电加热器制造技术

公开了一种将一厚膜加热器的功率输出减小到它的最大功率的一预定部分的方法。该方法包括：将一系列电能量的规则周期脉冲施加到该加热器，其中这些脉冲足够短以至与该加热轨道相反的加热器板的表面不达到一均衡温度。还公开了一种通过在加热开始处施加一较低功率并确定温度升高的阈值速率是否被超过来检测干通电的方法。在标定一温度传感器的方法中，测量在沸腾和另一个温度（例如，后者在生产期间测量）处的电阻并使用内插和外推。还公开了估计体积、当接近一给定温度时减小功率和检测水垢积聚的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电加热器，特别涉及用于加热液体的电加热器和控制这些加热器的各种方法。
技术介绍
在水加热容器的领域中，使用安装为关闭该容器的基座中的一开口的印制有厚膜的元件加热器迅速地变得越来越普遍。这样的加热器包括印制在金属基底上的绝缘层上的一电阻轨道。厚膜加热器的优点之一是它们传导高瓦特(watt)密度和高总功率的能力。可是，正在出现的另一个重要的特点是通过能够提供任何数量的分离加热轨道所给予该加热器的设计者的灵活性，这些加热轨道可以具有不同的功率并可以分开使用或与另一个结合使用。因此例如在欧洲销售的水壶和水罐几乎总是设计为简单地用来煮沸水，为远东设计的液体加热容器也常常设计用来将水长时间慢煮。这个器具的设计者可以因此提供用于将水加热到沸腾的一主高功率加热轨道和用于在此后保持慢煮水的一第二低功率轨道。这种布置的一个例子公开于WO97/04694。也知道在Millennium M2水壶中将水保持在沸腾以下的一温度。这被恒温地取得，即当确定该水温已下降到一阈值以下时给该加热器短时间加电(energise)。由于水的高热容量，假设热量以相对低的速度和低的传导率通过水扩散，所以尽管不连续供电，这个加热方式也给所有水一相对稳定的平均温度。可是，申请人已经认识到在水的大部分温度维持相对稳定的同时，接触该加热器表面的水的瞬时温度也应该被考虑。在当加热器断电，而热量通过水体扩散时温度再次下降之前，这个温度将快速上升到它能到达的正常值而将该水加热到沸腾。在这具有将该水保持在大约稳定的温度的全部理想效果的同时，处于加热器表面的水经受着产生不期望的噪音的局部煮沸。再有，已经认识到上面描述的特性迄今为止将这种类型的加热器排除在被用于加热具有平均较低热扩散速率、即具有较低的热传导率和抑制对流的较大粘性的其它液体之外，例如牛奶，即使多个循环的平均功率可能相对地低，该牛奶仍会被加热器表面的过量温度烧焦。
技术实现思路
当从第一方面看时，本专利技术提供了一种将一厚膜加热器的功率输出减小到它的最大功率的一预定部分(fraction)的方法，所述加热器具有在至少一个面上电绝缘的一平面基底和用于所述绝缘面的一电阻加热轨道，所述方法包括将一系列规则周期的电能量脉冲施加到所述加热器，其中该脉冲足够短以至与该加热轨道相反的加热器板的表面达不到一均衡温度。从另一方面，本专利技术提供了一种加热设备，该加热设备包括一厚膜加热器和一电控制器，该厚膜加热器具有至少在一侧电绝缘的一平面基底和用于所述绝缘面上的一电阻加热轨道，该电控制器布置为将一系列规则周期的电能量脉冲施加到所述加热器，其中该脉冲足够短以至与该加热轨道相对的加热器板的表面达不到一均衡温度。因此将会看到，根据本专利技术，将非常短的能量脉冲施加到该加热器以便相对的表面，即与例如液体的正被加热的东西接触的表面，没有达到一均衡温度的机会，即如果连续供电它将达到的温度。该加热器的平均功率输出当然将依赖于该脉冲持续期与它们之间间隔的比率，即已经公知的占空比(mark-space ratio)。可是通过按照本专利技术限制该脉冲的绝对持续期，在该厚膜加热器的加热表面经历的最大温度可以大大地减小。例如，这意味着如水的液体可以以一减小的功率被加热，而不会发生局部煮沸(并因此没有发生任何实质的噪音)，否则该局部煮沸就会发生。它还开发了用给定的高功率密度加热器加热不能容忍与全功率操作的加热器关联的功率密度的其它液体的可能性，例如牛奶或汤。实际上，这个加热器可以用来加热诸如各种食品等的固体或半固体。本领域的技术人员将认识到本专利技术有效地允许一高功率密度厚膜加热器被转换成为具有较低功率密度的加热器。由于它在减小尺寸并因此降低该加热器成本的同时，连续允许通过该加热器的均匀加热，这比其中例如提供了一分离低功率密度轨道的布置具有优势。将防止该加热器的远表面达到均衡的能量脉冲的最大持续期当然将依赖于该绝缘层和金属基底的厚度和热传导性，及依赖于该加热轨道的额定功率。在优选实施例中，该脉冲的持续期小于500毫秒，更好的是小于200毫秒，更好的是小于100毫秒。在一些实施例中，利用了仅仅20毫秒的脉冲。这里将几乎总是这样一种情况，该加热器提供有一交流电流(A.C.)电源，该脉冲持续期最好是整数个循环。这使得该功率脉冲的开始和结束能够设置在电压穿过零线的地方。由于在零电流条件下切换了负载(该加热器几乎完全是一个电阻负载)，这减小了电磁干扰。因此上面给定的优选最大脉冲持续期假定操作在UK的50赫兹A.C.主电源(mains supply)上，并分别对应于25、10、5和1个循环。当使用另一个频率如60赫兹时，这些优选脉冲持续期应该相应地修改。用于将电功率切换到该加热器的任何合适的装置可以使用目前优选的三端双向可控硅开关元件等。本专利技术提供的一厚膜加热器的功率密度的有效减少在许多情况下是有用的。在特别的优选实施例中，这个加热器被结合在一液体加热设备中。在一个优选实施例中，减少的功率被用来操作该液体加热设备以便它最好是将例如水加热到沸腾，而基本上不产生任何可辨别的噪音。当然可以理解，当一液体被加热到沸腾时，该沸腾不可避免地产生一些噪音。因此，噪音的实质上的消除意指参照全部液体的沸腾发生之前的阶段。可以认识到这种布置自身是有新颖性和创造性的，因此当从更广方面来看时，本专利技术提供有一种升高一液体加热设备中的液体的温度的方法，所述方法包括以这样一种功率给该加热器加电，并在加热期间实质上不产生可辨别的噪音。本专利技术还扩展到具有一电加热器和被布置为以这种方式操作该设备的一控制器的一液体加热设备，和该控制器本身。可以布置该设备以便永久地用这种方式操作。可是最好是，当需要安静加热时，用户可以选择这种操作模式，而当不考虑噪音时也可以选择一更高的功率模式以加速加热。该安静模式仅可能是在加热开始之前可预选择的。可是最好是它也可以在加热期间被选择。因此如果一用户以较高功率开始加热该设备中的液体，可是然后需要接听电话，他或她可以选择安静模式，直到该电话通话已经结束或达到期望的水温。还最好是，该安静模式的选择还抑制由该设备有意产生的声音，如当加热完成时通知“砰”。在一些优选实施例中，根据经验预先确定为了避免噪音产生施加到该加热器上的功率。可以使用固定功率级别，但是最好是设计一最小噪音加热程序，其中该功率级别调整为当最大化该功率以最小化加热时间时，最小化噪音。申请人已经认识到在例如水的正常加热期间产生的噪音是变化的。例如已经认识到，当第一次施加功率并且该设备变暖时几乎不产生噪音，当热量到达该水时噪音增加，当该水内的对流开始发生时再次减小，然后逐渐增加直到沸腾。因此，根据一优选方法施加一预定功率曲线，该功率曲线被确定以便在最小化噪音的产生的同时，在给定点最大化该功率。这本身是有新颖性和创造性的，因此从本专利技术进一步方面，包括有一种加热在电液体加热容器中的液体的方法，包括以预定的曲线施加功率到该容器的加热器，所述曲线被得出以便在最小化噪音的产生的同时，在任何给定时间最大化该功率。本专利技术还扩展到一电液体加热设备，包括被布置为以这种方式操作该设备的控制装置和所述控制装置本身。可选地或附加地，该设备包括检测正在产生的声音级别的装置和根据所检测的声音级别调整施加到该加热器上的功率以避免产生任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计正在通过电液体加热设备加热的已知热容量的液体的体积的方法，所述方法包括：施加功率到所述设备的加热器，测量所述液体在给定时间中的温度的升高，并根据该时间、热容量和在所述时间期间提供给该加热器的能量总量而计算所述体积。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：文森特J加维，保罗科斯格罗夫，
申请(专利权)人：施特里克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]