahŕňa vyhrievací modul (6), ktorý je vybavený pripojovacím hrdlom (61) na prívod kvapaliny určenej na ohrev, priebežnou dutinou (65) na vedenie kvapaliny určenej na ohrev a vonkajšími plochami (64). Dutý vyhrievací modul (6) je usporiadaný vo vnútornom cirkulačnom kanáli (31), na vonkajších plochách (64) vyhrievacieho modulu (6) je usporiadaná aspoň jedna PTC vykurovacia zostava (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6), generujúca teplo a každá PTC vykurovacia zostava (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6) zahŕňa pružný kovový elektrický vodič (11) na privedenie elektrického napätia a na pritlačenie PTC vykurovacej zostavy ku koncentrickej stene (5) a k vyhrievaciemu modulu (6).

Description

Oblasť techniky
Technické riešenie sa týka elektrického ohrievača na ohrev kvapalín cirkulujúcich najmä vo vykurovacích okruhoch obytných budov a najmä v systémoch s uzavretým okruhom teplonosnej kvapaliny.
Doterajší stav techniky
Elektrické ohrievače používané na ohrev kvapalín vo vykurovacích okruhoch obytných budov, ako sú napríklad prietokové ohrievače vody, záložné elektrické ohrievače na ohrev teplonosného média v systémoch s tepelným čerpadlom a iné podobné zariadenia majú výhrevné elementy zostavené spravidla z odporových drôtov izolovaných vrstvou oxidu horčíka a umiestnených v plášti z nehrdzavejúcej ocele. Ich základnou vlastnosťou je, že výhrevné elementy poskytujú výkon úmerný iba napájaciemu napätiu a konštrukcia takéhoto ohrievača je jednoduchá.
Samotné využitie takýchto jednoduchých výhrevných elementov na ohrev teplonosného média si však na druhej strane vyžaduje zložitú bezpečnostnú koncepciu, zahrňujúcu riadenie ohrevu na základe výstupov zo senzorov teploty, senzorov prietoku, bezpečnostných obmedzovačov teploty a ďalších nutných komponentov, keďže teplota výhrevných elementov môže dosiahnuť teplotu až 800 °C.
Takéto zariadenia sú opísané napríklad v dokumente EP 3910260 A1 alebo v dokumente EP 3869118 Al.
Novšie elektrické ohrievače kvapaliny používajú na ohrev teplonosného média iné vhodné prvky, pričom výhodné sú tzv. PTC ohrievacie prvky (PTC = skratka z positive temperature coefficient, v preklade kladný teplotný koeficient).
PTC prvky sú prvky, ktoré sú elektricky vodivé pri nízkych teplotách, ale po dosiahnutí určitej teplotnej bariéry elektrická vodivosť prudko klesá. Pri náraste teploty PTC prvku teda vzrastie jeho odpor. Využíva sa negatívna spätná väzba, pôsobiaca pri vlastnom ohreve PTC prvku v dôsledku prechádzajúceho prúdu. Pri napájaní zo zdroja konštantného napätia to spôsobí pokles výkonu na PTC prvku, čo pôsobí proti ďalšiemu rastu teploty. Výsledkom je jednoduché vyhrievanie so stabilizáciou teploty vyhrievaného priestoru.
Ohrev pomocou PTC prvkov je teda bezpečný vďaka automatickej regulácii teploty a vďaka tomu, že maximálna teplota ohriateho prvku je nižšia ako 300 °C. Samostatná regulácia výkonu nevyžaduje riadenie pomocou termostatu.
PTC prvky sa môžu vyrobiť z keramiky alebo organických polymérov, vyrábajú sa prevažne ako doštičky s dvoma elektricky vodivými elektródami na pripojenie napájacieho napätia, vykurovacie zostavy z PTC prvkov môžu obsahovať izolačné fólie a ďalšie komponenty, napríklad elektricky vodivé lepidlá.
Dokument EP 3910260 Al zverejňuje elektrický ohrievač vody pre systém vykurovacej vody s uzavretým okruhom obsahujúci nádrž na vodu pripojenú k prírube, aspoň jeden vykurovací prvok siahajúci z príruby do nádrže na vodu a sústrednú stenu usporiadanú v nádrži na vodu, pričom nádrž na vodu je spojená s prívodom studenej vody a výstupom teplej vody. Kryt nádrže na vodu pozostáva z valcovej časti, ktorá je pripevnená k prírube v hornej časti a z kužeľovej časti, ktorá je v spodnej časti pripojená k valcovej časti krytu vodnej nádrže, pričom tvar sústrednej steny zodpovedá valcovej časti nádrže na vodu. Kryt nádrže na vodu je umiestnený vnútri vodnej nádrže tak, že medzi krytom nádrže na vodu a koncentrickou stenou je definovaný vonkajší cirkulačný kanál. Elektrický ohrievač vody v sebe integruje funkciu filtra pevných nečistôt, ktoré pri elektrickom ohreve vznikajú najmä na vyhrievacích telesách, ale môžu vznikať aj na iných miestach vykurovacieho systému a to tak, že sa pevné častice po narážaní na koncentrickú stenu oddeľujú z prúdu tekutiny a spomalené dopadajú do kónickej časti nádrže na vodu, kde sa môžu usadzovať. Usadeniny sa odstraňujú pomocou vypúšťacieho ventila.
Koncentrická stena sa môže vytvoriť spolu s valcovou časťou krytu nádrže, ako jej integrálna súčasť formovaním z plastu.
V zverejnenom dokumente sú použité odporové špirály a bezpečnostný obmedzovač teploty a predpokladá sa riadenie vykurovania elektronickou riadiacou jednotkou.
Úlohou technického riešenia je vytvoriť elektrický ohrievač podobných rozmerov a výkonov pomocou PTC prvkov, tak aby bola zachovaná funkcia integrovaného filtra pevných nečistôt.
V stave techniky sú známe ohrievače kvapalín s PTC vykurovacími prvkami, vloženými do nádrže určenej na ohrev kvapaliny. Existujúce PTC zariadenia na ohrev kvapaliny vo všeobecnosti obsahujú PTC vykurovací článok so štruktúrou prenosu tepla, ktorá je typicky veľmi zložitá, a preto má nevýhody, ako je nízka rýchlosť prenosu tepla a nerovnomerný prenos tepla.
Riešenie uvedené v publikácii EP3716730 A2 vylepšuje rovnomernosť prenosu tepla, pričom jednotlivé komponenty štruktúry sú lepené vodivým lepidlom a vyžadujú umiestnenie v objímke. Ohrievač ale
SK 66-2022 U1 neposkytujú funkciu filtra integrovaného v nádrži s ohrievanou kvapalinou a uskutočnenie PTC vykurovacej zostavy je zložité a nákladné.
Iné technické riešenie s jednoduchým integrovaním PTC vykurovacej zostavy je publikované v dokumente CN 210267475. Vyhrievacie teleso je tvorené dutým telesom s priechodom pre kvapalinu, teleso má prierez pravidelného šesťuholníka alebo štvorca. Teleso je vyhrievané pomocou povrchov vybavených PTC elementárni. Povrchy sú spojené s inštalačnými dutinami pre vloženie PTC elementov, pri montáži sa najprv postupne vloží PTC vykurovací komponent do inštalačnej dutiny, a potom sa použije lis na deformačné pritlačenie PTC. Vonkajší povrch vykurovacieho telesa sa zlisuje, aby sa vytvoril konečný produkt.
Nedostatkom tohto riešenia je, že lisovanie môže poškodiť vykurovací PTC komponent. Usporiadanie priebežnej dutiny s výstužnými rebrami v celom objeme priechodu pre kvapalinu zase spôsobuje značné tlakové straty.
Predkladané technické riešenie rieši nedostatky známeho stavu techniky. Vychádza z konštrukcie elektrického ohrievača s integrovanou funkciou filtra zverejneného v dokumente EP 3910260 A1 a jeho znaky sú uvedené v preambule nezávislého nároku, pričom koncentrická stena je výhodne využitá ako elektrický izolant. Elektrický ohrievač využíva na ohrev kvapaliny jednoduchú PTC vykurovaciu zostavu s inovatívnym usporiadaním s pružným vodičom.
Podstata technického riešenia
Elektrický ohrievač podľa predkladaného technického riešenia zahrňuje plastovú nádrž na kvapalinu pozostávajúcu z hornej valcovej časti a spodnej kónickej časti, ktoré sú navzájom vodotesné spojené, napríklad skrutkovým alebo zváraným spojom, pričom vnútri plastovej nádrže je usporiadaná v podstate valcová plastová koncentrická stena definujúca vnútorný cirkulačný kanál na prívod kvapaliny určenej na ohrev a vonkajší cirkulačný kanál na odvedenie ohriatej kvapaliny, ktorá je súčasne zbavená pevných nečistôt. Vonkajší cirkulačný kanál je usporiadaný medzi koncentrickou stenou a valcovou časťou krytu pričom vonkajší cirkulačný kanál je prepojený s výstupom ohriatej kvapaliny. V spodnej kónickej časti nádrže je priestor na usadzovanie pevných nečistôt, ktoré sa oddeľujú z prúdu kvapaliny narážaním na prekážky a padajú do oblasti s najnižšou rýchlosťou prúdenia. Kónická časť má prípojku na pripojenie vypúšťacieho ventila, na odstránenie nečistôt.
Ďalej elektrický ohrievač zahrňuje dutý vyhrievací modul usporiadaný vo vnútornom cirkulačnom kanáli (pozdĺž osi hornej valcovej časti nádrže na vodu). Vyhrievací modul je vybavený pripojovacím hrdlom na prívod kvapaliny určenej na ohrev do ohrievača a priebežnou dutinou na vedenie a ohrev tejto kvapaliny.
Dutý vyhrievací modul je vyhotovený z kovového materiálu, dobre vedúceho teplo a elektrický prúd. Z vhodných materiálov je kvôli nízkej hmotnosti na výrobu modulu výhodne použitý extrudovaný hliník, ale sú možné aj iné materiály. Dutý vyhrievací modul má na svojom vonkajšom povrchu usporiadané plochy ohraničené výstupkami. Na svojom vnútornom povrchu (v priebežnej dutine) má vo výhodnom uskutočnení usporiadané rebrá na zvýšenie plochy ohrevu, a tým aj účinnosti ohrevu.
Po vložení dutého vyhrievacieho modulu do vnútorného cirkulačného kanála sa medzi plastovou koncentrickou stenou a vonkajšími plochami dutého vyhrievacieho modulu vytvoria inštalačné medzery na vloženie PTC vykurovacej zostavy.
Koncentrická plastová stena má na svojom vnútornom povrchu, smerujúcom do vnútorného cirkulačného kanála usporiadané dvojice výstupkov, ktoré sú tvarované tak, aby medzi tieto výstupky tvarovo zapadali výstupky usporiadané na vonkajšom povrchu dutého vyhrievacieho modulu.
PTC vykurovacia zostava má vrstvenú štruktúru, známu v stave techniky. PTC doštičky sú usporiadané v dlhých pásoch, pričom dĺžka a počet použitých pásov určujú výkon ohrievača (napríklad na použitie PTC ohrievača ako záložného elektrického ohrievača v systémoch s tepelným čerpadlom sú potrebné výkony od 6 do 12 kW.
Každá PTC vykurovacia zostava v predloženom technickom riešení zahrňuje dva elektrické vodiče (prvý elektrický vodič a druhý elektrický vodič), ktoré sú pripojené k dvom protiľahlým povrchom PTC vrstvy. PTC vrstva je zostavená z PTC doštičiek, pričom medzi PTC vrstvou a každým elektrickým vodičom je na vylepšenie elektrickej a tepelnej vodivosti vložená grafitová podložka. Podložka sa môže prilepiť elektricky vodivým lepidlom, jej úlohou je zabezpečiť čo najlepší kontakt medzi PTC doštičkou a vodičom, eliminuje prípadné nerovnosti na oboch materiáloch, v mieste ich dotyku.
Vylepšením stavu techniky je to, že namiesto bežného elektrického vodiča, alebo vodivého pásu v predkladanom riešení je ako prvý elektrický vodič použitá pružina, napríklad tvarovaný elektricky vodivý pružný pás. Prvý elektrický vodič svojou pružnou časťou dosadá na koncentrickú stenu.
SK 66-2022 U1
Medzi druhým elektrickým vodičom a dutým vyhrievacím modulom je aplikovaná elektricky izolačná fólia (napríklad kaptonová fólia), ktorá tvorí izoláciu pre druhý elektrický vodič a zároveň nebráni prenosu tepla z PTC vykurovacej zostavy na dutý vyhrievací modul.
Na vonkajších plochách dutého vyhrievacieho modulu je usporiadaná aspoň jedna PTC vykurovacia zostava generujúca teplo, pričom každá PTC vykurovacia zostava zahrňuje pružný kovový elektrický vodič na privedenie elektrického napätia a na pritlačenie PTC zostavy ku koncentrickej stene a tiež k vyhrievaciemu modulu.
Pružný vodič zabezpečuje tesné kontakty medzi jednotlivými vrstvami PTC vykurovacej zostavy. Pomocou pružného elektrického vodiča je celá PTC vykurovacia zostava pritlačená k dutému vyhrievaciemu modulu na jednej strane a k plastovej koncentrickej stene na druhej strane. V podstate nie je potrebné lisovanie alebo lepenie na zabezpečenie dobrého kontaktu všetkých vrstiev PTC vykurovacej zostavy navzájom a tiež na zabezpečenie dobrého kontaktu s vyhrievacím modulom a plastovou koncentrickou stenou.
Ohrev kvapaliny sa uskutočňuje tak, že privedením napätia (vhodnej veľkosti a polarity) na oba vodiče PTC vykurovacej zostavy sa generuje teplo v PTC doštičkách a toto je prenášané prostredníctvom dutého vyhrievacieho modulu do kvapaliny.
Vo výhodnom uskutočnení je ako druhý elektrický vodič využité elektricky vodivé teleso dutého vyhrievacieho modulu.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Technické riešenie bude vysvetlené pomocou obrázkov, ale bez obmedzenia na ne.
Tieto vyobrazujú:
Obr. 1 - Elektrický PTC ohrievač kvapaliny - v rozloženom pohľade
Obr. 2 - Vrstvy PTC vykurovacej zostavy - v rozloženom pohľade
Obr. 3 - Vyobrazenie dutého vyhrievacieho telesa a jeho prierez
Obr. 4 - Prierez zostaveným PTC elektrickým ohrievačom, s detailom PTC vykurovacej zostavy vloženej v inštalačnej dutine
Obr. 5 - Schéma pripojenia trojfázového elektrického napätia k PTC vykurovacím zostavám - príklad zapojenia
Príklady uskutočnenia
Príklad 1
Na obr. 1 je znázornený elektrický ohrievač podľa predkladaného technického riešenia. Tento zahrňuje plastovú nádrž na kvapalinu pozostávajúcu z hornej valcovej časti 1 a spodnej kónickej časti 2, ktoré sú navzájom vodotesné spojené, skrutkovým spojom prírub 24 a 25 a tesnenia 22. Vnútri plastovej nádrže je usporiadaná v podstate valcová plastová koncentrická stena 5 definujúca vnútorný cirkulačný kanál 31 na vedenie kvapaliny určenej na ohrev a vonkajší cirkulačný kanál 32 na odvedenie ohriatej kvapaliny, ktorá je súčasne zbavená pevných nečistôt. Vonkajší cirkulačný kanál 32 je usporiadaný medzi koncentrickou stenou 5 a valcovou časťou krytu 1 pričom vonkajší cirkulačný kanál 32 je prepojený s výstupom 4 ohriatej kvapaliny. V spodnej kónickej časti 2 nádrže je priestor na usadzovanie pevných nečistôt, ktoré sa oddeľujú z prúdu kvapaliny narážaním na prekážky a padajú do oblasti s najnižšou rýchlosťou prúdenia. Kónická časť 2 nádrže má prípojku na pripojenie vypúšťacieho ventila 7, ktorý slúži na odstránenie usadených nečistôt z ohrievača.
Ďalej elektrický ohrievač zahrňuje dutý vyhrievací modul 6 (vyobrazený na Obr. 3 a na Obr. 1) usporiadaný vo vnútornom cirkulačnom kanáli 31 (pozdĺž osi hornej valcovej časti nádrže na vodu). Vyhrievací modul 6 je vybavený pripojovacím hrdlom 61 s vonkajším závitom na vstup kvapaliny určenej na ohrev do ohrievača, priebežnou dutinou na vedenie a ohrev tejto kvapaliny a pripojovacím hrdlom 62 s vnútorným závitom na výstup ohriatej vody.
Dutý vyhrievací modul 6 je vodotesné spojený s nádržou ohrievača pomocou spojovacej matice 21, pripojovacieho hrdla 62 a O-krúžkov 23.
Dutý vyhrievací modul 6 a jeho prierez je vyobrazený na obr. 3. Na svojom vonkajšom povrchu má usporiadané plochy 64 ohraničené výstupkami 63. Na svojom vnútornom povrchu, v priebežnej dutine 65 má výhodne usporiadané rebrá 66 na zvýšenie plochy ohrevu.
SK 66-2022 U1
Koncentrická plastová stena 5 má na svojom vnútornom povrchu, smerujúcom do vnútorného cirkulačného kanála 31 usporiadané dvojice výstupkov 51, ktoré sú tvarované tak, aby medzi tieto výstupky 51 tvarovo zapadali výstupky 63 usporiadané na vonkajšom povrchu dutého vyhrievacieho modulu 6. Detail usporiadania je znázornený na obr. 4. Dvojice výstupkov 51, sú usporiadané na tvarové spojenie výstupkov 63, ktoré sú usporiadané na vonkajšom povrchu dutého vyhrievacieho modulu 6.
Po vložení dutého vyhrievacieho modulu 6 do vnútorného cirkulačného kanála 31 sa medzi plastovou koncentrickou stenou 5 a plochami 64 dutého vyhrievacieho modulu 6 vytvoria inštalačné medzery 19 na vloženie aspoň jednej PTC vykurovacie zostavy PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6. Uvedený príklad umožňuje použitie až šesť PTC vykurovacích zostáv PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6, počet zostáv nie je obmedzený týmto počtom (v iných uskutočneniach).
Každá PTC vykurovacia zostava PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 v predloženom technickom riešení zahrňuje dva elektrické vodiče (11,15), prvý elektrický vodič 11 a druhý elektrický vodič 15, ktoré sú pripojené k dvom protiľahlým povrchom PTC vrstvy 13. PTC vrstva 13 je zostavená z PTC doštičiek, pričom medzi PTC vrstvou 13 a každým elektrickým vodičom 11, 15 je na vylepšenie elektrickej a tepelnej vodivosti vložená grafitová podložka 12, 14. Podložka 12, 14 sa môže prilepiť elektricky vodivým lepidlom, jej úlohou je zabezpečiť čo najlepší kontakt medzi PTC vrstvoul3 a elektrickým vodičom 11,15, podložka 12,14 eliminuje prípadné nerovnosti na oboch materiáloch v mieste ich dotyku.
V predkladanom riešení je ako prvý elektrický vodič 11 použitá pružina, napríklad tvarovaný elektricky vodivý pružný pás. Prvý elektrický vodič 11 svojou pružnou časťou dosadá na koncentrickú stenu 5.
Medzi druhým elektrickým vodičom 15 a dutým vyhrievacím modulom 6 je aplikovaná elektricky izolačná fólia 16 (napríklad kaptonová fólia), ktorá tvorí izoláciu pre druhý elektrický vodič 15 a zároveň nebráni prenosu tepla z PTC vykurovacej zostavy na dutý vyhrievací modul 6.
Na vonkajších plochách 64 dutého vyhrievacieho modulu je usporiadaná aspoň jedna PTC vykurovacia zostava PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 generujúca teplo, pričom každá PTC vykurovacia zostava PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 zahrňuje pružný kovový elektrický vodič 11 na privedenie elektrického napätia a na pritlačenie PTC zostavy PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 ku koncentrickej stene 5 a tiež k vyhrievaciemu modulu 6.
V podstate nie je potrebné lisovanie alebo lepenie na zabezpečenie dobrého kontaktu všetkých vrstiev PTC vykurovacej zostavy PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 navzájom a tiež na zabezpečenie dobrého kontaktu s vyhrievacím modulom 6 a plastovou koncentrickou stenou 5.
Zároveň dvojica výstupkov 51 tvarovo spojená s výstupkom 63 je tvarovo spojená na izolovanie elektricky vodivých časti PTC vykurovacej zostavy PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6.
Po vložení PTC vykurovacej zostavy do inštalačnej medzery 19 v nej zostáva nevyplnený, voľný priestor, spravidla vyplnený vzduchom Na vylepšenie izolačných vlastností je vo výhodnom uskutočnení voľný priestor medzi prvým elektrickým vodičom 11 a koncentrickou stenou 5 a v inštalačnej medzere 19 vyplnený tepelne vodivou a súčasne elektricky izolačnou plniacou hmotou.
Ohrev kvapaliny sa uskutočňuje tak, že privedením napätia (vhodnej veľkosti a polarity) na elektrické kontakty 17,18 vodičov 11,15 PTC vykurovacej zostavy PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 sa generuje teplo v PTC vrstve a toto teplo je prenášané prostredníctvom dutého vyhrievacieho modulu 6 do kvapaliny vo vnútornom cirkulačnom kanáli 31. Rebrá 66 sú usporiadané na zväčšenie plochy ohrevu.
Čiastočne sa ohrieva aj plastová koncentrická stena 5 a toto teplo je odovzdávané kvapaline vo vonkajšom cirkulačnom kanáli 32. Generované teplo je teda využité v predkladanom riešení maximálne efektívne a ohrievaná kvapalina je zbavená pred výstupom z ohrievača pevných nečistôt.
Elektrický ohrievač je výhodne použitý ako elektrický záložný ohrievač v systémoch s tepelným čerpadlom, na ohrev menej čistej kvapaliny, prípadne aj s obsahom glykolu.
Na Obr. 5 je príkladná schéma Y-zapojenia trojfázového napätia na pripojovacie kontakty 17, 18 elektrických vodičov 11 a 15 PTC vykurovacích zostáv PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6. Fázové napätie L2 je pripojené na kontakty 17 prvého elektrického vodiča 11 vykurovacích zostáv PTC1 a PTC2, fázové napätie L3 je pripojené na kontakty 17 prvého elektrického vodiča 11 vykurovacích zostáv PTC3 a PTC4 a fázové napätie L1 je pripojené na kontakty 17 prvého elektrického vodiča 11 vykurovacích zostáv PTC5 a PTC 6. Kontakty 18 druhého elektrického vodiča 15 na všetkých vykurovacích zostavách PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 sú spojené s nulovým potenciálom.
Elektrické zapojenia môžu byť iné, podľa požiadaviek na vykurovací výkon.
Elektrický PTC ohrievač integruje funkciu filtra pevných nečistôt, pevné nečistoty sa oddeľujú z prúdu kvapaliny nárazmi na rebrá 66 usporiadané v priebežnej dutine 65 dutého vyhrievacieho modulu 6 a usadzujú sa v kónickej časti 2 nádrže. Na vypustenie nečistôt je k nádrži pripojený vypúšťací ventil 7.
SK 66-2022 U1
Príklad 2 (nevyobrazený)
V druhom uskutočnení technického riešenia je ako druhý elektrický vodič 15 využité elektricky vodivé teleso dutého vyhrievacieho modulu 6.
V tomto prípade PTC vykurovacia zostava PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6 zahrňuje prvý elektrický vodič 11, PTC vrstvu 13 a grafitové podložky 12,14 a vodivý povrch dutého vyhrievacieho modulu 6 ako druhý elektrický vodič 15.
Takéto usporiadanie je vhodné na použitie na použitie v prietokovom ohrievači čistej vody, keďže povinnou súčasťou prietokových ohrievačov je modul na meranie vodivosti vody a tiež ďalšie bezpečnostné opatrenia.
Elektrický PTC ohrievač na ohrev kvapalín podľa predloženého technického riešenia je určený na ohrev kvapalín cirkulujúcich najmä vo vykurovacích okruhoch obytných budov. PTC elektrické ohrievače v porovnaní so systémami založenými na ohreve pomocou odporových drôtov poskytujú veľa výhod a zjednodušujú riadenie ohrevu.

Claims (7)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Elektrický ohrievač kvapaliny, zahrňujúci plastovú nádobu na kvapalinu pozostávajúcu z hornej valcovej časti (1) a spodnej kónickej časti (2), navzájom vodotesné spojených, pričom vnútri plastovej nádoby je pevne usporiadaná v podstate valcová plastová koncentrická stena (5) definujúca vnútorný cirkulačný kanál (31) a vonkajší cirkulačný kanál (32), pričom vonkajší cirkulačný kanál (32) je prepojený s výstupom (4) ohriatej kvapaliny, vyhrievací modul (6), pričom vyhrievací modul (6) je vybavený pripojovacím hrdlom (61) na prívod kvapaliny určenej na ohrev, priebežnou dutinou (65) na vedenie kvapaliny určenej na ohrev a vonkajšími plochami (64), v y z n a č u j ú c i sa tým, že dutý vyhrievací modul (6) je usporiadaný vo vnútornom cirkulačnom kanáli (31), na vonkajších plochách (64) vyhrievacieho modulu (6) je usporiadaná aspoň jedna PTC vykurovacia zostava (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6), generujúca teplo, každá PTC vykurovacia zostava (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6) zahrňuje pružný kovový elektrický vodič (11) na privedenie elektrického napätia a na pritlačenie PTC vykurovacej zostavy ku koncentrickej stene (5) a k vyhrievaciemu modulu (6).
  2. 2. Elektrický ohrievač kvapaliny, podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že PTC vykurovacia zostava (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6) je zostavená ako vrstvená štruktúra z vrstiev prvého pružného elektrického vodiča (11), prvej grafitovej podložky (12), vrstvy PTC doštičiek (13), druhej grafitovej podložky (14), druhého elektrického vodiča (15) a elektrického izolantu (16).
  3. 3. Elektrický ohrievač kvapaliny, podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že PTC vykurovacia zostava (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6) je zostavená ako vrstvená štruktúra z vrstiev prvého pružného elektrického vodiča (11), prvej grafitovej podložky (12), PTC doštičiek (13) a druhej grafitovej podložky (14) a vyhrievací modul (6) je zapojený ako druhý elektrický vodič.
  4. 4. Elektrický ohrievač kvapaliny, podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že dutý vyhrievací modul (6) má na svojom vonkajšom povrchu usporiadané plochy (64) vymedzené výstupkami (63) a v priebežnej dutine (65) má usporiadané rebrá (66) na zvýšenie plochy ohrevu.
  5. 5. Elektrický ohrievač kvapaliny, podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že koncentrická plastová stena (5) má na svojom vnútornom povrchu, smerujúcom do vnútorného cirkulačného kanála (31) usporiadané dvojice výstupkov (51) na tvarové spojenie s výstupkami (63) ktoré sú usporiadané na vonkajšom povrchu dutého vyhrievacieho modulu (6).
  6. 6. Elektrický ohrievač kvapaliny, podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že medzi dutým vyhrievacím modulom (6) a plastovou koncentrickou stenou (5) sú usporiadané inštalačné medzery (19) na vloženie aspoň jednej PTC vykurovacie zostavy (PTC1, PTC2, PTC3, PTC4, PTC5, PTC6).
  7. 7. Elektrický ohrievač kvapaliny, podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že voľný priestor medzi prvým elektrickým vodičom (11) a koncentrickou stenou (5) v inštalačnej medzere (19) je vyplnený tepelne vodivou a elektricky izolačnou plniacou hmotou.
SK66-2022U 2022-06-06 2022-06-06 PTC elektrický ohrievač SK9684Y1 (sk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK66-2022U SK9684Y1 (sk) 2022-06-06 2022-06-06 PTC elektrický ohrievač
CN202310516634.1A CN117190495A (zh) 2022-06-06 2023-05-09 电液体加热器
EP23176250.1A EP4290155A1 (en) 2022-06-06 2023-05-31 Ptc electric heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK66-2022U SK9684Y1 (sk) 2022-06-06 2022-06-06 PTC elektrický ohrievač

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK662022U1 true SK662022U1 (sk) 2022-09-28
SK9684Y1 SK9684Y1 (sk) 2023-01-25

Family

ID=83398146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK66-2022U SK9684Y1 (sk) 2022-06-06 2022-06-06 PTC elektrický ohrievač

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4290155A1 (sk)
CN (1) CN117190495A (sk)
SK (1) SK9684Y1 (sk)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6508208B1 (en) * 2001-08-15 2003-01-21 Charles J. Frasure Water heater with arrangement for preventing substantial accumulation of sediment and method of operating same
CN101619889A (zh) * 2009-08-17 2010-01-06 王建滨 即热式电热水器
CN105318551A (zh) * 2014-06-03 2016-02-10 上海帕克热敏陶瓷有限公司 一种新型即热式ptc液体加热器
WO2019079302A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-25 Tom Richards, Inc. HEAT TRANSFER ASSEMBLY
DE102018220333B4 (de) * 2018-11-27 2022-11-24 Eberspächer Catem Gmbh & Co. Kg Elektrische Heizvorrichtung
CN209689202U (zh) 2019-03-25 2019-11-26 上海荣威塑胶工业有限公司 Ptc液体加热装置
CN210267475U (zh) 2019-05-08 2020-04-07 李庆院 Ptc液体加热器
EP3869118A1 (en) 2020-02-24 2021-08-25 Vaillant GmbH Electric water heater
SK8995Y1 (sk) 2020-05-12 2021-01-27 Protherm Production S R O Elektrický ohrievač vody

Also Published As

Publication number Publication date
CN117190495A (zh) 2023-12-08
SK9684Y1 (sk) 2023-01-25
EP4290155A1 (en) 2023-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9902284B2 (en) Heating and cooling apparatus for a battery
JP5827873B2 (ja) パワー半導体システム
WO2016091133A1 (zh) 电发热部件的热管理装置
CN111834692A (zh) 电池组和这种电池组的应用
US20170223776A1 (en) Electric heating device and preparation method therefor
CN107732359A (zh) 基于半导体制冷技术的电动汽车动力电池热管理装置
CN105161791B (zh) 电池模组
SK662022U1 (sk) PTC elektrický ohrievač
CN111765642A (zh) 混合供电式电热水器及其控制方法
CN209312969U (zh) 具有加热功能的冷却板组件及电池模组
CN210624882U (zh) 即热式电热水器
CN206797065U (zh) 新能源电动汽车空调用ptc电加热器
CN109028553A (zh) 一种ptc加热器
CN111765645B (zh) 复合供电式电热水器及其控制方法
CN111765647B (zh) 蓄电式热水器及其控制方法
CN210128502U (zh) 电热水器
CN111765620B (zh) 电热水器及其控制方法
CN209299169U (zh) 一种高效节能的变频器
KR101496880B1 (ko) 슬림형 트윈냉온수생성모듈을 통한 스마트 무결로형냉온수매트장치
CN111586907A (zh) 加热器组件和ptc加热器
CN109788584A (zh) 一种ptc加热器
CN111765621A (zh) 蓄电模块及电热水器
CN111765623A (zh) 即热式电热水器及其控制方法
CN210624881U (zh) 蓄电模块及电热水器
CN212324394U (zh) 加热器组件和ptc加热器