加热装置和具有加热装置的电器的制造方法

加热装置和具有加热装置的电器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种加热装置和具有加热装置的电器。用于加热贯穿流过的液体的加热装置包括：支架，在该支架上具有加热导体；和至少两个表面贴装器件(SMD)温度传感器。第一温度传感器靠近加热导体以小于加热导体宽度的2倍的距离设置。第二温度传感器与加热导体的距离大于第一温度传感器与加热导体的距离，优选地大于第一温度传感器与加热导体的距离的2倍。
【专利说明】加热装置和具有加热装置的电器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于加热介质特别是液体的加热装置、以及一种具有用于介质或液体的流动通道的电器。
【背景技术】
[0002]一种对应的加热装置从EP1152639A2已知，该加热装置可以构造为平坦的支架板或流动加热器。在这里，温度传感器采用扁平导体技术或厚膜技术附接到支架上。因为加热导体也通过厚膜技术附接到支架上，而材料不同，因此需要两个涂层步骤。

【发明内容】

[0003]构成本发明的基础的目的在于提供上述加热装置以及设置有该加热装置的电器，由此能够防止现有技术中的问题，并且由此尤其能够实现简单且可靠的加热装置的结构，用于进行安全且可靠的操作。
[0004]该目的是通过具有权利要求1的特征的加热装置和具有权利要求13的特征的电器实现的。本发明的优点和优选实施例包含在进一步的权利要求中，并将在下文中更详细地说明。这里，仅对于加热装置或仅对于电器描述了一些特征。然而，虽然如此，这些特征既适用于加热装置又适用于电器。权利要求的措辞通过明确引用而结合到说明书的内容中。
[0005]提供了一种对贯穿流过或旁通流过或烹调电炉的类型中的介质或液体进行加热的加热装置，也可以对例如烹调容器中的不流动介质进行加热。加热装置包括支架，其中在支架上附接有加热导体，并且在支架上设置有至少第一温度传感器和第二温度传感器。支架可以如一般已知地构造，例如由比如陶瓷等绝缘材料制成，作为替代，也可以由上面具有绝缘层的金属或钢制成。
[0006]根据本发明，靠近加热导体设置有第一温度传感器，由此主要最直接地监测加热导体的温度。这里，距离可以小于加热导体宽度的2倍，有利地甚至小于一个完整的加热导体宽度或大约是加热导体的宽度的一半。第一温度传感器与加热导体的距离的另一种量度可以有利地参考支架的厚度，而不是加热导体的宽度，即热流一方面从加热导体起进入介质中并且另一方面作为支架中的热量横向导线的到第一温度传感器的路径。这里，第一温度传感器与加热导体的距离可以优选地小于支架厚度的10倍，有利地小于支架厚度的5倍，甚至大约是支架厚度的3倍。当然，应当遵守足够的电绝缘距离。
[0007]根据本发明，第二温度传感器与加热导体的距离比第一温度传感器与加热导体的距离大，其中两个温度传感器不一定必须彼此靠近设置，或者不一定必须位于在附近设置温度传感器的加热导体的相同位置。有利地，第二温度传感器与加热导体的距离大于加热导体宽度的2倍或者甚至大于加热导体宽度的3倍，例如3倍到5倍。作为替代方案，所述距离可以大于第一温度传感器与加热导体的距离的2倍，有利地为大约3倍到5倍。
[0008]与关于第一温度传感器进行的指示相似，可以考虑支架的厚度作为第二温度传感器与加热导体的距离的另一个量度，使得其与加热导体的距离可以大于支架厚度的15倍。尤其有利的是，所述距离大于支架厚度的30倍，或者大约是支架厚度的30倍到50倍。
[0009]由于两个温度传感器与加热导体的所述不同距离，所以加热导体的温度可以主要由靠近加热导体设置的第一温度传感器来检测。这样的话，尤其可以检测不期望的高温，并可以启动相应的应对措施，例如关闭加热装置或降低电气性能。当然，由于所述较小距离，所以第一温度传感器处的温度主要受到加热导体的影响，并且较小程度地受到环境的影响，或者由于用于热流的上述短路径，而较小程度地受到待加热介质的影响。
[0010]继而，第二温度传感器位于与加热导体较远距离的位置处，使得其温度主要由待加热的介质确定。第二温度传感器与加热导体之间的上述距离通常被认为是足够的，尤其如果介质是液体，使得加热导体的温度对在第二温度传感器处测量的温度没有直接影响。首先，这点从该距离关于支架厚度的指示变得清楚。
[0011]有利地，在加热装置上设置正好两个上述温度传感器，而没有另外的温度传感器。作为替代方案，可以设置另一个温度传感器，使得第二温度传感器与所述附加温度传感器在介质的贯穿流动方向上彼此最远。由此，可以确定贯穿流过加热装置的介质的加热或由加热装置引入的热流。
[0012]温度传感器可以是正温度系数(PTC)电阻。在本发明的有利实施例中，温度传感器构造为负温度系数(NTC)电阻，特别在0°C到200°C或300°C之间的范围内具有最线性的特性线。
[0013]在本发明的另一个有利实施例中，第一温度传感器和第二温度传感器或所有温度传感器相同地构成。
[0014]如果至少一个温度传感器构造为表面贴装器件(SMD)部件，则是优选的，有利的是两个温度传感器都是表面贴装器件部件。由于结构类型小，所以在支架上需要很小的空间。由于温度传感器的热容低，所以可以实现非常良好且快速的温度检测。温度传感器也可以通过SMD技术容易地附接到支架上，并且温度传感器通过焊接连接和典型的SDM结构类型抵接支架，以实现最好的温度传递。这里，温度传递可以通过导热糊等来改善。
[0015]在本发明的另一个实施例中，可以设置为一个或多个温度传感器不是以固定的方式或以永久的方式附接到支架，即不是如上面描述的那样焊接在支架上。例如，温度传感器可以由另外的安装设备按压到支架上或施加在支架上，并还通过所述安装设备电气接触。这样可以省略将温度传感器焊接到支架的步骤。
[0016]在本发明的另一个实施例中，第一温度传感器可以构造为细长的，并且与距离最短距离的加热导体的纵向方向大致平行地延伸。温度传感器的所述布置是有利的，因为现在来自加热导体的热流以横向的方式遇到温度传感器，可以说，所述传感器在其整个长度上最均匀地受热。这提高了第一温度传感器的测量精度和反应速度。所述第一温度传感器本身可以面向加热导体的任何区域，或者位于非常靠近加热导体的位置。有利的是加热导体的环的区域。
[0017]加热导体可以有利地在支架上弯曲形或环状地延伸。环的弯曲部可以构造为使得加热导体大约以其宽度绕支架延伸。有利地并且为了防止由于电流丛聚效应而引起的所谓热点，环的两个加热导体臂可以端接，并且其端部可以通过导电性非常好的接触桥而连接或接触。这是从现有技术已知的，参见EP190527IBl。
[0018]有利地，第二温度传感器设置在这样的上述弯曲部或环的区域中，这意味着加热导体以这样的弯曲部或环最靠近第二温度传感器。这是有利的，因为这里所产生的热力略低，因此第二温度传感器甚至略微更少地暴露于加热导体的直接温度影响。
[0019]加热导体有利地采用厚膜技术由电阻材料形成。厚度可以为至少5 μ m，有利地为至少20 μ m到大于50 μ m。加热导体的宽度有利地在其纵向方向上是大约恒定的，可以是2mm到10mm之间，有利地为大约5mm到7mm。在加热导体并联的情况下，宽度可以甚至更小。
[0020]有利地，根据本发明的电器包括用于介质或液体特别是水的流动通道。特别有利的是，这样的电器是洗衣机、洗碗机或者一般而言流动加热器。根据本发明的加热装置位于流动通道上或者至少部分地形成所述流动通道。在本发明的一个实施例中，加热装置可以构造为具有管状支架的管状。然而，加热装置也可以是局部管。于是，介质贯穿流过加热装置。在这种情况下，加热导体和温度传感器设置在加热装置或支架的外表面上，使得它们不与介质或液体接触，并且还能够更容易地接近用于进行电气接触。有利地，第二温度传感器可以在介质的流动方向上设置在第一温度传感器后面。
[0021 ] 在本发明的另一个实施例中，根据本发明的电器可以包括根据本发明的具有平坦的或板状支架的加热装置，例如作为烹调装置或者放置锅或其他容器的灶台。
[0022]如果加热装置构造为管状，那么在电器中有利地安装为使得温度传感器中的至少一个设置在加热装置的竖直最顶部区域中。特别有利的是靠近加热导体的第一温度传感器。如果在流动通道中存在具有气泡或继而在其中夹杂有空气的介质或液体，那么它们通常位于所述最顶部区域中，如果它们的位置可以完全被确定的话。在这种情况下，由于气泡使得从加热装置向介质的热传递不是很好，所以存在加热装置或加热导体局部过热的风险，这然后能够由设置在那里的温度传感器非常好且非常快速地检测到。
[0023]另一方面，用于检测介质或液体自身温度的第二温度传感器也可以设置在竖直上部区域或竖直最顶部区域中。作为替代方案，第二温度传感器可以设置在很下方的位置，这尤其因为所述传感器旨在测量介质的温度，而与这样的空气夹杂或甚至与这样的夹杂无关。
[0024]所述特征以及进一步的特征从权利要求书、说明书和附图中得出，其中各特征在本发明的实施例和其他领域中可以单独地实现，或以子组合的形式一起实现，并且代表由此要求保护的可保护的有利实施例本身。将申请分成单独的部分以及小标题并不限制在其中进行的声明的一般有效性。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]本发明的示例性实施例在附图中示意性地示出，并将在下文中更详细地说明。在附图中:
[0026]图1表示根据本发明的加热装置的图示，该加热装置具有管状支架、支架上的加热导体以及两个温度传感器，
[0027]图2表示平坦形式的支架的略微变更视图，其中在支架上具有加热导体和两个温度传感器；
[0028]图3表示穿过加热装置的横截面，该加热装置具有管状支架以及按压在弹性臂上的温度传感器；
[0029]图4表示作为根据本发明的电器的洗碗机，其具有泵和根据本发明的下游加热装置，该加热装置具有与图1相似的管状支架；
[0030]图5表示在产生所谓的干烧的加热过程期间图1的两个温度传感器的电阻值相对于时间绘制的趋势及它们的差值的图示。
【具体实施方式】
[0031]图1表示根据本发明的加热装置11，加热装置11具有金属管形式的管状支架12。在支架12的外表面上沿着不同延伸的路径附接有加热导体14，加热导体14具有大约3到5mm的宽度和之前所述的厚度。具有自由端的两个左侧加热导体14形成弯曲部16或通向那里的环，其中自由端通过从上述现有技术广泛已知的接触桥17彼此连接。两个右侧加热导体14在接触区18上被引导。例如可以从上述EP1152639A2已知的那样，原则上可以是任意类型的接触可以对所述接触区18实现。作为替代方案，并且在这种情况下，也可以在接触区18上焊接或对接触区18熔接单个连接焊片。
[0032]此外，在支架12的外表面上设置有第一温度传感器20和第二温度传感器22。温度传感器20和22构造为SMD (表面贴装器件)部件并焊接在对应的焊接区23上。经由接触区24实现电气接触，其中在这种情况下，为了电气接触，也可以在焊接区23上焊接插头连接件等。
[0033]根据本发明可知第一温度传感器20和加热导体14之间的距离dl是比较小的，并且尤其近似在加热导体宽度本身的范围内。此外，第一温度传感器20的纵向方向在所述区域中与加热导体14的纵向方向平行。在实践中，可以是大约5mm的距离，在支架的示例性宽度是0.7mm的情况下，距离dl大约是支架12的厚度的7倍，但是也可以略大或略小。
[0034]此外可知第二温度传感器22与加热导体14的距离d2尤其在弯曲部16的区域中比距离dl大得多，即大约是所述距离的3倍。因此，距离d2大约对应于加热导体宽度的3倍或因而大约对应于支架12的厚度的大约20倍。此外，如图所示，一般而言第二温度传感器22沿着远离加热导体14或弯曲部16的方向与加热导体14或弯曲部16间隔开，使得第二温度传感器22不靠近加热装置11的其他加热区域或加热导体。为了通过例如从上述EP1152639A2已知的常见的接触装置实现电连接，也可以使不同的接触区18和/或24空间上定位为彼此更靠近或进一步相结合。
[0035]加热装置11可以有利地安装在从DE102011003464A1已知的泵中。加热装置11因此可以如上所述是作为常用的流动加热器的管，或者可以是泵的泵室的一部分和外壳，用于加热泵入在其中的水。
[0036]图2表示具有支架112的加热装置111的略微不同布置的放大详细视图，支架112在该发况下是平坦的或者板式。同样设置有加热导体114，加热导体114在上部区域中利用接触桥117形成所描述的环的一种弯曲部116。在下部区域中，加热导体114包括接触区118。
[0037]同样，第一温度传感器120作为SMD部件焊接在焊接区123上，并与加热导体114具有很小的距离。这里，与图1中的图示不同，第一温度传感器120的纵向方向在其附近横向于加热导体114的纵向方向。这里，距离很小，并且尤其是小于加热导体宽度的一半。
[0038]还采用SMD技术构造有第二温度传感器122，第二温度传感器122附接到焊接区123。第二温度传感器122距加热导体114的距离比第一温度传感器120距加热导体114之间的距离大得多，即比加热导体宽度的2倍略大。支架112中的热量横向导线到第二温度传感器122比到第一温度传感器120显著得长，使得由第二温度传感器测得的温度较小程度地由加热导体确定，并且事实上更显著地由支架处的介质确定。为了实现上文所述的电气接触，温度传感器120和122连接到接触区124。在该情况下，支架112可以是由陶瓷制成的板或者在上面具有对应的绝缘层的金属板。在根据图1和图2的实施例中，加热导体采用现有技术的本身已知厚膜技术附接。
[0039]图3示意性地表示液体213是如何贯穿具有管状支架212的加热装置211流动的。在支架212的外表面，指示了加热导体214的顶部处和底部处。
[0040]与图1和图2的实施例不同，第二温度传感器222没有直接附接或焊接到支架212的外表面上，而是被按压在支架212的外表面上,这总体上也适用于第一温度传感器,或者适用于两个温度传感器。为此，第二温度传感器222附接到或焊接在弹簧弹性支架臂226上，并经由所指示的导体轨道电气接触在支架臂226上。支架臂226通过其自身构造或通过附接至支架212，而被向支架212的方向偏压，使得其以力F按压于所述支架。结果是，第二温度传感器222牢固地永久地且可靠地施加在支架212的外表面上，并且因此根据本发明的构思设置于此。直接施加还使得热量从支架212良好地传递至温度传感器222。与根据图1和图2的在支架上固定地设置温度传感器相比，这种布置的优点在于灵活的构成类型，特别是在对于加热导体214的涂层步骤之后，无需在支架处实施对应的焊接步骤等。
[0041]在图4中，根据本发明的电器示出为洗碗机30，冲洗臂33在内部空间32中旋转。水从内部空间32朝向所述冲洗臂33到示意性示出的泵36的供应经由出口 34来实现，根据图1的管状形式的加热装置11连接在泵36的下游。然后将由加热装置11加热后的水再次泵入到冲洗臂33中。加热装置11包括指示的加热导体14以及位于上侧的第一温度传感器20。在这种情况下，第二温度传感器的位置既不示出也不相关。
[0042]与图3所示相似，第一温度传感器20的位置可以位于加热装置11或由其形成的导水部的最顶点。这既适用于位于泵36后面的加热装置11，还首先适用于结合在根据上述DE102011003464A1的泵中的加热装置。如果这里除了待被泵送的水以外还存在气泡，则该气泡可能大大地减少热传递，而存在加热导体14过热的风险，所述气泡通常位于高点或最顶点。如果用于监测加热装置11或加热导体14的过高温度的第一温度传感器20设置所述最顶点，则第一温度传感器20能够非常好地检测加热导体处存在的最高温度。温度传感器20与加热装置11作为整体或加热导体14以及泵36连接到控制器37。如果控制器37尤其也通过温度传感器20在加热装置11处检测到不能允许的高温，则控制器37可以减少输入的热力或可以将其完全关闭。
[0043]图5表示根据图4的电器30的加热装置11处的第一温度传感器20和第二温度传感器的电阻相对于时间绘制的趋势图，其中第二温度传感器设置得比第一温度传感器低。两个温度传感器相同地构造。第一温度传感器20的电阻R的趋势相对于时间t以点划线的方式绘制，并且第二温度传感器以虚线的方式表示。实线表示两个电阻值的绝对差值。第一温度传感器20由于其靠近加热导体14设置，因此总是测量到更高的温度，所以由于其作为NTC电阻的构造，其电阻值总是略低并且更快速地降低。
[0044]在tl时刻，即大约20秒后，打开加热装置11并开始加热。由此实现的温度上升使得两个温度传感器的电阻值缓慢下降。同时，电阻值之间的差值也减小。在大约150秒后的t2时刻，这里在干烧的示例性情况下，在加热装置11中没有足够的水，即在最顶部区域中开始。结果，不再传递足够的热量而导致显著的加热。这可以从两个温度传感器的电阻值的快速减小看出。从略微超过160秒的t3时刻起，所谓的异常且不期望的运行开始。从所述时刻起，两个电阻值之间的差值也显著增加，使得控制器37有利地评估所述差值的趋势，因为这里的变化是最显著且最特有的。
[0045]在大约200秒后的t4时刻，控制器37不仅检测电阻值的变化，还判断存在异常运行并完全关闭加热装置11。结果，加热导体或加热装置处的温度不再进一步上升，而是比较快速地下降，这可以从两个温度传感器的电阻值的增大看出。由于不再由加热导体产生新的热量，所以两个温度传感器的电阻值的特征曲线朝向彼此愈加快速地延伸，使得差值特征曲线也快速地下降至接近零，其中新的热量更强烈地到达第一温度传感器，并且在第一温度传感器处产生更强烈的加热。
[0046]结果，利用本发明，不仅可以提供一种在加热装置或具有这样的加热装置的电器处提供温度的切实可行的布置，而且还可以实现有利的简单且安全的温度评估方法。
【权利要求】
1.一种加热装置，用于对贯穿流过或旁通流过的介质或液体进行加热，其中该加热装置包括支架，并且其中在上述支架上附接有加热导体，并且在上述支架上设置有至少两个温度传感器，其中上述温度传感器构造为分离的独立部件，并且其中:-第一温度传感器，该第一温度传感器靠近上述加热导体设置；以及-第二温度传感器，该第二温度传感器与上述加热导体的距离比上述第一温度传感器与上述加热导体的距离大。
2.如权利要求1所述的加热装置，其中上述第一温度传感器与上述加热导体的距离小于上述加热导体的宽度的2倍。
3.如权利要求1所述的加热装置，其中上述第一温度传感器与上述加热导体的距离小于上述支架的厚度的10倍。
4.如权利要求1所述的加热装置，其中上述第二温度传感器与上述加热导体的距离大于上述加热导体的宽度的2倍。
5.如权利要求1所述的加热装置，其中上述第二温度传感器与上述加热导体的距离大于上述第一温度传感器与上述加热导体的距离的2倍。
6.如权利要求1所述的加热装置，其中上述第二温度传感器与上述加热导体的距离大于上述支架的厚度的15倍。
7.如权利要求1所述的加热装置，其中上述温度传感器构造为NTC电阻。
8.如权利要求1所述 的加热装置，其中上述第一温度传感器和上述第二温度传感器相同地构成。
9.如权利要求1所述的加热装置，上述第一温度传感器和上述第二温度传感器是表面贴装器件部件。
10.如权利要求1所述的加热装置，其中上述温度传感器中的至少一个以能够脱离的方式或者非永久固定地按压到上述支架上。
11.如权利要求1所述的加热装置，其中上述第一温度传感器以细长的方式构造，并且与上述加热导体的纵向方向大致平行且与其具有最小距离地设置。
12.如权利要求1所述的加热装置，其中加热导体弯曲形或环状地延伸，并且环的弯曲部构造为使得上述环的两个加热导体臂端接，并且通过导电性非常好的接触桥互相连接或接触，其中上述第二温度传感器设置在这样的环的弯曲部的区域中，或者上述加热导体以这样的环的弯曲部最接近上述第二温度传感器。
13.一种具有用于介质的流动通道的电器，其中在上述流动通道处设置有加热装置，并且该加热装置至少部分地形成所述流动通道，其中上述电器具有如权利要求1所述的加热>j-U ρ?α装直。
14.如权利要求13所述的电器，其中上述加热装置构造为具有管状支架的管状，并且上述介质贯穿流过所述加热装置，其中上述加热导体和上述温度传感器设置在上述加热装置的外侧。
15.如权利要求13所述的电器，其中上述加热装置在上述电器中安装为，使得上述温度传感器中的至少一个设置在上述加热装置的竖直最顶部区域中。
16.如权利要求15所述的电器，其中至少上述第一温度传感器设置在上述加热装置的竖直最顶部区域中。
17.如权利要求15所述的电器，其中两个温度传感器都靠近上述加热导体设置在上述加热装置的竖 直最顶部区域中。
【文档编号】H05B3/82GK103702458SQ201310517810
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】H·克布里希, R·米尔尼克尔 申请人:E.G.O.电气设备制造股份有限公司