CN106196560B - 加热流体的加热装置和操作这种加热装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加热流体的加热装置和操作这种加热装置的方法。一种加热流体的加热装置，具有：带有表面的扁平支架，在该表面上将加热元件布置成分布在表面区域之上并且将加热元件分成可以彼此分离地操作的一个或多个加热电路；温度传感器装置，具有覆盖加热元件的表面区域的传感器层，其中电极层中的至少两个传感器电极被安装到传感器层上，所述至少两个传感器电极彼此电断开，并且具有相对于彼此以小于2cm的距离延伸的指状或圈状传感器电极部分，其中彼此靠近布置的两个传感器电极部分的每种情况下的宽度在每种情况下都小于2cm；以及用于评估温度传感器装置的控制设备。

Description

加热流体的加热装置和操作这种加热装置的方法

技术领域

本发明涉及加热流体尤其是液体的加热装置，并且也涉及操作这种加热装置的方法。

背景技术

WO02/12790A1公开了其中蒸汽产生是借助于具有以直立管形式的蒸汽产生容器的加热装置进行的烹饪装置。在蒸汽产生容器的外部布置扁平加热元件。从下面将水提供给蒸汽产生容器，而产生的蒸汽可以在顶部逸出，并用在烹饪装置中用于蒸汽烹饪。

WO2007/136268A1和DE102013200277A1公开了借助于具有在表面区域之上分布的加热元件的加热装置中的介电绝缘层执行温度检测。在这种情况下，在电极处测量从加热元件流过绝缘层的所谓的漏电流或故障电流。该绝缘层具有随温度升高而降低的电阻。因此，在没有温度传感器作为用于这个目的所需要的离散部件的情况下，在大的表面区域之上可以确立局部过热。

发明内容

本发明基于提供在介绍部分中提及的那种加热装置以及也提供用于操作所述加热装置的方法的问题，用该加热装置和方法可以解决现有技术问题，并且尤其有可能的是，能够可靠地检测加热装置的加热电路或整个加热装置处的温度或超温。

该问题是通过具有权利要求1的特征的加热装置，并且还通过具有权利要求14的特征的方法来解决的。本发明的有利和优选的改进方案是另外权利要求的主题，并且将在下面的文本中被更详细地解释。在过程中，将仅针对加热装置或仅针对方法描述一些特征。然而，不管这一点，它们旨在能够独立地既适用于加热装置又还适用于方法。通过明确的参考，在描述的内容中合并权利要求的措词。

针对加热流体尤其加热液体的加热装置做出规定，以便从而操作蒸汽蒸煮器，以具有以下特征。所述加热装置具有带有表面的扁平支架，其中该支架可以如一种平板一样基本上或者完全平坦。作为替代方案，支架可以是弯曲的，并且尤其有利的是包含要被加热的流体的闭管或管状容器。将加热元件布置成分布在支架的整个表面之上，有利地在不与要被加热的流体接触到的外表面上。所述加热元件有利地覆盖支架或其表面的大的部分，优选是至少50％或甚至至少70％。将加热元件分成可以彼此分离地操作的一个或多个加热电路。每个加热电路具有至少一个加热元件，其中加热元件因此旨在被理解为意指这里的加热电路的一部分。每个加热电路尤其有利地具有互连的或可以以并联、串联或混合方式互连的多个个体加热元件。

而且，提供具有有利地是电绝缘的传感器层的温度传感器装置。通过覆盖加热元件的至少表面区域尤其有利地是完全覆盖所述加热元件的表面区域安装传感器层。可以做出规定使传感器层形成在整个表面区域之上并且密闭。优选地将所述传感器层安装在加热元件上面，并且如果优选地直接将所述传感器层安装到加热元件上，则所述传感器层应该是电绝缘的。该传感器层关于其电阻具有上述温度相关性能，也就是说是一种传感器元件。尤其有利地将所述传感器层设计成如WO2007/136268A1和DE102013200277A1的上述现有技术中描述的那样，其中在200℃到300℃的温度下，例如从近似250℃开始，电阻显著下降。这些温度被视为对于这种加热装置是临界的。如果超过所述温度，则加热装置可能以其他方式被损坏或毁坏。

将至少两个传感器电极安装到传感器层上，有利地安装在电极层中，特别是直接安装到传感器层上。这两个传感器电极彼此电断开，并且不像传感器层那样，不是简单地形成在大的表面区域之上，而是具有指状或圈状(turn-like)和伸长的传感器电极部分。这些传感器电极部分以相对于彼此至少2cm，有利地是小于1cm或甚至小于0.5cm例如仅为1mm到3mm的距离延伸。在各部分中，传感器电极部分应该具有相同的宽度和/或恒定的宽度。彼此靠近布置的两个传感器电极部分的每种情况下的宽度，也就是说两个传感器电极中的一个的每种情况下的宽度有利地小于2cm。所述宽度尤其有利地小于1cm并且大于1mm。

最后，提供用于评估温度传感器装置的控制设备。可以仅为温度传感器装置提供该控制设备。作为替代方案，可以在用于另外加热装置或其中安置加热装置的整个电气器具的控制器中提供所述控制设备。在这种情况下，在来自于温度传感器装置的信息或数据的基础上，与加热装置的操作的良好相互作用也是可能的。然而，也可以提供仅用于温度传感器装置或仅用于加热装置的分离控制设备。

依靠在温度传感器装置中提供两个传感器电极，该两个传感器电极一起叠盖加热装置或至少加热电路的表面区域，有可能针对局部超温或过加热现象(也就是说所谓的热点)监测表面区域，这用个体离散温度传感器是不可能的。这种局部超温通常具有带有非常高的临界温度的至多2cm到3cm的扩展范围，使得必须安装离散温度传感器的非常窄的网络。依靠提供两个传感器电极，可以实现增加的故障-安全性或双故障-安全性。即使两个传感器电极中的一个故障或被损坏，借助于另一个传感器电极，监测超温仍是可能的，使得可以继续操作加热装置。除了增加的可靠性或故障-安全性以外，也可以实现用于识别这种超温的显著改进的可靠性。如果，具体地，两个传感器电极都识别增加的故障电流，则也存在一个区中实际存在的这种超温的非常高的概率。

在本发明的有利改进方案中，可以针对两个传感器电极的传感器电极部分做出规定，将该传感器电极部分布置成彼此靠近，以彼此平行地延伸。所述传感器电极部分有利地也具有相同的和/或恒定的宽度，也就是说一个传感器电极部分应该具有相同的和恒定的宽度。两个传感器电极的传感器电极部分特别有利地交替，也就是说被交替地布置成彼此靠近。

在本发明的改进方案中，有可能将温度传感器装置分成多个，至少两个并且优选是三个识别区。在这种情况下，该划分应该是使得每个识别区对应于加热电路或与加热电路相关联。这是有利的，因为识别区与加热电路一致。因此，关于超温分离地监测和/或保护每个加热电路的每个区。

在本发明的一种改进方案中，传感器电极部分可以在支架上以伸长轨迹的方式延伸，也就是说可以说以双线的样式延伸。在这种情况下，两个传感器电极的传感器电极部分再一次彼此平行和彼此靠近和/或交替地延伸。在这种情况下，所述传感器电极部分的轮廓尤其有利地对应于扁平支架的情况下的所谓的曲折形式。在以管状形式的支架的情况下，具有双线轮廓的传感器电极部分也可以对应于具有螺旋轮廓的完全包围的圈。

在本发明的替代改进方案中，可以将传感器电极部分设计成使得它们以梳状的方式彼此啮合或以梳状的方式彼此交错，这是与加热电路叠盖的区中的情况，如上文已经描述的那样。在这种情况下，也应该以交替的方式布置两个传感器电极的传感器电极部分。

由于交替地彼此靠近和彼此接近的传感器电极部分的布置，有可能的是，具有超温的区由于其局部膨胀而可以说叠盖两个传感器电极的传感器电极部分。因此，实际上在两个传感器电极处也可以检测超温，并且因此具有两倍的可靠性。

在其中传感器电极部分彼此啮合的改进方案的情况下，可以有利地以指状物的方式设计传感器电极部分。所述传感器电极部分可以从传感器电极的连续的基部突出，该基部与所述传感器电极部分基本上倾斜或垂直地延伸。相对于加热电路的表面区域，连续的基部可以在这种情况下在由传感器电极监测的表面区域的相对端部区上延伸，并且传感器电极部分延伸至这些基部。在这种情况下，一个传感器电极的传感器电极部分可以从它们的基部恰好达到另一个传感器电极的基部的前面，特别有利地在从1mm到10mm的距离处。该距离也可以是与两个相邻的传感器电极部分之间的距离相同的距离，并且特别优选地是与所述距离相同的。

在一个传感器电极的每种情况下的传感器电极部分的宽度在加热电路的区中保持相同时，是特别有利的。这优选地正好适用于一个加热电路。具体地，如果两个传感器电极的所有传感器电极部分具有相同的宽度，则有可能在总体两倍的故障-安全性的情况下识别超温，但不可能定位所述超温。然而，如果两个传感器电极的传感器电极部分在至少一个加热电路上面的区中具有不同的宽度，优选地具有10％和500％之间的差别，则可以通过仅两个传感器电极将发生的超温与每种情况下来自的若干加热电路当中的加热电路上面的区或至少一个加热电路相关联。这可以通过在被测量的并且彼此相关的两个传感器电极处的漏电流或故障电流来执行。如果传感器电极的传感器电极部分的宽度显著不同，例如一个的宽度是另一个的宽度的仅50％，则由于传感器层的更高表面积叠盖，所以在具有更宽的传感器电极部分的传感器电极中也可以检测显著更高的漏电流或故障电流。如果传感器电极部分的宽度在上述1cm以下，则可以假定超温的区叠盖至少两个相邻的传感器电极部分，并且在每种情况下产生取决于叠盖区域的故障电流。如果故障电流在一个传感器电极处比在另一个处甚至显著更高，则在其中所述传感器电极具有更宽的传感器电极部分的加热装置的该区中存在超温。

传感器电极部分的宽度应该有利地相差至少50％，特别有利地相差至少100％。这样，有可能以可靠的方式加以区分，即使具有超温的区不均匀分布在两个传感器电极或所述传感器电极的部分之上。

在本发明的优选改进方案中，加热装置可以具有三个加热电路。

两个传感器电极的传感器电极部分可以在加热电路之一的区中具有相同的宽度。因此，如果在两个传感器电极处确立了近似相等大小的故障电流，则在该区中或在对应的加热电路处存在超温。两个传感器电极的传感器电极部分在另外两个加热电路的区中可以各自具有不同的、有利地是显著不同的宽度。因此，即使在一个传感器电极处比在另一个传感器电极处确立显著更高的故障电流的情况下，有可能在这两个加热电路中的一个处的超温的存在之间加以区分。细分成甚至多于三个区或加热电路是有可能的，但同时关于超温的定位有效地且可靠地加以区分的能力下降。

为了有效地覆盖加热电路并主要也为了对于不同宽度的传感器电极部分加以区分，当每个传感器电极在每个加热电路上面具有至少两个优选是至少三个传感器电极部分时被视为有利的。在这种情况下，相应传感器电极部分的宽度也不是那么大的，并且保证超温由于故障电流的增大而对至少两个有利地是至少三个传感器电极部分有影响。

首先，如上所述，有可能将支架设计为是平坦的，例如作为一种平板，并且将所述支架连接尤其是热连接到包含要被加热的流体尤其是液体或者要被加热的流体尤其是液体流过的容器或通道。这样的示例包括锅炉和水壶中的基底。

其次，加热装置的支架特别有利地以管的形式，并且因此是用于要被加热的液体的容器，该容器可以说永久地包含所述液体。通过加热蒸发所述液体例如供在蒸汽蒸煮器中使用。由于与流体尤其是液体接触，通常非常容易地可能从加热电路的加热元件吸取热量。上述超温可以仅在问题出现在这里时或例如在加热水时积累水垢沉积物时出现，所述水垢沉积物使得难以吸取热量。需要识别所述超温，并且然后必须避免在这样的超温下操作，因为否则可能会永久损坏加热装置。在管状支架的情况下，沿管的纵轴有利地使加热电路彼此分离。在这种情况下，所述加热电路应该很大程度上在支架周围延伸，有利地是以衬套(sleeve)的方式延伸，使得以尽可能有效和均匀的方式，由用于输入功率的加热电路或所述加热电路的加热元件覆盖支架的尽可能大的表面区域。在这种情况下，对于大多数传感器电极部分特别是所有的传感器电极部分有可能相对于管的纵轴以直角延伸。特别是当旨在使用加热装置来加热水时，传感器电极部分，并且在某些情况下，加热电路的加热元件也应该平行于水的表面延伸。因此，用于取决于管中填充水平的适配加热的加热电路的有利划分也是可能的。

通常，当传感器电极处的故障电流增加至少10％到50％或大于10mA到50mA时，能够识别超温。如果所述故障电流仅在一个传感器电极处增加，则很可能的是对于另一个传感器电极存在故障。应该将这种情况指示给用户，并且然后可以在其期间用户没有采取行动的特定时间之后例如在一分钟到五分钟之后降低或甚至完全关断加热功率。

在本发明的改进方案中，有可能在针对温度传感器装置评估的电输入电路中布置在每种情况下具有两个电阻器的两个保护电路。结果，可以保护评估或对应的控制装置。

在本发明的进一步改进方案中，有可能实行短路和/或电缆断裂测试。在这种情况下，可以向两个传感器电极之一馈送高频信号。这有利地通过借助于电容器等进行的电容去耦来执行。然后，使用控制装置借助于两个传感器中的另一个来读回信号，并且在功能温度传感器装置的情况下信号应该对应于所提供的信号。如果信号形状和/或信号电平偏差例如至少5％被识别，则这被认为是故障。然后，可以输出信号给用户，并且可以改变加热装置的操作，特别是减小功率或同样地关断整个加热电路或甚至整个加热装置。

这些和进一步的特征可以从权利要求书收集，但也可以从描述和附图收集，其中在本发明的实施例中和在其它领域中，在每种情况下，个体特征能够独立地或各自地以子组合的形式实施，并且个体特征能够构成针对其在这里要求保护的有利和独立可取得专利的版本。将申请细分成个体部分和中间标题不限制在这些条件下做出的陈述的一般有效性。

附图说明

本发明的示例性实施例在附图中被示意性图示，并将在下面的文本中更加详细地被解释。在附图中：

图1示出了具有布置成彼此靠近并且具有加热元件和温度传感器装置的三个加热电路的根据本发明的加热装置的平面图，

图2示出了来自图1的加热装置的示意图，其中详细图示温度传感器装置连同所述温度传感器装置的驱动布置，

图3示出了具有不同宽度的传感器电极部分的来自图2的加热装置的修改，以及

图4示出了具有不同设计的温度传感器装置的根据图1的加热装置的进一步修改。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的直立加热装置11，其具有由金属组成的圆柱圆管状容器12。在容器12的外表面13上提供带状加热元件15，如所图示，带状加热元件15沿容器12的外圆周的近似75％到90％延伸。顶部加热元件15a和最高的加热元件15a’形成顶部加热电路16a。中央加热元件15b形成中央加热电路16b，并且底部加热元件15c形成底部加热电路16c。在这种情况下，中央加热电路16b的中央加热元件15b和底部加热电路16c的底部加热元件15c以及还有加热电路16b和16c彼此相同。顶部加热电路16a是不同的，因为最高的加热元件15a’以正常加热元件15a的宽度的近似60％的距离在所述正常加热元件上面延伸，也就是说在这里以增加的距离延伸。

借助于接触区域18与加热电路16a到16c做出电接触，特别是借助于接触区域18a和18a’与顶部加热电路16a做出电接触。中央加热电路16b具有接触区域18b和18b’，并且底部加热电路16c具有接触区域18c和18c’。此外，还提供了附加的触点20a’以及还有20a到20c，特别是在每种情况下提供一个附加的触点20b，并且相应地给中央加热电路16b提供20c，以及相应地给底部加热电路16c提供20c。顶部加热电路16a具有带有类似于中央加热电路16b的情况下的布置的附加的触点20a。在最高的加热元件15a’上也提供另一个附加的触点20a’。

在左边区中的加热电路16a到16c上提供形成在介绍部分中描述的离散温度传感器的SMD温度传感器21a到21c。给每一个SMD温度传感器21a到21c提供两个温度传感器接触区域22a和22a’、22b和22b’以及还有22c和22c’。所述温度传感器接触区域与加热电路16a到16c完全电隔离。这些离散温度传感器非常适合于确定加热装置11中的水的温度，但是不适合于定位具有超温的区。所述离散温度传感器的监测区对于这个目的来说太小了。

在容器12的中心沿所述容器的纵轴提供带形区27，焊缝28在带形区中延伸，因为管状容器12是由金属片形成的，并且彼此靠着的边缘也彼此焊接。例如出于接地的目的将所谓的外表面触点30安装在容器12的底部处。

如在介绍部分中所解释的，有可能以均匀的方式或由相同的材料或玻璃在加热元件15或加热电路上产生介电传感器层。然而，作为替代方案，也有可能使用两种不同的导电材料或玻璃。这些材料甚至可以一个安装在另一个上面和/或一个安装到另一个上，其中必须对于每种材料个体地做出电接触。传感器层形成可以说平坦的、温度相关的电阻器，该电阻器在高达近似80℃的温度下具有非常高的电阻并且因此没有电流流过绝缘层，其中所述温度是可调的。如果温度还仅在小范围内继续升高，并且例如达到100℃，则电阻下降。在例如150℃或200℃的温度下，在该小范围内的电阻可能已经下降到这样的程度，使得即使电绝缘性能对于在没有问题的情况下操作加热电路16a到16c是足够的，可以流入这些温度的区的漏电流或故障电流也已经能够被可靠地检测。

显著高于100℃的这种高温实际上可以仅在首先由于所述水的沸腾干燥而没有更多水或其次由于在一点处形成大量的水垢沉积物而不再吸取足够热量时在加热装置11或提供有所述加热装置的蒸发器的操作期间以及水的蒸发期间发生，使得过热发生。在这种区中通常不再还有水的第一种情况下，可以以相应的SMD温度传感器21a到21c主要是最高温度传感器21a的状态做出复查。如果所述复查也确立大于100℃的温度，则显而易见的是水的填充水平已经下降。然而，如果最高的SMD温度传感器21a仍确立至多100℃的温度，则存在传感器电极连同传感器层25确立的显著更高的温度，作为由于在容器12的内表面上形成过大的水垢沉积物而引起的超温。取决于平坦区的大小和超温的水平，可以继续操作对应的加热电路16或者另外可以关断对应的加热电路16。在每种情况下，可以给操作者提供如在介绍部分中所描述的指示，以便使所述操作者意识到必须从加热装置11或蒸发器去除水垢。

图2中的加热装置11的高度示意图示旨在是可以说在展开状态下或在容器12的支撑管已被切断(也就是说平放)的情况下的支架的平面图。所述图示示出了三个加热电路16a至16c，将所述加热电路细分成个体加热元件未被图示在这里，因为这对本发明的该方面不重要。加热电路16a至16c的驱动布置的接触连接也不被图示在这里。仅示意性图示针对加热电路16c的接触区域18c和18c’。该图2也清楚地示出，三个加热电路16a至16c占据彼此分离的区。

将温度传感器装置30安装到加热电路16a至16c上，特别地将上述传感器层32最初直接安装到在整个表面区域之上的加热电路16上。该传感器层32至少具有三个加热电路16a至16c的表面区域；该传感器层32有利地是全表面区域或连续的传感器层。所述传感器层例如可以稍微叠盖加热电路16a至16c的表面区域，并且达到高达容器12的边缘或恰好达到容器12的边缘的前面作为支架。将传感器层直接安装到加热电路16a至16c上，并且传感器层由上述电绝缘材料，有利的是从现有技术已知的玻璃材料组成。在室温下以及还有在用于使水沸腾或蒸发的加热装置11的操作期间的温度也就是说近似100℃的温度下，所述材料电绝缘，具有实质上无限高的电阻。在从150℃开始的上述超温(有利地是在200℃和300℃之间)，电阻下降并且上述故障电流(也被称为漏电流)可以经过传感器层32。这种超温可以在加热元件或加热电路16a到16c上的区中不再存在任何吸取产生的热量的水时发生。作为替代方案，在容器12的内表面上可以产生大量的水垢沉积物，这同样使得难以吸取热量。当容器12近似20cm到30cm长并且具有近似6cm至10cm的直径时，表现出这种超温的区通常具有0.5cm和1.5cm之间到至多2cm的直径。非常低的局部超温相当少有地发生，因为通过容器12的热的交叉传导在这里保证充分的热分布。具有超温的显著更大的区同样非常少有地发生，因为然后应该被识别和抑制的超温将已经发生，特别是在所述区的中央区中显著更早发生。

再一次将传感器电极34a和34b安装到传感器层32，特别是在电极层中。在这种情况下，传感器电极34a和34b两者以从1mm到3mm或至多5mm的距离彼此分离。原则上，传感器电极34a和34b具有相同的配置；在每种情况下，传感器电极部分37ac、37ab和37aa以及还有37bc、37bb和37ba从沿侧面延伸的基部36a和36b朝彼此突出。所述传感器电极部分的宽度是近似5mm至1.2cm。产生彼此啮合的梳状结构的传感器电极部分37。可以看出，这些传感器电极部分37或多或少精确地仅覆盖加热电路16a至16c的表面区域；在中间空间中或靠近加热电路怎么都不能发生超温。在这里图示，在每种情况下，用于每一个加热电路16的温度传感器装置30的两个传感器电极34a和34b的三个传感器电极部分37。然而，也可以存在更多的传感器电极部分37。然而，不应该存在少于两个。也可以看到，所有的传感器电极部分37具有相同的宽度，并且在离彼此相同的距离处。

传感器电极34a和34b的传感器电源线39a和39b各自通向保护电路41a和41b。这些保护电路41a和41b中的每一个分别具有串联连接的两个电阻器R1a和R2a以及R1b和R2b。在每种情况下，在所述电阻器的下游连接二极管Da和Db以及还有齐纳二极管ZDa和ZDb。保护电路41a和41b连接到可能是远程控制设备43，用于评估温度传感器装置30。因此，有可能甚至将保护电路41a和41b布置在容器12上作为支架，但其中控制设备是分离的并例如与用于其中安装加热装置的整个电气器具的控制器组合或集成。

控制设备43具有在微控制器44的上游连接的串联电阻器和串联电容器。在微控制器44的上游连接通向输出L、SL、SN和N的另外的电路布置。

在加热电路16a中示出超温区46。所述超温区的中心位于中央传感器电极部分37ba上面，但是同时也叠盖中央传感器电极部分37aa以及还有某种程度上位于所述传感器电极部分的左侧的传感器电极部分。因此，可以在传感器电极34a和34b两者处测量故障电流ib和ia。这些故障电流ia和ib取决于超温区46中的传感器层32的电阻的变化而流动。然而，这不仅包括在传感器电极部分37之上的超温区46的表面区域叠盖，而且包括相应存在的温度。如果所确立的故障电流超过定义的故障电流阈值，则这被识别为触发了超温和故障情况。可以在过程中输出信号；也可以可能地执行上述的加热功率的减少或甚至关断。故障电流不应超过0.7mA。故障电流阈值可以被选择为例如0.2mA到0.5mA。

从图2也清楚的是，已经可以由传感器电极34a或34b或所述传感器电极的传感器电极部分37中的一个识别这种超温情况或超温区46。因此，可以实现两倍的故障-安全性；也就是说，温度传感器装置30仅用其温度传感器之一也发挥作用。保护电路41中的两个保护电阻器用于在单一故障情况下防止控制设备43的损害或电破坏。齐纳二极管ZD将传感器电压限制到小信号电平。

在图2的基础上也可以清楚地看到，在每种情况下，具有以梳状的方式彼此啮合的传感器电极部分的这种两个传感器电极可以针对每一个加热电路16被彼此分离地提供。然而，在这种情况下，连接的费用以及还有保护电路和控制设备43的费用两者，至少关于其电路布置来说是三倍。虽然这是可能的，但它涉及相当大的附加费用。然而，能够将这种超温区的情况限制于对应的加热电路16使得可以仅降低或关断该加热电路的功率将当然是所期望的。功率降低可以发生到例如这样的程度以致于，仍产生加热功率并且将热量引入到要被加热的流体中，但是不再存在危险的超温。

为了能够实现针对加热电路之一定位超温区的该可能方式，可以根据图3中的加热装置111选择传感器电极134a和134b的配置。根据图2，传感器电极134a和134b两者具有传感器电源线139a和139b以及还有基部136a和136b。然而，从其伸出的传感器电极部分137具有不同的设计。

从传感器电极34a的基部136a向下突出的三个传感器电极部分137aa在极右的加热电路116a上面，相对薄和比图2中的更窄。然而，另一个传感器电极134b的对应的传感器电极部分137ba比图2中的更宽，该传感器电极部分从底基部136b向上突出；传感器电极部分137ba是在这里图示的示例性实施例中的宽度的近似两倍。相应的传感器电极部分137ab和137bb在中央的加热电路116b上面具有相等的宽度。与在右手边的加热电路116a上面相比，比率在左手边的加热电路116c之上相反。从顶部向下延伸的传感器电极部分137ac比从底部向上突出的传感器电极部分137bc显著更宽，并且特别是传感器电极部分137bc的两倍宽。

由于在每种情况下加热电路116之一上面的传感器电极部分的宽度的该配置，可以彼此比较故障电流ia和ib的大小，并且由此得出关于该加热电路116的区包含超温区146的结论。如果，具体地，根据图2超温区146再一次发生在右手边的加热电路116a上面，则传感器电极134b的传感器电极部分的更大宽度意味着受超温影响或被超温叠盖的其表面区域更大得多。因此，故障电流ib显著高于故障电流ia，例如近似为两倍高。由于相应地显著不同的选择比率，特别是如这里的情况是2∶1或甚至更加不同，也可以清楚地识别其中过流区的中心位于相对窄的传感器电极部分137正上方但同样仍叠盖另一个传感器电极的传感器电极部分的显著更大的表面积区的情况。

如果故障电流ia显著高于故障电流ib，则在左手边的加热电路116c上面存在超温区。如果两个故障电流近似相等，则在中央加热电路116b上面存在超温区。如上文所解释的，一旦已识别受影响的加热电路，则可以将所述加热电路的功率降低例如20％到50％。在大多数情况下，超温区中的温度然后高于平常但不再在临界范围内。达到临界范围的这种情况确实可以被可靠和明确地识别。因此，不必要减少或关断整个加热装置的加热功率。

通过分开传感器电极部分相对于彼此的比率，甚至也可以监测或区分多于三个表面积区。然而，这在这里图示的具有三个加热电路的加热装置的情况下没有什么意义。只有当存在更多的加热电路或再一次将所述加热电路细分时，这才将有意义。然而，同时也应注意，在所有的情况下超温本身的识别的可靠性应该可以说优先于附加的功能，诸如超温的定位。在任何情况下，通过与相应传感器电极的表面积比率近似成比例的故障电流ia和ib，在这里图示的超温的定位是很容易可能的。

而且，在这里也可以清楚地看到其中可以实行上述短路或电缆破损测试的方式。为此，借助于传感器电源线139b，经由耦合入布置150，给传感器电极134b馈送来自于微控制器144上的频率连接149的对应合适的高频信号。耦合入布置150具有用于电容去耦的电容器。然后可以使用控制设备143经由另一个传感器电极，特别是经由所述控制设备的正常连接，来读回信号。当根本没有信号或显著改变(例如改变了至少5％到25％)的信号在过程中返回时存在故障。这对应于本质上是惯例的短路或电缆破损测试。这可能会导致功率的降低或加热装置111的关断，或者至少导致向用户有利地光学上和/或声学上输出的对应的故障消息。图4示出了特别地是不处于如图2和3中的支撑管的展开状态而是本质上根据图1的支撑管的进一步的加热装置211。虽然将传感器电极部分设计成在图2和3中以指状物的形式或以梳子的形式彼此啮合，但是传感器电极234a和234b的传感器电极部分237a和237b连续地彼此靠近延伸，也就是说可以说以双线样式延伸。三个加热电路216a、216b和216c在这里也在分离区中被安装到容器212或所述容器的外表面213上。传感器电极部分237a和237b在每种情况下在加热电路216之一上面可以说延伸在两个双圈中。两个加热电路之间的自由条被传感器电极部分直接穿过，这在实践中不必是垂直的，然而，如在这里所图示的，而是这也有可能以倾斜的方式发生。

在这里也可以看到，传感器电极部分237a和237b(类似于图2和3中的那些)基本上叠盖加热电路216a到216c的整个表面区域，也就是说可以监测超温。这也可以被设计成相对于表面区域甚至更好。如果如图2和3中的超温区要在加热装置211中发生，则也将有可能通过传感器电极部分237a和237b检测所述超温区。

在这里图示的两个传感器电极234a和234b中相同的传感器电极部分237的在每种情况下的恒定连续宽度近似对应于图2，也就是说不可能定位加热电路之一上面的超温区。在从其偏离中，在加热电路216a到216c上面延伸的传感器电极部分237a和237b的宽度可以根据图3在所述加热电路之一的每种情况下的区中变化。也就是说，在加热电路216a上面，传感器电极部分237b可以是传感器电极部分237a的两倍宽，它们在加热电路216b上面可以具有相同宽度，并且在加热电路216c上面，传感器电极部分237a可以是传感器电极部分237b的两倍宽。如关于图3所描述的，可以再次通过比较可以在传感器电极234a和234b或所述传感器电极的传感器电源线239a和239b处检测的故障电流的大小，定位超温区。

传感器电极部分237之间的距离应该也在图4的加热装置211中总是相同的，并且而且相对低，例如在1mm和3mm之间。

Claims (20)

1.一种加热流体的加热装置，具有：

带有表面的扁平支架，

多个加热元件，被布置成分布在支架的整个表面之上，

加热元件，被分成可以彼此分离地操作的多于一个加热电路，

温度传感器装置，具有至少覆盖加热元件的表面区域的传感器层，

电极层中的至少两个传感器电极，被安装到传感器层上，

两个传感器电极，彼此电断开并且具有相对于彼此以小于2 cm的距离延伸的指状或圈状传感器电极部分，

彼此靠近布置的两个传感器电极部分的每种情况下的宽度在每种情况下都小于2 cm，

用于评估温度传感器装置的控制设备，

其中支架呈管的形式，并且彼此分离地沿管的纵轴布置加热电路，使得加热电路包围支架。

2.根据权利要求1的加热装置，其中彼此靠近布置的传感器电极部分彼此平行延伸。

3.根据权利要求2的加热装置，其中彼此靠近布置的传感器电极部分具有相同的宽度。

4.根据权利要求1的加热装置，其中温度传感器装置被分成至少两个识别区，其中每个识别区对应于加热电路，或者与加热电路相关联，并且与所述加热电路一致。

5.根据权利要求1的加热装置，其中传感器电极部分在支架上以双线样式，以伸长轨迹的方式延伸。

6.根据权利要求1的加热装置，其中传感器电极部分以梳状的方式彼此啮合，或者在与加热电路叠盖的区中彼此交错。

7.根据权利要求6的加热装置，其中传感器电极部分从传感器电极的连续基部以指状物的方式突出。

8.根据权利要求7的加热装置，其中连续基部相对于相反的端部区在加热电路的表面区域上延伸，并且一个传感器电极的传感器电极部分达到另一个传感器电极的基部。

9.根据权利要求1的加热装置，其中一个传感器电极的每种情况下的传感器电极部分的宽度在加热电路的区中保持相同。

10.根据权利要求9的加热装置，其中两个传感器电极的传感器电极部分相对于彼此的宽度的比率在至少一个加热电路上面的区中相差在10%和500%之间，其中加热装置具有三个加热电路并且两个传感器电极的传感器电极部分在一个加热电路的区中具有相同的宽度，以及两个传感器电极的传感器电极部分各自在另外两个加热电路的区中具有不同的宽度。

11.根据权利要求1的加热装置，其中每一个传感器电极在每一个加热电路上面具有至少两个传感器电极部分。

12.根据权利要求1的加热装置，其中至少传感器电极部分的大部分相对于管的纵轴以直角延伸。

13.用于操作根据权利要求1的加热装置的方法，其中为了识别在其处电导体与传感器电极之一之间的故障电流超过预定阈值的具有超温的加热元件的区，在两个传感器电极中的每一个处测量故障电流，并且如果至少一个故障电流超过故障电流阈值，则识别超温并且然后将信号输出给用户和/或改变加热装置的操作。

14.根据权利要求13的方法，其中在针对温度传感器装置的评估的电输入电路中布置在每种情况下具有用于保护评估的两个电阻器的两个保护电路。

15.根据权利要求13的方法，其中在根据权利要求10的加热装置中，通过比较两个传感器电极处的故障电流的大小识别加热电路之一的区中的超温的定位，其中彼此相关的故障电流的大小表现类似于该加热电路的区中的传感器电极的传感器电极部分的表面区域的尺寸。

16.根据权利要求13的方法，其中当识别超温时，通过至少降低或关断功率改变操作。

17.根据权利要求16的方法，其中通过在其中已经识别超温的区中至少降低或关断加热电路的功率改变操作。

18.根据权利要求13的方法，其中由馈送给两个传感器电极之一的高频信号实行短路和电缆破裂测试，其中使用控制装置借助于两个传感器电极中的另一个读回信号，其中当信号形状和/或信号电平偏离至少5%时，识别故障，并且将信号输出给用户和/或改变加热装置的操作。

19.根据权利要求18的方法，其中借助于电容器等进行的电容去耦由馈送给两个传感器电极之一的高频信号实行短路和电缆破裂测试。

20.根据权利要求13的方法，其中在识别超温之后，加热装置的操作的改变至少是加热电路的功率降低或加热电路的关断，在加热电路的区中已经识别超温。

Images