專利名稱：瞬時加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利1或并列的權(quán)利要求2的前序部分所述的瞬時加熱器(Durchlauferhitzer)。
在具有電子控制部分的實踐中已知的瞬時加熱器中，功率元件、例如三端雙向可控硅開關(guān)通過進入的冷水在一個冷卻接口處進行冷卻，以免這種功率元件在運行中超過大約70℃的極限溫度。該冷卻接口位于冷水流入?yún)^(qū)中的一個只為冷卻目的設(shè)置的銅管回路中，其中這種功率元件帶有一個彈性夾并被壓到銅管的一個壓平的接觸面上。因為銅管是導(dǎo)電的，所以該功率元件需要一個直接的接地線。這種結(jié)構(gòu)原理需要許多零件、復(fù)雜的布線和每個功率元件的接地。從而導(dǎo)致高的制造費用和安裝費用。在電子控制部分中，通常至少設(shè)置一塊印制電路板，必要時在該印制電路板上還要設(shè)置其它控制元件，而且該印制電路板還要用自身的緊固件、例如螺釘固定到加熱模塊為此準(zhǔn)備的固定位置上。在運行中，這些散熱的功率元件一般定位在冷卻接口處、進行接地并與控制部分連接。所以印制電路板獨立的固定和定位同樣增加了制造費用和安裝費用。
本發(fā)明的目的是提供一種前述類型的、可降低費用的瞬時加熱器。這個目的也包括避免被冷卻功率元件的接地費用，或避免用于印制電路板的分開的固定裝置，或這兩個方面兼而有之。
這個目的的第一方面通過權(quán)利要求1的特征部分來實現(xiàn)，第二方面通過權(quán)利要求2的特征部分來實現(xiàn)，而這兩個方面則是通過權(quán)利要求1和2的特征部分來實現(xiàn)。
陶瓷冷卻元件使該功率元件、例如一個三端雙向可控硅開關(guān)與水實現(xiàn)電絕緣，所以所述冷卻接口或功率元件不需接地，而安全性確仍符合規(guī)程。陶瓷冷卻元件傳遞有效的熱或冷，以便使功率元件得到冷卻。所以最好使用高導(dǎo)熱率的陶瓷材料；此外，陶瓷材料應(yīng)具有良好的機械性能來保證元件接觸區(qū)內(nèi)的必要的平面度，以及耐受緊固力和運行中的熱影響。冷卻元件可以相當(dāng)小，所以冷卻接口無須更多的費事甚至就可很大程度上布置在一個給定的冷水流入?yún)^(qū)中。所述陶瓷冷卻元件適宜用于對于一個功率元件進行冷卻，該功率元件用一個夾持元件彈性地壓到該冷卻元件上。其中，該夾持元件還有必要時的一個承載該功率元件的電子控制部分印制電路板可固定在加熱模塊上。但當(dāng)印制電路板按常規(guī)方式固定在加熱模塊上時，使用陶瓷冷卻元件也是有利的。
如果所述將功率元件定位在冷卻接口上的夾持元件也把印制電路板固定在加熱模塊上，則可明顯地降低制造費用和安裝費用，因為取消了單獨的緊固件。如果該功率元件不用一個陶瓷冷卻元件進行冷卻，則印制電路板也可使用用于功率元件的夾持元件固定在加熱模塊上。
一種特別有利的實施方案的特征在于，把功率元件冷卻用的陶瓷冷卻元件有利地如此集成到加熱模塊中，這樣就可取消只為冷卻用的管路。所述適合直接安裝在印制電路板上的功率元件用一個夾持元件定位在冷卻元件上，并由該夾持元件通過所述印制電路板壓到冷卻元件上。最后，該印制電路板通過把功率元件壓到該冷卻元件上的夾持元件而固定在加熱模塊上。為了使印制電路板在運行和運輸過程中按規(guī)定地進行固定，輔助支撐尤其應(yīng)完全滿足可能裝配有別的電子元件的印制電路板的最終定位。
在一種合適的實施方案中，陶瓷冷卻元件不透水地安裝在加熱模塊的外側(cè)和加熱模塊中的冷水流入?yún)^(qū)之間。為了將冷卻接口裝入到加熱模塊中，只需在所述流入?yún)^(qū)中進行稍微的修改。對裝入陶瓷冷卻元件來說，在所述加熱模塊或一個加熱模塊組件的成型過程中或成型以后都存在不同的方案，例如一種方案是在壓力注塑過程中進行直接的外部壓力注塑。從技術(shù)上講，所述冷卻元件也可在事后通過壓入、焊接、粘接或鎖緊容易地裝入。這時應(yīng)一起裝入一個密封件例如一個O型密封圈。
所述功率元件最好通過一個彈性夾持元件與冷卻元件保持冷卻接觸。該夾持元件也可用來把只是松動安裝的冷卻元件不透水地加以固定。一種優(yōu)選解決方案是，冷卻元件本身是不透水地固定的，而其用于放置功率元件的外露接觸面則很方便地接近。
一種板形的、圓盤形的或蓋形的陶瓷冷卻元件的制造成本低，并以較高的保持原樣性和尺寸精度進行制造。這些幾何形狀也具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，所以，冷卻元件承受機械的、熱力的和液壓的載荷是不成問題的。所述蓋板形對功率元件的接觸面可以很方便地接近。在蓋板邊緣區(qū)內(nèi)具有足夠的作用面積來進行固定和/或密封。
為了冷卻效果的最佳化，最好使冷卻元件大致垂直于到冷卻接口的冷水的入流方向進行布置。這樣可使熱從冷卻元件有效地傳入到水中。冷卻元件的入流面對于液流有利地可以設(shè)計成例如凹入面，以便減小不希望的湍流的危險。入流面也可這樣進行結(jié)構(gòu)化，例如通過設(shè)置筋條來加大其與水流接觸的表面，這種筋條還有助于流體導(dǎo)向。
在一種優(yōu)選的實施方案中，在加熱模塊上設(shè)置了一個帶一個孔的水室，該水室有一個流入通道和一個流出通道，這些通道可匯集在冷卻元件上。陶瓷冷卻元件不透水地布置在該孔內(nèi)。該水室只對加熱模塊的冷水流入?yún)^(qū)產(chǎn)生輕微的改變。所述水室可用加熱模塊和/或冷水流入?yún)^(qū)的材料毫無問題地成型，并可把裝入的冷卻元件暴露地安置于可方便安裝功率元件的地方。所述水室最好位于電子控制部分的元件組中，或相反。
在水室中最好設(shè)置一個溢流界限，導(dǎo)流面被引導(dǎo)到該溢流界限，該溢流界限使要流入的冷水基本上垂直引到冷卻元件的入流面上，并使要流出的水盡快流出，以便沿入流面強制產(chǎn)生一個對冷卻效應(yīng)有利的、強大的流體動力。
夾持元件最好是一個U形的彈簧夾，這種彈簧夾成本低地例如可作為板材落料彎曲件制成。但夾持元件也可以是帶有兩個以上夾持側(cè)腿和一個彈簧結(jié)構(gòu)的、用來壓緊功率元件的彈簧夾。
在水室上，最好為夾持元件的夾持側(cè)腿形成外部的支座、例如插套。在該處為彈簧夾提供了一個有利的夾持深度。
如果夾持元件不只用于把功率元件壓緊到冷卻元件上，而是也用于至少部分地把電子控制部分的印制電路板固定在加熱模塊上，則所述用于夾持元件的支座也最好位于冷卻接口的附近。此外，在加熱模塊上可形成用于印制電路板的定位元件，該定位元件在夾持元件的夾持力作用下可改善印制電路板的定位和配合。在這種情況中，夾持元件可間接地通過印制電路板把功率元件壓緊到冷卻元件上，該功率元件最好直接安裝在該印制電路板上。
不論夾持元件只用于把功率元件壓緊到冷卻元件上還是也用于至少部分地把印制電路板固定在加熱模塊上，都可使用同一個夾持元件、例如一個U形彈簧夾。應(yīng)當(dāng)指出，印制電路板可能大于和重于功率元件，為了固定這種印制電路板，可以利用另一種形狀的、較大的和/或較強的夾持元件。
如果設(shè)計成U形彈簧夾的夾持元件在橫板中是交替彎入和彎出的，則可達(dá)到對于功率元件和/或印制電路板的良好的彈性壓緊效果。
在夾持側(cè)腿內(nèi)可構(gòu)成縱向延伸的加固卷邊，這種加固卷邊有利于例如在安裝彈簧夾時避免夾持側(cè)腿產(chǎn)生一種不希望的縱向彎曲或扭曲。
所述待冷卻的功率元件一般為一個三端雙向可控硅開關(guān)構(gòu)件，這種構(gòu)件在瞬時加熱器運行中產(chǎn)生熱量，并借助陶瓷冷卻元件被進入的冷水冷卻。
下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的實施方案。附圖表示

圖1一個瞬時加熱器的一部分的示意剖面圖；圖2圖1的一部分透視圖。
圖1用剖面圖示出一個帶有電子調(diào)節(jié)或控制部分S的瞬時加熱器D的一個加熱模塊M的一部分，該加熱模塊由兩個相互連接的模塊成型件1、2(例如壓力注塑成型件)組成。加熱模塊M在瞬時加熱器D的運行狀態(tài)中用一個虛線所示的外罩F罩住。加熱模塊M連接到未示出的進水口和出水口上，并與電網(wǎng)進行電連接。
加熱模塊中的用于至少一個未示出的加熱元件的電子控制部分S具有一塊在其上裝有元件的印制電路板P和至少一個電子功率元件B，在圖1中，該功率元件安裝在印制電路板P上。功率元件B例如是一個三端雙向可控硅開關(guān)構(gòu)件，在瞬時加熱器D工作時，該開關(guān)構(gòu)件產(chǎn)生熱量并需要進行冷卻。由于這個原因，功率元件B位于加熱模塊M的具有冷水入口的冷卻接口K處。功率元件B借助至少一個夾持元件H保持緊貼在一個陶瓷冷卻元件E上，該冷卻元件在冷卻接口K處使功率元件B與水進行電絕緣，并構(gòu)成對于水的熱傳導(dǎo)體。
在所示實施方案中，夾持元件H對印制電路板P進行加載，使功率元件B間接地通過印制電路板P保持緊貼在冷卻元件E上。這里夾持元件H同時用于把印制電路板P固定在加熱模塊M上。
在一個未示出的可供選擇的方案中，夾持元件H直接地對于與印制電路板P分開布置的功率元件B進行加載，并使之緊貼在冷卻元件E上。這時印制電路板P則用別的方式進行安裝。
加熱模塊成型件1、2界定一個位于內(nèi)部的冷水流入通道3，冷水在加熱之前在該通道內(nèi)沿箭頭R的方向流動。冷水來自一個在成型件1中最好整體構(gòu)成的水室4，該水室有一個孔5，陶瓷冷卻元件E例如借助一個O型密封圈13不透水地嵌入到該孔中?？?的邊緣例如可塑性變形或卷邊，以便密封地固定冷卻元件E。另一種選擇是，冷卻元件E也可進行粘接，或在成型件1成型時例如通過壓力外部注塑而一起成型。還有一種選擇方案是，冷卻元件E也可只通過夾持元件H的夾持力保持密封。
在水室4中，構(gòu)成一個例如連接在未示出的冷水入口上的流入通道6，該流入通道通過一塊分隔壁7與一個流出通道9隔開，該分隔壁與陶瓷冷卻元件E間隔距離地終止在一個位于上方的溢流界限8處。分隔壁7至少構(gòu)成基本上對冷卻元件E垂直取向的導(dǎo)流面，這樣，用圓弧箭頭Z示出的冷水流就盡可能強烈地并且少渦流地作用到冷卻元件E上(見圖2)。
在所示實施方案中，在水室4的附近在成型件1上設(shè)置有用于夾持元件H的支座10、例如插套，在圖1所示工作狀態(tài)內(nèi)，夾持元件H錨定在該插套中。為了印制電路板P的附加固定，可在成形件1上設(shè)置別的定位元件11、例如支承底座。在夾持元件H的夾持力的作用下，印制電路板P被安裝在所述支承底座上，這種支承底座最好至少還從側(cè)面包圍住印制電路板P的兩個角。所述定位元件11可以具有用于保護印制電路板P的深度止擋12。
在所示的安裝方式中，功率元件B對水是電絕緣的，且在加熱模塊M內(nèi)流動的冷水在接口K處不需要金屬管路，所以功率元件B不需要單獨接地。印制電路板P通常本來就不接地。
圖2用放大比例示出做成蓋14的陶瓷冷卻元件E如何利用其下部加寬的蓋緣擱置在O型密封圈13上，該密封圈嵌入到孔5的底座中。如前所述，冷卻元件E可通過孔緣卷邊或壓力外部注塑、粘接和類似連接方式固定在其所示的密封位置內(nèi)。但也可只用夾持元件H的夾持力來產(chǎn)生對于冷卻元件E的密封。
該冷卻元件也可以是一個由具有良導(dǎo)熱率的陶瓷材料制成的小板或圓盤，而不用上述的蓋形。在圖2中，冷卻元件E的外露表面為功率元件B構(gòu)成一個平的接觸面15，而蓋14的內(nèi)側(cè)或下側(cè)則為來自流入通道6的冷水構(gòu)成一個在這里例如為盆狀的入流面16。溢流界限8間隔距離地位于入流面16的對面，該距離這樣選擇，使沿著入流面16存在有效散熱的最佳流動狀況。
夾持元件H是一個帶有一個橫板17和例如兩個夾持側(cè)腿19的U形彈簧夾。橫板17具有多個交替的折彎18，以便產(chǎn)生理想的彈簧作用。在夾持側(cè)腿19上形成例如鋸齒形的鎖定突起20，它們自動錨定在支座10中，必要時，支座10內(nèi)也制作齒?？v向延伸的加固卷邊21提高夾持側(cè)腿19的結(jié)構(gòu)強度。圖1和2的夾持元件H最好是一個用一種合適的金屬制成的板材落料彎折件。該夾持元件也可選用一個塑料模制件或復(fù)合件。
權(quán)利要求
1.瞬時加熱器(D)、尤其是淋浴加熱器，該加熱器具有一個用于一個加熱模塊(M)的電子控制部分(S)，其中在加熱模塊(M)上將至少一個電子功率元件(B)定位在一個帶冷水入口(Z)的冷卻接口(K)處，并在必要時固定一個印制電路板(P)，其特征在于，在冷卻接口(K)處設(shè)置一個陶瓷冷卻元件(E)，該冷卻元件使功率元件(B)電絕緣地并在物理學(xué)上與冷水隔離，且功率元件(B)不接地地接通。
2.瞬時加熱器(D)、尤其是淋浴加熱器，該加熱器具有一個用于一個加熱模塊(M)的電子控制部分(S)，其中在加熱模塊(M)上將至少一個電子功率元件(B)定位在一個帶冷水入口(Z)的冷卻接口(K)處，并固定一個印制電路板(P)，其特征在于，功率元件(B)利用至少一個夾持元件(H)定位在冷卻接口(K)處，印制電路板(P)也利用該夾持元件固定在加熱模塊(M)上。
3.按權(quán)利要求所述1的瞬時加熱器，其特征在于，所述陶瓷冷卻元件(E)不透水地裝在加熱模塊(M)的外側(cè)和冷水入口(Z)之間。
4.按權(quán)利要求1所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述陶瓷冷卻元件(E)在加熱模塊(M)或一個加熱模塊構(gòu)件(1，2)的成型過程中或成型之后裝入。
5.按權(quán)利要求1所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述功率元件(B)通過一個最好有彈性的夾持元件(H)與陶瓷冷卻元件(E)保持冷卻接觸，且陶瓷元件(E)最好也借助該夾持元件(H)進行不透水地固定。
6.按權(quán)利要求3所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述陶瓷冷卻元件(E)通過至少一個O型密封圈(13)進行密封。
7.按權(quán)利要求1所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述陶瓷冷卻元件(E)是一種板、圓盤或蓋(14)，它具有用于功率元件(B)的一個最好是平面的和/或整平的接觸面(15)并具有一個用于冷水的入流面(16)。
8.按權(quán)利要求1所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述陶瓷冷卻元件(E)基本上垂直于到冷卻接口(K)的冷水的入流方向布置。
9.按權(quán)利要求1所述的瞬時加熱器，其特征在于，在冷水流入?yún)^(qū)(Z)中的加熱模塊(M)上設(shè)置一個具有一個孔(5)的水室(4)，該水室包括一個流入該孔(5)的流入通道(6)和一個流出該孔的流出通道(9)，并且陶瓷冷卻元件(E)密封地布置在孔(5)中，其中接觸面(5)最好從孔(5)凸出來。
10.按權(quán)利要求9所述的瞬時加熱器，其特征在于，在水室(4)內(nèi)在通道(6，9)之間設(shè)置一個與冷卻元件(E)的入流面(16)間隔距離的溢流界限(8)，最好將基本上垂直于入流面(16)取向的導(dǎo)流面引導(dǎo)到該溢流界限。
11.按權(quán)利要求5所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述夾持元件(H)是一個接近于U形的彈簧夾，該彈簧夾最好作為板材落料彎折件或帶材料彎折件制成，它具有至少兩個帶鋸齒形突起(20)的夾持側(cè)腿(19)和一個最好有彈性的橫板(17)，該橫板可間接地或直接地放置到功率元件(B)上。
12.按權(quán)利要求9和11所述的瞬時加熱器，其特征在于，在水室(4)附近在加熱模塊(M)處最好為彈簧夾(14)的夾持側(cè)腿(19)形成一個構(gòu)成為插套(10)的支座。
13.按權(quán)利要求2所述的瞬時加熱器，其特征在于，在冷卻接口(K)的范圍內(nèi)、在加熱模塊(M)上設(shè)置用于夾持元件(H)的支座(10)和最好用于印制電路板(P)的定位元件(11)。
14.按權(quán)利要求13所述的瞬時加熱器，其特征在于，在冷卻接口(K)上不透水地設(shè)置一個帶有一個用于功率元件(B)的接觸面(15)的、最好是陶瓷的冷卻元件(E)，最好設(shè)置在一個水室(4)的一個孔(5)內(nèi)；功率元件(B)安裝在印制電路板(P)上，并通過印制電路板(P)和夾持元件(H)壓緊到冷卻元件(E)的接觸面(15)上；接觸面(15)構(gòu)成用于印制電路板(P)的一個定位元件；并且在加熱模塊(M)上設(shè)置例如支承底座形式的、最好配有深度止擋(12)的、用于印制電路板(P)、尤其是用于印制電路板角的其它定位元件(11)。
15.按權(quán)利要求13所述的瞬時加熱器，其特征在于，所述夾持元件(H)是一個接近于U形的彈簧夾，該彈簧夾最好作為一個板材落料彎折件或帶材料彎折件制成，它具有至少兩個帶鋸齒形突起(20)的夾持側(cè)腿(19)和一個最好有彈性的橫板(17)，該橫板間接地或直接地放置在功率元件(B)上。
16.按權(quán)利要求15所述的瞬時加熱器，其特征在于，橫板(17)相對于一個直的走向是交替地彎入和彎出的。
17.按權(quán)利要求15所述的瞬時加熱器，其特征在于，在夾持側(cè)腿(19)內(nèi)構(gòu)成縱向延伸的加固卷邊(21)。
18.按前述權(quán)利要求中至少一項所達(dá)的瞬時加熱器，其特征在于，功率元件(B)是一個三端雙向可控硅開關(guān)構(gòu)件。
全文摘要
帶有一個用于一個加熱模塊(M)的電子控制部分(S)的瞬時加熱器(D)具有至少一個固定在加熱模塊(M)上的印制電路板(P)和至少一個位于一個帶冷水入口的冷卻接口(K)處的電子功率元件(B)，其中在冷卻接口(K)處設(shè)置一個陶瓷冷卻元件(E)，該冷卻元件使功率元件(B)與冷水隔開，且功率元件(B)不接地地接通。
文檔編號F24H1/10GK1761845SQ200480007708
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者M·赫爾明格, C·林德特 申請人:Bsh博施及西門子家用器具有限公司