CN105284185B - 加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有壳体(2)的加热装置(1)，在所述壳体中设有流体通道，所述流体通道具有流体入口(12、13)和流体出口(12、13)，其中，在所述壳体(2)中设有产生交变磁场的元件(30)，所述产生交变磁场的元件通过至少一个壁部与所述流体通道密封地隔开，其中，此外还设有至少一个金属面状加热元件(3、8、22)，所述面状加热元件能够通过所述交变磁场被加热，其中，所述至少一个面状加热元件(3、8、22)设置在所述流体通道中，其中，至少一个所述面状加热元件(3、8)由磁性材料构成。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及一种具有壳体的加热装置，在该壳体中设有流体通道，该流体通道具有流体入口和流体出，其中，在壳体中设有产生交变磁场的元件，该产生交变磁场的元件通过至少一个壁部与流体通道密封地隔开，其中，此外还设有至少一个金属面状加热元件，该面状加热元件能够通过所述交变磁场被加热，其中，所述至少一个面状加热元件设置在流体通道中。

背景技术

加热装置在现有技术中是已知的。因此，有这样的空气加热装置，它们具有所谓的PTC加热元件，这些PTC加热元件被通电并且因此变热。通过与PTC元件接触的空气暖气片，热量被传递到流过的空气。但是这些加热装置具有与用于液态介质所需的加热装置根本不同的结构。

用于液态介质的加热装置具有封闭壳体，这些加热装置被设计成具有流体通道，该流体通道具有流体入口和流体出口，其中，用PTC元件加热的加热元件伸进壳体中。

用于液态介质的这些加热装置具有以下缺点：热量不是在要被加热的液态介质流经的流体通道中，而是在其它区域中产生。因此，由于存在的传输阻力获得一种延迟加热，这种延迟加热被认为是不利的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种加热装置，该加热装置适合对流体进行感应加热，其中，该加热装置特别是以成本低廉且低复杂度的构造为特点。

本发明的目的通过一种具有以下特征的加热装置得以解决。

本发明的一个实施例涉及一种具有壳体的加热装置，在该壳体中设有流体通道，该流体通道具有流体入口和流体出口，其中，在壳体中设有产生交变磁场的元件，该产生交变磁场的元件通过至少一个壁部与流体通道密封地隔开，其中，此外还设有至少一个金属面状加热元件，该面状加热元件能够通过交变磁场被加热，其中，所述至少一个面状加热元件设置在流体通道中，其中，至少一个所述面状加热元件由磁性材料构成。

因此，产生交变磁场的元件设置在流体通道和经过流体通道的流体流之外，而面状加热元件设置在流体通道中并且因此设置在流体流中。因此，优选要实现电气系统的隔离，即在位于流体通道之外的产生交变磁场的元件与位于流体通道中发热的面状加热元件之间的隔离。

通过设置至少一个磁性面状加热元件，可以实现对交变磁场的屏蔽。这有利于避免无意地影响相邻的电设备或者电子设备。通过磁性面状加热元件可以削弱或者完全阻止交变磁场的传播。

也可优选的是，产生交变磁场的元件朝向壳体基本上被由磁性材料构成的第一元件包围。

可以使用一种由磁性材料构成的元件来减少或者完全抑制交变磁场的传播。这是特别有利的，因为通过限制传播可以避免无意地且不利地影响相邻的电系统和/或电子系统。此外还可以通过限制传播避免使相邻设置的金属结构被无意地加热。

“包围”有利地是指产生交变磁场的元件特别是沿着交变磁场的传播方向被由磁性材料构成的元件包围，使得交变磁场的传播得到减少或者完全阻止。磁性材料在这里形成对交变磁场的屏蔽作用。在基本上呈空心圆柱形的线圈作为产生交变磁场的元件的情况下，该线圈根据本发明可以例如被空心圆柱形元件通过线圈被插到该空心圆柱形元件中的方式包围。

在这里，产生交变磁场的元件不必与由磁性材料构成的元件处于物理接触或者该产生交变磁场的元件类似涂层地被完全包围。有利地，由磁性材料构成的元件在这里被设计成基本上符合产生交变磁场的元件的形状。

此外还可变优选的是，壳体由一种不能导电的材料构成。

比如为塑料的不能导电的材料是特别有利的，因为可以因此减轻加热装置的总重量。此外，壳体的造型和制造也因此更加简单且更加成本低廉。

也适宜的是，产生交变磁场的元件朝向壳体的中心基本上被由磁性材料构成的第二元件包围。

与向外朝向壳体限制交变磁场的传播相类似，也可以向内朝向壳体中心通过由磁性材料构成的元件限制交变磁场的传播。在这里，可以有利地在壳体的内部提供一个免受交变磁场影响的区域。

此外还有利的是，在由磁性材料构成的第一元件和由磁性材料构成的第二元件之间设有单个或者多个面状加热元件，这些面状加热元件能够通过交变磁场被加热。

面状加热元件可以通过这种方式通过交变磁场被加热，同时交变磁场向外和朝向壳体的中心的传播都被限制。

此外还优选的是，由磁性材料构成的第一元件和/或由磁性材料构成的第二元件分别构成一个面状加热元件。

由磁性材料构成的元件同样可以形成面状加热元件，由此可以总体上实现加热装置的更加紧凑的结构。

还有利的是，至少一个所述面状加热元件具有单个或者多个孔，这些孔能够被流体流过。

通过可以被流体绕流或者流过的孔，可以总体上实现优化的流体流。此外还可以改善流体的充分混合，这有助于提高温度均匀性。这总体上提高了加热装置的效率。

此外还适宜的是，与相应面状加热元件的初始材料的材料量相比，通过在相应面状加热元件中的单个或者多个孔最多去除0％到50％，优选是10％到40％，其中更加优选的是20％到30％的材料量。

通过为面状加热元件设置剩余的最小材料量可以确保，屏蔽作用仍然足够强以便充分地限制交变磁场。这特别适用于这样的面状加热元件，它们由磁性材料制成并且设置在壳体的中心区域中或者设置在壳体的一个内表面上并且此外还满足限制交变磁场传播的目的。

根据本发明的一种特别有利的改进方案可以规定，产生交变磁场的元件由线圈构成，该线圈能够与交流电源连接。

此外还可优选的是，在产生交变磁场的元件中产生的热量和/或在对产生交变磁场的元件进行控制和/或调节的控制单元中的热量可被用于对流体进行加热。

这可以例如通过热桥实现，这些热桥在热量产生区域与流体之间形成导热连接。

也有利的是，面状加热元件能够在单面上或者双面上被流体流过。

面状加热元件优选与流经流体通道的流体直接接触。因此，实现了使流体快速变热。

此外还可以是特别有利的是，面状加热元件能够在双面上被流体流过，其中，流体的流动方式在面状加热元件的一面上的流动方向与在面状加热元件的另一面上的流动方向相同或者相反。因此，流体连续地被引导首先在面状加热元件的一面上然后在面状加热元件的另一面上流过。这提高了加热的有效性。

一个优选实施例的特征是，产生交变磁场的元件是基本上呈空心圆柱形的元件。

也可优选的是，面状加热元件是基本上呈空心圆柱形的元件。

此外还可优选的是，产生交变磁场的元件是空心圆柱形元件，其中，至少一个面状加热元件设置在空心圆柱形的产生交变磁场的元件的径向内侧和/或径向外侧。因此，可以产生一种结构空间有利的加热装置。

也可优选的是，在空心圆柱形的产生交变磁场的元件的径向内侧和径向外侧设有一个或多个空心圆柱形的面状加热元件。也因此可以提高热功率。

此外还可以规定，产生交变磁场的元件是基本上呈空心圆柱形的线圈。

也有利的是，控制单元与壳体连接或者集成在壳体中。

此外还可以是有利的是，壳体由一种吸收磁场或者对于交变磁场来说不可穿透的材料构成。

此外还适宜的是，所述壁部由一种磁场可穿透的材料构成。

本发明的有利改进方案在从属权利要求中以及在随后的附图描述中进行描述。

附图说明

下面参照附图借助于实施例对本发明进行详细说明。在附图中：

图1示出了一种根据本发明的加热装置的视图，其中，外面的壳体仅仅是部分地以及透明地示出，

图2示出了图1的加热装置的另一视图，其中，位于加热装置中的中央管子以局部剖视图示出，由此可看到位于管子内部的流动通道和芯棒，以及

图3示出了图1和图2的加热装置的另一视图，其中，示出了一个线圈，该线圈产生交变磁场，由此位于加热装置内部的加热元件可以被加热。

具体实施方式

图1示出了一种加热装置1的视图。该加热装置1由壳体2构成，该壳体的顶部通过盖子6封闭，而底部通过盖子7封闭。壳体2在这里具有空心圆柱形形状。在壳体2内部设有面状加热元件3，该面状加热元件同样被设计成空心圆柱体。面状加热元件3被插入到由壳体2形成的空心圆柱体中。

面状加热元件3沿径向环绕地具有多个狭槽，这些狭槽将面状加热元件3的外表面划分成多个部分。通过这些狭槽形成的各个部分沿不同方向偏离面状加热元件3的基面。在这些部分中，部分沿径向朝向面状加热元件3的中央偏离以及部分沿径向向外朝向壳体2偏离。

在面状加热元件3内部设有另一面状加热元件22。该面状加热元件22同样被设计成空心圆柱体。与外面的面状加热元件3相反，该面状加热元件22不具有条纹并且具有光滑的圆柱形的侧面。

面状加热元件3用它的各个偏离部分不仅可以贴靠在壳体2的内壁上而且也可以贴靠在面状加热元件22的向外的表面上。

在面状加热元件22内部设有线圈壳体4，该线圈壳体同样被设计成空心圆柱形。线圈壳体4的外径小于面状加热元件22的内径。面状加热元件22的外径小于面状加热元件3的内径以及面状加热元件3的外径小于壳体2的内径。

根据设计方案，偏离面状加热元件3的基面的部分一边可以贴靠在壳体2的内表面上并且另一边可以贴靠在面状加热元件22的外表面上。

在图1中以剖视图示出的线圈壳体4的内部设有空隙5，该空隙被设计成沿径向呈环绕的。在该空隙5中可以装入线圈体。该线圈体在图1中未示出。

在线圈壳体4的中央处设有管子8。该管子8同样被设计成空心圆柱形。管子8的外径小于被设计成空心圆柱形的线圈壳体4的内径。管子8在它的下端部区域上支撑在下面的盖子7上。在管子8的上端部区域上在上面的盖子6与管子8之间存在气隙。在线圈壳体4与下面的盖子7之间设有气隙9。相反地，线圈壳体4的上端部区域面接触地贴靠在上面的盖子6上。只要管子8能够被感应加热，它同样是一个面状加热元件。

在壳体2与面状加热元件22之间形成通道11，在该通道中安装有面状加热元件3。在面状加热元件22与线圈壳体4之间形成通道10。最后在线圈壳体4与管子8之间形成通道14。这些通道10、11、14可以被流体流过。详细的通流次序在随后的附图中描述。

上面的盖子6被设计成使得它将壳体2向上流体密封地封闭。为此，盖子6以一个圆柱形部分伸进壳体2的内部。该圆柱形部分具有沿径向呈环绕的凹槽。如已经描述的那样，线圈壳体4在壳体2的内部贴靠在盖子6的一个表面上，从而没有流体流在线圈壳体4与盖子6之间流动。

在面状加热元件22与盖子6之间设有气隙15，从而可以产生在通道10与通道11之间越过面状加热元件22的流体流。

下面的盖子7将壳体2向下流体密封地封闭。为此，盖子7具有一个圆柱形部分，该圆柱形部分在它的径向边缘表面上具有沿径向呈环绕的凹槽，其中，盖子7以这个圆柱形部分嵌入壳体2中。盖子7以及盖子6的圆柱形形状在这里与壳体2的内轮廓相符，从而在盖子6、7与壳体2之间能够产生精确的配合。

接在第一圆柱形区域之后，下面的盖子7具有第二圆柱形区域，该第二圆柱形区域具有比下面的第一圆柱形区域更小的外径。管子8安装在这个具有较小直径的上面的圆柱形区域上。

在线圈壳体4与盖子7之间设有气隙9。通过该气隙9，流体流可以在线圈壳体4与盖子7之间流动。面状加热元件22略过下面的盖子7的上面的圆柱形区域并且安装在下面的圆柱形区域上。在上面的圆柱形区域与面状加热元件22之间可以设置紧固元件，比如螺纹连接装置、粘接装置或者铆接装置。以这种方式，面状加热元件22可以与下面的盖子7连接。同样，管子8可以通过类似的紧固装置连接在下面的盖子7上。

下面的盖子7具有第一流体接口12，该流体接口设置在盖子7的上面的圆柱形部分的一个径向表面上。此外，盖子7还具有第二流体接口13，该流体接口设置在盖子7的下表面上。流体接口12以及流体接口13分别根据加热装置1的流动方向不仅可以用作流体入口也可以用作流体出口。在盖子7的内部设有转向装置，该转向装置使沿径向延伸的流体接口12转向成沿轴向。

图2示出了加热装置1的与已经在图1中所示类似的视图。与图1的视图不同，沿着管子8的中轴线剖切地示出了位于加热装置1内部的管子8。可看到芯棒20，该芯棒在管子8的内部延伸。在芯棒20与管子8的内壁之间形成另一通道21，芯棒被设计成基本上呈杆形，该杆形的向下的端部形成尖端。流体同样可以流经该通道21。

在一种可能的通流次序中，流体可以通过流体接口13流入位于管子8内部的通道21。在那里，芯棒20被绕流。流体向上经过通道21流向盖子6。在管子8与盖子6之间设有气隙，由此流体可以从管子8中流出并且流入在管子8与线圈壳体4之间形成的通道14中。在那里，流体向下流动并且经过在线圈壳体4与盖子7之间形成的气隙9，最后流入在面状加热元件22与线圈壳体4之间形成的通道10中。在上面的区域中，在面状加热元件22与盖子6之间设有气隙15，流体可以通过该气隙流入在面状加热元件22与壳体内壁之间形成的通道11中。沿着通道11，流体可以向下流动并且最后通过位于盖子7中的流体接口12从加热装置1中流出。面状加热元件3在这里将通道11划分成另外的子通道，这些子通道同样可以被流体流过。

图3示出了加热装置1的另一示意图。与图1和图2不同，在图3中示出了位于线圈壳体4内的线圈体30。线圈体30通过空心圆柱形的单层卷绕的线圈构成。替代地，也可以设置多层特别是双层卷绕的线圈。

通过例如用交流电压给线圈体30通电，可以在加热装置1内产生磁场。管子8和面状加热元件3和22在这里都是由金属材料构成。

由于由线圈体30产生的交变磁场，管子8以及面状加热元件3和22可以被加热。不仅在面状加热元件3和22上而且在管子8上都可以有流体流过，该流体在流过时从面状加热元件3和22以及管子8吸收热量。

面状加热元件3以及管子8有利地由磁性材料构成。以这种方式可以削弱由线圈体30产生的交变磁场的空间延伸。这特别有利于使交变磁场在壳体2之外的影响尽可能达到最小。此外，可以通过由磁性材料构成的管子8实现加热装置1的无交变磁场的内部区域。

为了尽可能地避免与相邻电系统或电子系统发生不被期望的交互作用，削弱交变磁场是特别有利的。此外还有利于使其它金属材料不会被无意地加热。此外可以通过将交变磁场限制到集中的预定空间，总体上实现加热装置1的更高效率，因为由于交变磁场的散射引起的损失是较小的。

在一种有利的改进方案中，特别是当面状加热元件3由一种磁性材料构成时，壳体2可以由一种非金属或者不能导电以及非磁性的材料(例如塑料)构成。

如在图1至图3中所示的加热装置1的实施方式仅仅是示例性的。从图1至图3的图示和相应描述不产生限制作用。在图1至图3中特别是示出了一种实施方式，该实施方式通过多个空心圆柱体的相对设置形成通道，这些通道可以被流体流过。根据本发明的加热装置1的原理同样可以转用到采用其它成形方式的加热装置的元件。

特别是在材料选择、各个元件的尺寸设计和相对定位方面，图1至图3仅仅是示例性实施方式并且不具有限制性。各实施例的各个特征可以相互组合。

Claims (11)

1.一种加热装置(1)，该加热装置具有壳体(2)，在所述壳体(2)中设有流体通道，所述流体通道具有流体入口(12)和流体出口(13)，其特征在于，在所述壳体(2)中设有第一元件(3)，在所述第一元件(3)中设有至少一个金属面状加热元件(22)，在所述金属面状加热元件(22)中设有线圈壳体(4)，在所述线圈壳体(4)中设有第二元件(8)，其中，所述线圈壳体(4)的内部设有产生交变磁场的元件(30)，所述产生交变磁场的元件(30)通过所述线圈壳体(4)与所述流体通道密封地隔开，其中，所述面状加热元件(22)设置在所述流体通道中并通过所述交变磁场被加热，其中，所述第一元件(3)和第二元件(8)分别由屏蔽交变磁场的磁性材料构成。

2.如权利要求1所述的加热装置(1)，其特征在于，所述产生交变磁场的元件(30)的朝向所述壳体(2)的一侧基本上被由磁性材料构成的第一元件(3)包围。

3.如权利要求2所述的加热装置(1)，其特征在于，所述壳体(2)由一种不能导电的材料构成。

4.如权利要求1所述的加热装置(1)，其特征在于，所述产生交变磁场的元件(30)的朝向所述壳体(2)的中心的另一侧基本上被由磁性材料构成的第二元件(8)包围。

5.如权利要求1所述的加热装置(1)，其特征在于，所述由磁性材料构成的第一元件(3)和/或所述由磁性材料构成的第二元件(8)分别构成一个面状加热元件。

6.如权利要求1所述的加热装置(1)，其特征在于，至少一个所述面状加热元件(22)具有单个或者多个孔，流体流过所述孔。

7.如权利要求6所述的加热装置(1)，其特征在于，与相应面状加热元件(3、8、22)的初始材料的材料量相比，通过位于各面状加热元件(3、8、22)中的所述单个或者多个孔最多去除0％到50％的材料量。

8.如权利要求7所述的加热装置(1)，其特征在于，通过位于各面状加热元件(3、8、22)中的所述单个或者多个孔最多去除10％到40％的材料量。

9.如权利要求8所述的加热装置(1)，其特征在于，通过位于各面状加热元件(3、8、22)中的所述单个或者多个孔最多去除20％到30％的材料量。

10.如权利要求1所述的加热装置(1)，其特征在于，所述产生交变磁场的元件由线圈构成，所述线圈能够与交流电源连接。

11.如权利要求1所述的加热装置(1)，其特征在于，在所述产生交变磁场的元件(30)中产生的热量和/或在对所述产生交变磁场的元件(30)进行控制和/或调节的控制单元中产生的热量被用于对所述流体进行加热。