流通型加热的操作方法技术

揭示了一种流通型加热系统（１），包括：流管（１１）；多个至少两个加热元件（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ），每个加热元件（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）与对应的可控开关（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）串联连接；与所述可控开关连接的、具有控制输出（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）的控制单元（３０），该控制单元（３０）设计为生成用于断开和闭合可控开关的控制信号（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ），使得所述加热系统通过使所述加热元件中正好一个加热元件以降低的功率进行工作而其余加热元件或者以全功率或者以零功率进行工作，从而以比所述加热系统的功率容量（Ｐｔｏｔ）小的所需功率（Ｐｒ）进行工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用于加热诸如水之类的流体的加热系统。本专利技术具体涉及操作流通型加热系统的方法，在这种加热系统中需加热的流体流过装备有一个或多个加热元件的导管。这样的加热系统特别可用于在例如家用器具中的用于分配热水，用以制作诸如咖啡之类的热饮料或用以产生用于使牛奶起泡的蒸汽的机器的应用。
技术介绍
在热水分配机器中，所希望的是将适当的水量在相对短时间内提高到一定温度，通常要接近沸点，这需要相对高的功率，通常约为2000-2500W的数量级。这些机器通常包括由公共电力网(即在欧洲为230V AC 50Hz)供电的电阻加热元件，这特别适用于家用器具。一个2500W的设备需要从电力网得到10A以上的电流。可能的是，所需功率是随时改变的。例如，在设备为冷时接通时可能需要得到较多的可用功率，以便促进加热过程并尽可能快地产生热水或蒸汽。在加热过程正在进行时，对功率的要求可以比较低。加热系统必须设计成能应付最大可能的功率要求，并允许容差，因此加热系统通常的额定功率要比最大期望功率要求高一些。然而，实际上可能需要加热系统工作在比较低的功率。降低加热系统的加热功率输出可以通过减小加热元件内电流的幅度来实现，在这一点上，可以将一个消耗功率的电阻与加热元件串联，但这浪费了能量。降低加热系统的加热功率输出的更为适当的方法是接通和断开通过加热元件的电流。电流的开关降低由电力网运转的负载所消耗的功率本身是已知的。例如，一种适当的开关方法是所谓的“多周期脉冲串(multi-cycleburst)”方法，其中在电力网的过零点处进行开关，使得负载中的电流总是具有包括整数个半波的波形。当从电力网吸取的电流被开关时，就出现了应该怎样防止电力网的失真的问题。例如，从电力网吸取的电流的反复变化可以导致电力网电压会违反规章的局部性变化(“闪烁”)。本专利技术的总的目的是消除或至少减小这些问题。要指出的是，德国Offenlegungsschrift 37.03.889揭示了一种包括两个可以操作成相互独立地完全接通或完全断开的加热元件的流通型加热系统。还要指出的是，美国专利5.438.914揭示了一种用于烤箱的电加热系统，这种系统包括两个或更多个加热电阻，这些加热电阻可以被开关使得在任何时候总是只有一个加热电阻接通而所有其他的电阻断开。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，加热系统包括多个至少两个加热元件，该加热元件基本上彼此相等，并且在电和物理上相互并行地排列。按照本专利技术的第二方面，通过按照适当的开关方案来接通/断开，使得在任何时候最多只有一个加热元件以降低的功率进行工作，而所有其他元件或者完全接通或者完全断开。因此，减小了“闪烁”和与负载开关有关的类似问题，因为要开关的电流幅度得到减小。结果，加热元件在温度上可以显示出差别正在以降低的功率进行工作的加热元件将具有比完全接通的加热元件低的温度，而具有比完全断开的加热元件高的温度。这可以导致产生热应力。此外，正在以降低的功率进行工作的加热元件由于反复接通/断开而与完全接通或完全断开的加热元件相比较可能受损较重因而平均寿命会较短。按照本专利技术的优选的方面，通过使加热元件的状态随时间轮转，使得平均起来每个加热元件完全接通、完全断开和以降低的功率工作的时间长度相同来减小以至消除这些后果。附图说明下面将通过以下结合附图所作的说明进一步解释本专利技术的这些及其他一些方面、特征和优点，在这些附图中相同的参考标记指示相同或类似的部分，其中图1A示意性地示出了加热单元；图1B为具有两个加热元件的加热单元的示意性剖视图；图1C为具有三个加热元件的加热单元的示意性剖视图；图2为示意性地例示加热系统的电操作的方框图；图3为示意性地例示适合实现本专利技术的以降低的功率进行工作的情况的时间图；图4A-图4C为例示按照本专利技术的具有两个加热元件的加热系统以不同水平的所需功率进行工作的情况的时间图；图5A-图5C为例示按照本专利技术的具有三个加热元件的加热系统以不同水平的所需功率进行工作的情况的时间图；图6A-图6C为按比图4A-图4C中的较大的时间刻度例示按照本专利技术的具有两个加热元件的加热系统以不同水平的所需功率进行工作的情况的定时图；以及图7A-图7C为按比图5A-图5C中的较大的时间刻度例示按照本专利技术的具有三个加热元件的加热系统以不同水平的所需功率进行工作的情况的定时图。具体实施例方式图1A示意性地示出了流通型加热单元10的侧视图，加热单元10包括流管11和多个彼此基本相同的加热元件12。要指出的是，流管11可以是弯曲的，但在图中，流管示为直管，因此它的中轴13为直线。标为14的导管11的内部空间适合让流体例如水通过。在下面，加热元件将一般地由参考标记12指示；在要区分个体加热元件的情况下，就将它们分别标为12A、12B、12C等等。加热元件12是设计成基本上在它们的整个长度上都产生热的电阻性元件。加热元件12在它们的端部具有用以电接触的电接触端；然而为了简明起见没有示出这些电接触端。为了有效地加热导管11内的流体，加热元件12与流管11热接触。在一个实际实施例中，加热元件12可以由铝制成，而流管11可以由钢(不锈钢)或任何其他适当的金属制成。每个加热元件12为沿着流管11的长度延伸的纵向元件。加热元件12可以如所示的那样与导管11平行延伸，或者可选地也可以是加热元件12围着导管11螺旋形延伸。在任何情况下，加热元件12安装成对导管11的某段长度15进行加热。加热元件12可以具有与流管11相同的轴向长度，或者可选地也可以是它们比流管11短，在这种情况下受加热的导管段15将比整个导管11短。多个加热元件12A、12B、12C围着导管11排列，基本上彼此相互平行延伸，并且与同一段15关联。或者换句话说，导管段15受多个加热元件12加热；输入导管段15之中的热量为各个加热元件的热作用之和。图1B为加热单元10在具有两个彼此相对排列的加热元件12A、12B的实施例的情况下的示意性剖视图。图1C为加热单元10在具有三个相互差120°的加热元件12A、12B、12C的实施例的情况下的示意性剖视图。显然，具有4个或更多个加热元件的实施例也是可行的。流管11可以具有圆形的截面，或者可选地也可以是流管11具有起伏的截面，如图所示，有凸部和凹部，加热元件分别设置在凹部内。图2为包括加热单元10和对加热元件12供电的供电电路20的流通型加热系统1在加热系统具有三个加热元件的实施例的情况下的电路图。对于本领域技术人员来说，对这个电路要用于具有两个加热元件或者具有4或更多个加热元件的加热系统需作的修改应该是清楚的。供电电路20包括两根输电线21和22，设计成以众所周知的方式接到电力网。因此，输电线21和22可以载有例如50Hz的230V AC电压。每个加热元件12接在这两根输电线21和22之间，使得输电线21和22内的电流为各个加热元件内的各电流之和。每个加热元件具有与它串联的各自的可控开关23。在下面各个开关将分别标为23A、23B、23C等。以示例的方式，开关23可以用三端可控硅器件实现，但也可以使用其他适当类型的开关，如本领域技术人员所清楚的那样。供电电路20还包括控制单元30，它具有接到输电线21、22上用来接收工作功率的功率输入31、32和与相应可控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作流通型加热系统（１）的方法，所述流通型加热系统（１）包括多个与流通型加热系统（１）的流管（１１）的一段（１５）热传导接触的至少两个加热元件（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ），每个个体加热元件具有额定功率（Ｐｉ）；　　　　所述方法包括步骤：通过使所述加热元件（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）中正好一个加热元件以降低的功率（即在零功率到全功率之间的功率）进行工作而其余加热元件（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）或者以全功率或者以零功率进行工作，从而使所述加热系统（１）以比所述加热系统（１）的功率容量（Ｐｔｏｔ）小的所需功率（Ｐｒ）进行工作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BA马尔德，T德哈恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]