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DE10245824B3 - Elektrischer Durchlauferhitzer mit Ultraschallschwinger - Google Patents

Elektrischer Durchlauferhitzer mit Ultraschallschwinger Download PDF

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DE10245824B3
DE10245824B3 DE2002145824 DE10245824A DE10245824B3 DE 10245824 B3 DE10245824 B3 DE 10245824B3 DE 2002145824 DE2002145824 DE 2002145824 DE 10245824 A DE10245824 A DE 10245824A DE 10245824 B3 DE10245824 B3 DE 10245824B3
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Germany
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water
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wall
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Bernd Dr. Fränzel
Siegmund Kramer
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/0042Cleaning arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00Apparatus for making beverages
    • A47J31/44Parts or details or accessories of beverage-making apparatus
    • A47J31/54Water boiling vessels in beverage making machines
    • A47J31/542Continuous-flow heaters
    • AHUMAN NECESSITIES
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Abstract

Es wird ein Durchlauferhitzer vorgeschlagen mit einem Wasserbehälter (10), in dem eine Heizkammer (11) mit einem Heizelement (20) zum Erhitzen des durch die Heizkammer (11) fließenden Wassers ausgebildet ist, sowie mit einem Ultraschallschwinger (30) als Einrichtung zur Vermeidung von Kesselsteinablagerungen. Der Wasserbehälter (10) weist dabei eine Deckfläche (12) zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers (30) auf.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlauferhitzer mit Ultraschallschwinger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 29 19 110 A1 ist eine Kaffeemaschine mit einem Wasserbehälter und einer Heizeinrichtung bekannt, wobei in dem Wasserbehälter über einen Zulauf Wasser eingespeist und über eine Brühleitung Heißwasser zu einer Brüheinheit geleitet wird. Die Kaffeemaschine ist ferner mit einem Ultraschallschwinger ausgerüstet, der an oder in dem Wasserbehälter oder an einem mit dem Wasserbehälter fest verbundenen Teil angeordnet ist. Der Ultraschallschwinger befindet sich dabei beabstandet von der Heizeinrichtung im Innern des Wasserbehälters.
  • Ein elektrischer Durchlauferhitzer zur Verwendung in Heißgetränkezubereitungsgeräten mit einem Dickfilm-Heizelement ist aus der WO 01/56 440 A2 bekannt. Der Durchlauferhitzer besteht aus einem aus Kunststoff hergestellten Grundkörper mit einem Wassereinlass und einem Wasserauslass, der eine flach ausgebildete Heizkammer in Form eines Quaders bildet. Die Heizkammer ist mit einem Dickfilm-Heizelement ausgerüstet, das einen mit einer elektrischen Isolation beschichteten metallischen Träger mit Heizleiterbahnen aufweist, wobei die Heizleiterbahnen auf der elektrischen Isolation in Dickfilmtechnik aufgebracht sind. Die Heizleiterbahnen sind in verschiedene Konfigurationen zusammenschaltbar, wodurch die gewünschte Heizleistung einstellbar ist. Das Dickfilm-Heizelement erstreckt sich mit seiner Großfläche über die Fläche des Grundkörpers, so dass der Träger des Dickfilm-Heizelements eine Wandung der wasserführenden Heizkammer ausbildet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effiziente Ankopplung eines Ultraschallschwingers an einen Durchlauferhitzer zu schaffen.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Durchlauferhitzer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch, dass der Wasserbehälter mindestens eine Deckfläche aufweist, an die der Ultraschallschwinger ankoppelbar ist.
  • Durch die flächige Ausbildung des Wasserbehälters für die wasserführende Heizkammer ist eine einfache und wirkungsvolle Ankopplung des Ultraschallschwingers möglich.
  • Mit der Deckfläche zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers werden an der Heizkammer geometrische Verhältnisse geschaffen, die es ermöglichen, den im Wesentlichen zweidimensionalen/plattenförmigen Ultraschallschwinger ganzflächig an der Heizkammer zu befestigen.
  • Als zweckmäßig hat sich herausgestellt, dass die Oberfläche zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers dem Heizelement gegenüberliegend am Wasserbehälter angeordnet ist. Der Wasserbehälter wird dabei von einem kastenförmigen Grundkörper mit einer Deckplatte und einer umlaufenden Wand gebildet, wobei von der Deckplatte die Deckfläche zum Ankoppeln des Ultraschallschwinger gebildet wird. Durch die Befestigung des Ultraschallschwingers auf der Deckplatte ist es möglich, dass die Ultraschallschwingungen im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt und in die Tiefe der wasserführenden Heizkammer und damit in den Erhitzungsbereich voll auf das Volumen des Wassers und auf die Innenwände der Heizkammer einwirken können. Damit kann der Ultraschall seine verkalkungsvermeidende und/oder entkalkende Wirkung optimal entfalten.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, wenn zwischen Deckfläche und Heizelement ein Abstand derart realisiert ist, dass eine ausreichende thermische Entkopplung des Ultraschallschwingers möglich ist.
  • Die genannten Vorteile lassen sich besonderes einfach erreichen, wenn als Heizelement ein Dickschicht-Heizelement verwendet wird. Dadurch wird die Voraussetzung geschaffen, den Wasserbehälter konstruktiv besonders geeignet für die Ankopplung eines Ultraschallschwingers zu gestalten.
  • Damit der Ultraschallschwinger frei schwingen kann und ein Einkoppeln der Ultraschallenergie in die Wand des Wasserbehälters vermieden wird, ist es vorteilhaft, wenn die flächenhafte Ausdehnung und/oder der Montageort des Ultraschallschwingers derart ausgeführt ist, dass zum äußeren Rand der Wand des Wasserbehälters hin ein Abstand besteht, der größer ist als die Stärke der Wand des Wasserbehälters.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer und 2 eine Draufsicht auf den Durchlauferhitzer nach 1.
  • Der Durchlauferhitzer weist einen Wasserbehälter 10 mit einer Heizkammer 11 und einem elektrischen Heizelement 20 sowie einen Ultraschallschwinger 30 auf. Der Wasserbehälter 10 ist beispielsweise quaderförmig ausgeführt und hat einen kastenförmigen Grundkörper mit einer Deckplatte 18 und mit einer umlaufenden Wand 13. Die Deckplatte 18 weist eine nach außen weisende Deckfläche 12 auf, die eine geschlossene Großfläche des Grundkörpers bildet, der aufgrund der kastenförmigen Ausführung des Wasserbehälters 10 eine offene Großfläche gegenüber liegt. Die den Ultraschallschwinger 30 tragende Deckplatte 18 ist beispielsweise aus akustischen Gründen aus Metall ausgeführt. Zum Schutz des Heizelements 20 und aus Sicherheitsgründen ist an der offenen Großfläche der kastenförmige Grundkörper des Wasserbehälters 10 mit einem Deckel 17 verschlossen.
  • Die Wand 13 weist an der Innenfläche einen umlaufenden Absatz 14 auf, auf dessen Funktion später eingegangen wird. An der Wand 13 ist beispielsweise ferner ein Wassereinlass 15 für Kaltwasser und ein Wasserauslass 16 für Heißwasser 14 angeordnet. Die Wand 13 ist beispielsweise aus thermisch beständigem Kunststoff hergestellt, wobei ein Spritzgussvertahren als Herstellungsverfahren zweckmäßig ist. Durch die Herstellung als Spritzgussteil lässt sich die Wand 13 einstöckig ausführen, wobei der Wassereinlass 15 und der Wasserauslass 16 sowie zusätzliche, nicht dargestellte Funktionselemente zur Optimierung der Wasserführung und Wasserförderung angeformt sein können. Außerdem lässt sich die aus Metall bestehende Deckplatte 18 durch Spritzgießen einfach mit der Wand 13 verbinden. Durch die aus Kunststoff ausgeführte Wand 13 werden außerdem Heizelement 20 und Deckfläche 12 thermisch entkoppelt. Es ist aber auch denkbar, die Deckplatte 18 ebenfalls aus Kunststoff auszubilden, wobei dann Deckplatte 18 und Wand 13 zweckmäßigerweise zusammen als einstückiges Spritzgussteil hergestellt werden.
  • Das Heizelement 20 ist ein an sich bekanntes Dickschicht-Heizelement. Dickschicht-Heizelemente sind im Wesentlichen flächenhaft (plan oder regelmäßig gekrümmt) ausgeführt. Das Dickschicht-Heizelement 20 weist einen mit einer nicht dargestellten elektrischen Isolation beschichteten metallischen Träger 21 mit Heizleiterbahnen 22 auf, wobei die Heizleiterbahnen 22 auf die elektrische Isolation in Dickfilmtechnik aufgebracht sind. Die Heizleiterbahnen 22 sind mit Anschlusskontakten 23 versehen, die beispielsweise durch die Wand 13 hindurch nach außen geführt sind (2). Die Anschlusskontakte 23 werden mit einem elektrischen Anschluss kontaktiert, der die Betriebsspannung für das Heizelement 20 liefert. Bestimmend für die Ausbildung des Dickschicht-Heizelements 20 sind im Wesentlichen funktionelle bzw. anwendungstechnische Forderungen von Seite der jeweiligen Funktionsbaugruppe, in der ein solches Heizelement eingesetzt werden soll.
  • Die flächenhafte Ausdehnung des Trägers 21 des Heizelements 20 entspricht im Wesentlichen der offenen Großfläche des Grundkörpers des Wasserbehälters 10. Der Träger 21 wird in die offene Großfläche eingesetzt, wobei die Seite des Trägers 21 mit den aufgebrachten Heizleiterbahnen 22 der Heizkammer 11 abgewandt ist. Der Träger 21 liegt dabei auf dem Absatz 14 auf, wobei zwischen Träger 21 und Absatz 19 beispielsweise eine nicht dargestellte Dichtung angeordnet ist, die die wasserführende Heizkammer 11 gegenüber der offenen Seite des Grundkörpers abdichtet. Dadurch bildet der Träger 21 des Dickschicht-Heizelements 20 eine der Deckfläche 12 gegenüberliegende Wand der Heizkammer 11. Darüber hinaus ist es aber auch denkbar, das Dickschicht-Heizelement 20 auf eine Fläche des Wasserbehälters 10 mittels anderer geeigneter Verfahren aufzubringen. Das Layout der Heizleiterbahnen 22 des Dickschicht-Heizelements 20 ist nahezu beliebig gestaltbar. Dadurch kann die Form eines mit einem derartigen Dickschicht-Heizelement 20 ausgestatteten Wasserbehälters 10 sehr freizügig gestaltet werden.
  • Der Ultraschallschwinger 30 ist an der Deckfläche 12 beispielsweise mittels eines geeigneten Klebers befestigt. Die thermische Belastung des Ultraschallschwingers 30 und der Klebestelle ist dabei niedrig zu halten. Daher sind zwecks thermischer Entkopplung die Flächen der wasserführenden Heizkammer 11, die einerseits den Ultraschallschwinger 30 und andererseits das Heizelement 20 tragen, mit möglichst großem Abstand voneinander anzuordnen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies die sich gegenüberliegenden Deckfläche 12 des quaderförmigen Wasserbehälters 10 und der Träger 21 des Dickschicht-Heizelements 20. Es ist aber auch möglich, zwei Stirnflächen eines Zylinders zu nutzen, wobei die eine Stirnfläche als Befestigungsfläche für den Ultraschallschwinger 30 und die andere Stirnfläche als Träger 21 für das Dickschicht-Heizelement 20 genutzt wird.
  • Als zweckmäßig hat sich herausgestellt, dass die flächenhafte Ausdehnung und/oder der Montageort des Ultraschallschwingers 30 derart ausgeführt ist, dass zum äußeren Rand der Wand 13 des Wasserbehälters 10 hin ein Abstand X besteht, der größer ist als die Stärke der Wand 13 (2). Dadurch soll vermieden werden, dass der Ultraschallschwinger 30 die Schallwellen in die Wand 13 einkoppelt, die sonst dort zu stark gedämpft würden.
  • Der Durchlauferhitzer findet beispielsweise Verwendung in Kaffeemaschinen oder anderen Geräten mit elektrischen Durchlauferhitzern einschließlich für die Warmwasserversorgung für Haushalt und Gewerbe. Bei Verwendung in Kaffeemaschinen ist der Wassereinlass 15 an eine Wasserleitung oder an einen Wasservorratsbehälter angeschlossen. Der Wasserauslass 16 führt mit einer Auslaufleitung zu einer Brüheinheit.
  • 10
    Wasserbehälter
    11
    Heizkammer
    12
    Deckfläche
    13
    Wand
    14
    Absatz
    15
    Wassereinlass
    16
    Wasserauslass
    17
    Deckel
    18
    Deckplatte
    20
    Heizelement
    21
    Träger
    22
    Heizleiterbahnen
    23
    elektrische Anschlüsse
    30
    Ultraschallschwinger

Claims (11)

  1. Durchlauferhitzer mit einem Wasserbehälter, in dem eine Heizkammer mit einem Heizelement zum Erhitzen des durch die Heizkammer fließenden Wassers ausgebildet ist, sowie mit einem Ultraschallschwinger als Einrichtung zur Vermeidung von Kesselsteinablagerungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserbehälter (10) mindestens eine Deckfläche (12) zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers (30) aufweist.
  2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche (12) zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers (30) dem Heizelement (20) gegenüberliegend am Wasserbehälter (10) angeordnet ist.
  3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserbehälter (10) einen Grundköper mit einer Deckplatte (18) und einer umlaufenden Wand (13) aufweist, wobei die Deckplatte (18) mit der Deckfläche (12) zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers (30) ausgebildet ist.
  4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckfläche (12) und Heizelement (20) ein Abstand derart realisiert ist, dass eine ausreichende thermische Entkopplung des Ultraschallschwingers (30) vorliegt.
  5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (18) aus Metall ausgeführt ist.
  6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (13) aus Kunststoff ausgeführt ist.
  7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallschwinger (30) an der Außenseite des Wasserbehälters (10) angeordnet ist.
  8. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallschwinger (30) mittels eines Klebers am Wasserbehälter (10) befestigt ist.
  9. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Gestalt der Deckfläche (12) zum Ankoppeln des Ultraschallschwingers (30) an die Ankoppelfläche des Ultraschallschwingers (30) angepasst ist.
  10. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (20) ein Dickschicht-Heizelement ist.
  11. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenhafte Ausdehnung und/oder der Montageort des Ultraschallschwingers (30) derart ausgeführt ist, dass zum äußeren Rand der Wand (13) des Wasserbehälters (10) hin ein Abstand X besteht, der größer ist als die Stärke der Wand (13).
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