DE102008044280A1 - House area heater - Google Patents
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- F24H2250/08—Induction
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hausbereich-Durchlauferhitzer mit einer Leitung (1) zum Durchleiten eines strömungsfähigen Mediums (M) und mit einer Heizeinrichtung (5, 6; 5, 6*) zum Erwärmen des Mediums (M), wobei die Heizeinrichtung (5, 6; 5, 6*) als eine induktive Heizeinrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes eine Spule (5) und mindestens einen Heizkörper (6; 6*) mit einem ferromagnetischen Material, welches durch das magnetische Wechselfeld erwärmbar ist, aufweist und wobei die Leitung (1) den mindestens einen Heizkörper (6; 6*) aufweist. Ein solcher Hausbereich-Durchlauferhitzer ist insbesondere einsetzbar in einem Haushaltsgerät wie einem Warmwasser-Durchlauferhitzer, einer Waschmaschine, einem Wäschetrockner, einem Waschtrockner oder einer Spülmaschine.The invention relates to a home-range instantaneous water heater with a line (1) for passing a flowable medium (M) and with a heating device (5, 6, 5, 6 *) for heating the medium (M), wherein the heating device (5 , 6, 5, 6 *) as an inductive heating device for generating an alternating magnetic field, a coil (5) and at least one heating element (6, 6 *) with a ferromagnetic material which is heated by the alternating magnetic field, and wherein the conduit (1) having at least one radiator (6, 6 *). Such a home-range instantaneous water heater can be used in particular in a household appliance such as a hot water instantaneous water heater, a washing machine, a tumble dryer, a washer-dryer or a dishwasher.
Description
Die Erfindung betrifft einen Hausbereich-Durchlauferhitzer zum Durchleiten eines strömungsfähigen Mediums und mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen des Mediums sowie ein Haushaltsgerät mit einem solchen Hausbereich-Durchlauferhitzer.The The invention relates to a home-range instantaneous water heater for passing a flowable medium and with a heater for heating the medium and a household appliance with such a house area water heater.
Zur Erwärmung von Luft, Lauge oder Wasser ist im Haushaltsbereich allgemein bekannt, Durchlauferhitzer bereitzustellen, welche eine Leitung zum Durchleiten eines strömungsfähigen Mediums und eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Mediums aufweisen. Beispielsweise kann die Heizeinrichtung aus einem Brenner bestehen, welcher mit einer gasgestützten Flamme die Leitung und darüber das strömungsfähige Medium erhitzt. Ebenfalls bekannt ist der Einsatz einer Heizeinrichtung in Form eines stromdurchflossenen Widerstandsdrahts, welcher sich erwärmt und die von dem Widerstandsdraht umwickelte Leitung und darüber das darin befindliche Medium erhitzt.to Heating of air, lye or water is in the household sector generally known to provide flow heaters, which a Line for passing a flowable Medium and a heater for heating the medium. For example, the heater may consist of a burner, which with a gas-assisted flame the pipe and above heated the fluid medium. Also known is the use of a heater in the form a current-carrying resistance wire which heats up and the wire wrapped by the resistance wire and above the medium contained therein heated.
Im Haushaltsbereich sind verschiedenartige Geräte bekannt, welche einen Hausbereich-Durchlauferhitzer aufweisen, der auf Grundlage einer solchen Technik das strömungsfähige Medium erwärmt bzw. erhitzt.in the Household area various devices are known which have a home-range instantaneous water heater based on Such a technique, the fluid medium heated or heated.
Allgemein
bekannt sind aus
Ebenfalls allgemein bekannt ist der Einsatz von Induktionsheizungen in Herden zum Erwärmen von Kochgut.Also well known is the use of induction heaters in herds for heating food.
Im Bereich der Haustechnik ist zur physikalischen ”Wasserentkalkung” außerdem bekannt, durch magnetische Wechselfelder eine Umwandlung von im Wasser enthaltenen ”Kalk” in eine Kalkform zu bewirken, welche sich nicht in Leitungen absetzt.in the Domestic engineering is also used for physical "water descaling" known, by alternating magnetic fields, a conversion of im Water contained "lime" in a lime form cause, which does not settle in lines.
Allgemein bekannt aus dem Anlagenbau sind außerdem Induktionsöfen zur Erwärmung von Metallen.Generally Also known from plant construction are induction furnaces for heating metals.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hausbereich-Durchlauferhitzer bereitzustellen, welcher besonders zuverlässig, sicher und energiesparend betreibbar ist.It The object of the present invention is a home-range instantaneous water heater to provide which is particularly reliable, safe and is energy-saving operable.
Diese Aufgabe wird mittels eines Hausbereich-Durchlauferhitzers und eines Haushaltsgeräts nach dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.These Task is performed by means of a house area water heater and a Household appliance according to the respective independent Claim solved. Preferred embodiments are in particular the dependent claims removable.
Der Hausbereich-Durchlauferhitzer weist eine Leitung mit mindestens einem Strömungskanal zum Durchleiten eines strömungsfähigen Mediums (Flüssigkeit und/oder Gas) auf, als auch eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Mediums, wobei die Heizeinrichtung als zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes eine Spule und ferner mindestens einen durch das magnetische Wechselfeld erwärmbaren Heizkörper aufweist.Of the House area water heater has a pipe with at least a flow channel for passing a flowable Medium (liquid and / or gas) on, as well as a heater for heating the medium, wherein the heating device as for generating an alternating magnetic field, a coil and further at least one heatable by the alternating magnetic field Radiator has.
Eine solche Anordnung nutzt somit aus, dass eine primäre Energie, welche durch die Spule als einer Primär-Wicklung bereitgestellt wird, durch magnetische Induktion in dem sekundärseitig angebrachten Heizkörper übertragen wird. Unter Ausnutzung des Transformator- oder des Wirbelstrom-Prinzips wird in den Heizkörpern entsprechend Wärme erzeugt und von diesen an das benachbarte Medium übertragen. Durch die induktive Leistungsübertragung von der Spule auf den Heizkörper kann eine Verlustleistung gering gehalten werden, wodurch sich ein solcher Durchlauferhitzer energiesparend betreiben lässt.A such arrangement thus exploits that a primary energy, which is provided by the coil as a primary winding is, by magnetic induction in the secondary side attached radiator is transferred. Under Exploitation of the transformer or the eddy current principle is generated in the radiators according to heat and transferred from these to the adjacent medium. By the inductive power transmission from the coil to the Radiator, a power loss can be kept low, whereby operate such a water heater energy-saving leaves.
Die primäre Energiequelle (Spule) und der oder die Heizkörper sind elektrisch voneinander getrennt (galvanisch getrennt) so dass auf Kontakte und Kabel für die Übertragung von Strom bis in den zu erwärmenden Bereich verzichtet werden kann. Dadurch wird eine preisgünstige und korrosionsunanfälligere Bauweise erreicht. Besonders vorteilhaft ist, dass elektrische Komponenten weitab von jeglichen flüssigkeitsführenden Komponenten angeordnet sind und dadurch ein Berührungsschutz von spannungsführenden Teilen gewährleistet ist, was die Betriebssicherheit erhöht. Ein weiterer Vorteil ist die mögliche Umwandlung des im Wasser enthaltenen ”Kalks” in eine Kalkform, welche sich nicht mehr an Geräteoberflächen, wie z. B. Heizkörpern, anlagert, was die Zuverlässigkeit weiter erhöht.The primary source of energy (coil) and the radiator (s) are electrically isolated from each other (galvanically isolated) so that on contacts and cables for the transmission of Electricity to be dispensed into the area to be heated can. This will be a cheaper and less susceptible to corrosion Construction achieved. It is particularly advantageous that electrical components far from any fluid-carrying components are arranged and thereby a contact protection of live Parts is guaranteed, which increases the reliability. Another advantage is the possible conversion of the im Water contained "lime" in a lime form, which no longer on device surfaces, such. B. Radiators, attaches what the reliability further increased.
Ein solcher Hausbereich-Durchlauferhitzer ist insbesondere einsetzbar in einem Haushaltsgerät wie einem Warmwasser-Durchlauferhitzer, einer Waschmaschine, einem Wäschetrockner, einem Waschtrockner oder einer Spülmaschine. Prinzipiell kann ein solcher Hausbereich-Durchlauferhitzer aber auch Haushaltsinstallationen wie Heizungen oder den Sanitärbereich betreffen.Such a home-range instantaneous water heater is particularly useful in a household appliance such as a hot water instantaneous water heater, a washing machine, a tumble dryer, a Washer dryer or a dishwasher. In principle, such a domestic hot water heater but also household installations such as heating or sanitary concern.
Zur besonders verlustarmen Energieübertragung auf den oder die Heizkörper wird die Spule mittels eines Resonanzwandlers betrieben oder stellt einen Teil davon dar.to particularly low-loss energy transfer to or The radiator becomes the coil by means of a resonant converter operated or represents a part of it.
Der mindestens eine Heizkörper kann in den mindestens einen Strömungskanal eingebracht sein, da sich so auf konstruktiv einfache Weise eine großflächige Kontaktfläche mit dem Strömungsmedium erreichen lässt. Dazu kann der mindestens eine Heizkörper insbesondere eine Vielzahl von Einzelheizkörpern aufweisen, welche vorteilhafterweise einen genügenden Zwischenraum für das Strömungsmedium lassen. Entsprechend ist das Verhältnis der Oberfläche, welche mit dem zu erwärmenden Medium in Kontakt steht, und dem inneren Volumen des Heizkörpers, einstellbar, um eine hohe Wärmeübertragungsrate und damit eine geringe Ansprechzeit zu erlangen. Besonders bevorzugt werden Einzelheizkörper mit kugelförmiger Grundform, da diese ein Raumvolumen und zwischen den Kugeln ein Durchtrittsvolumen für das Medium in besonders vorteilhafter Ausgestaltung ermöglichen. Außerdem weisen Kugeln eine relativ glatte und wirbelhemmende Oberfläche auf.Of the at least one radiator can in the at least one Flow channel be introduced as so constructive simple way a large area of contact can reach with the flow medium. To the at least one radiator can in particular be a plurality of individual radiators, which advantageously leave a sufficient space for the flow medium. Accordingly, the ratio of the surface, which is in contact with the medium to be heated, and the internal volume of the radiator, adjustable to a high heat transfer rate and thus a to get low response time. Particular preference is given to individual heaters with spherical basic shape, since these have a volume of space and between the balls a passage volume for the medium allow in a particularly advantageous embodiment. Furthermore balls have a relatively smooth and vortex-inhibiting surface on.
Zur Erwärmung auf Basis des Wirbelstrom-Prinzips kann der mindestens eine Heizkörper einen elektrisch leitfähigen Einzelheizkörper aufweisen. Zur besonders hohen Energieabsorption kann der Einzelheizkörper ein ferromagnetisches Material aufweisen, vorzugsweise auf Eisenbasis (Ferrit, Stahl usw.).to Warming based on the eddy current principle, the at least a radiator an electrically conductive single radiator exhibit. For particularly high energy absorption of the single heater comprise a ferromagnetic material, preferably iron-based (Ferrite, steel, etc.).
Zur Realisierung einer transformatorischen Kopplung, die einer induktiven Kopplung zwischen einem trennbaren Primärteil und Sekundärteil eines Transformators entspricht, kann der mindestens eine Heizkörper mindestens eine Sekundärwicklung (”Sekundärspule”) aufweisen, insbesondere eine kurzgeschlossene Sekundärwicklung. Durch das von der Spule (”Primärspule”) erzeugte magnetische Wechselfeld wird in der Sekundärspule, deren Wicklung ein oder mehrere Windungen aufweisen kann, ein Strom erzeugt, der aufgrund des Kurzschlusses in Wärme umgewandelt wird. Insbesondere hierbei ist ein Resonanzwandler vorteilhaft einsetzbar. Zur besonders effektiven Wärmeerzeugung weist die Sekundärspule einen Widerstandsheizdraht als Wicklungsdraht auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Spule mit Heizwiderständen als Last versehen sein. Der Heizkörper kann mehrere Einzelheizkörper mit jeweils einer Sekundärspule oder mehreren Sekundärspulen aufweisen.to Realization of a transformer coupling that is an inductive Coupling between a separable primary section and secondary section a transformer, the at least one radiator at least one secondary winding ("secondary coil") have, in particular a short-circuited secondary winding. By that of the coil ("primary coil") generated alternating magnetic field is in the secondary coil, whose winding may have one or more turns, a current generated, which is converted into heat due to the short circuit becomes. In particular, in this case, a resonant converter is advantageously used. For particularly effective heat generation, the secondary coil a resistance heating wire as a winding wire. Alternatively or In addition, the coil with heating resistors be provided as a load. The radiator can have several individual radiators each with one secondary coil or more secondary coils exhibit.
Zur effektiven Leistungsaufnahme kann der mindestens eine Heizkörper einen Spulenkern aus einem ferrithaltigen Material aufweisen, z. B. in Form eines Schalenkerns.to Effective power consumption can be the at least one radiator have a coil core of a ferrite-containing material, for. B. in the form of a shell core.
Die Spule zur Erzeugung des magnetischen Wechselfelds kann zur einfachen Herstellung und Erlangung einer hohen Zuverlässigkeit außerhalb einer Wandung der Leitung angeordnet sein. Damit der Strömungskanal nicht oder zumindest nicht Wesentlich zur Erwärmung des Heizkörpers durch die Wandung abgeschirmt wird, ist die Wandung vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise oder bereichsweise frei von einem elektrisch leitenden Material ausgebildet, z. B. aus Kunststoff ausgebildet. Dadurch kann das magnetische Wechselfeld im Wesentlichen ungestört in den Strömungsbereich mit dem zumindest einen sich darin befindlichen Heizkörper eindringen.The Coil for generating the alternating magnetic field can be for easy Producing and obtaining a high reliability outside be arranged a wall of the conduit. So that the flow channel not or at least not essential to warm the Radiator is shielded by the wall is the Wall advantageously at least partially or in regions formed free of an electrically conductive material, for. B. made of plastic. This allows the alternating magnetic field essentially undisturbed in the flow area with the at least one radiator located therein penetration.
Gemäß einer weiteren, aber auch kombinierbaren Ausführungsform ist der mindestens eine Heizkörper zumindest teilweise als ein Bestandteil der Wandung ausgebildet. In diesem Sinne können natürlich auch mehrere voneinander beabstandete Wandungsabschnitte einer Wandung der Leitung als solche Heizkörper ausgebildet sein, also elektrisch leitendes, insbesondere metallisches, speziell ferromagnetisches, Material aufweisen. Vorteilhaft bei solchen Anordnungen ist eine außenseitige thermische Abschirmung, so dass die in den Wandungsbereichen der Leitung entstehende Wärme vorzugsweise nur in Richtung des von der Leitung durchströmten Mediums abgegeben wird. Die Wan dung kann auch sich erwärmende, in den mindestens einen Strömungskanal ragende Wärmeübertragungselemente wie Längsrippen usw. aufweisen.According to one another, but also combinable embodiment the at least one radiator at least partially as formed a part of the wall. In this sense can Of course, a plurality of spaced apart wall sections a wall of the conduit designed as such radiator be, so electrically conductive, especially metallic, especially ferromagnetic material. Advantageous in such arrangements is an outside thermal shield, so that the Heat generated in the wall regions of the pipe preferably only in the direction of the medium flowed through by the conduit is delivered. The wall can also be warming, in the at least one flow channel projecting heat transfer elements such as Longitudinal ribs, etc. have.
Das Medium kann insbesondere Luft, Wasser oder eine Lauge aufweisen, wie es als Nutzmedium oder als Wärmeträger im Haushalt eingesetzt wird.The Medium may in particular comprise air, water or a lye, as it is as a working medium or as a heat transfer medium in Household is used.
Insbesondere, wenn der mindestens eine Heizkörper in Kontakt mit Feuchtigkeit gelangen kann, insbesondere also innerhalb des Strömungsbereichs des Mediums angeordnet ist, weist er vorteilhaft einen Korrosionsschutz auf. Ein Korrosionsschutz ist insbesondere zweckmäßig, da ferromagnetische Materialien zum Oxidieren bzw. „Rosten” neigen. Insbesondere bei von Wasser oder einer Lauge als dem Medium durchströmten Leitungen ist daher eine Beschichtung auf der Außenseite der Heizkörper mit einem Korrosionsschutz vorteilhaft. Alternativ oder zusätzlich können mindestens dem Strömungsmedium ausgesetzte Bereiche des Heizkörpers aus einem rostfreien Material bestehen.Especially, if the at least one radiator in contact with moisture can reach, especially within the flow area of the medium, it advantageously has a corrosion protection on. Corrosion protection is particularly expedient since ferromagnetic materials tend to oxidize or "rust". In particular, when flowed through by water or a brine as the medium Lines is therefore a coating on the outside the radiator with a corrosion protection advantageous. alternative or additionally, at least the flow medium exposed areas of the radiator of a stainless Material exist.
Bei einem besonders bevorzugten derartigen Hausbereich-Durchlauferhitzer ist die Leitung rohrförmig ausgestaltet und außenseitig mit einer Induktorspule als der Spule umwickelt, und ein Heizbereich mit dem mindestens einen Heizkörper ist innerhalb des von der Spule umwickelten Bereichs in der Wandung und/oder in dem mindestens einen Strömungskanal ausgebildet.In a particularly preferred such domestic hot water heater, the pipe is tubular and outside with an In a heating coil with the at least one heating element is formed within the coil-wrapped region in the wall and / or in the at least one flow channel.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei sind zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In The following figures illustrate the invention with reference to exemplary embodiments described in more detail schematically. Here are for clarity identical or equivalent elements with the same reference numerals Mistake.
Der
anhand
In
dem Strömungskanal
Eine
Steuereinrichtung
Vorzugsweise
sind die einzelnen Heizkörper
Zum
Anschließen der Leitung
Der
Durchlauferhitzer
Anstelle
einer Vielzahl kugelförmiger Heizkörper befindet
sich bei dieser Ausführungsform nun sich längs
durch den Strömungskanal
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.Of course the present invention is not limited to the embodiments shown.
So
sind die verschiedenen Ausführungsformen auch kombinierbar
ausgestaltet. Beispielswiese können eine Vielzahl von einzelnen
Heizkörpern nach
Die
beispielhaft dargestellten Einzelheizkörper aus
Gemäß einer
alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltung, welche prinzipiell
auch kombinierbar mit den beiden beschriebenen Ausführungsformen
ausgestaltbar ist, kann auch die Wandung oder mindestens ein Abschnitt
der Wandung als der Heizkörper ausgestaltet sein. Dazu
weist die Wandung
Während
vorstehend eine Anordnung aus einem zylinderförmigen Rohr
als der Wandung mit einer diese Anordnung umwickelnden Spule beschrieben
ist, sind prinzipiell auch anders dimensionierte Ausgestaltungen
möglich. Anstelle eines kreisförmigen Rohrs kann
auch ein eckiges, elliptisches oder anderweitig geformtes Leitungssystem
verwendet werden. Auch muss die Spule nicht zwingend um die Leitung
Auch können die Spulen und Spulenkerne anders ausgestaltet sein, z. B. mit einem anderen Material als einem Ferriten für einen Spulenkern.Also the coils and coil cores can be configured differently, z. B. with a material other than a ferrites for a coil core.
Alternativ zu einer Korrosionsbeschichtung kann bereits das Grundmaterial korrosionsfest sein, z. B. rostfreier Stahl, und es kann so auf eine Beschichtung verzichtet werden.alternative To a corrosion coating can already corrosion the base material be, z. As stainless steel, and it can be applied to a coating be waived.
- 11
- Heizeinrichtungheater
- 22
- Wandungwall
- 33
- Strömungskanalflow channel
- 44
- Flanschflange
- 55
- SpuleKitchen sink
- 6, 6*6 6 *
- Heizkörperradiator
- 77
- Temperatursensortemperature sensor
- 88th
- Steuereinrichtungcontrol device
- 99
- StromversorgungsanschlussPower connector
- 1010
- SpulenanschlussleitungCoil cord
- 1111
- Signalleitungsignal line
- 1212
- Korrosionsschutzcorrosion protection
- 1313
- Rohrstutzenpipe socket
- 1414
- ferrithaltiger Körperferrite tiger body
- 1515
- Sekundärwicklungsecondary winding
- 1616
- DurchlauferhitzerHeater
- 1717
- DurchlauferhitzerHeater
- 1818
- Hohlraumcavity
- 1919
- Einzelheizkörpersingle radiator
- HH
- WäschetrocknungsgerätLaundry drying device
- MM
- strömungsfähiges Mediumflowable medium
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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