[发明专利]加热元件及检测温度变化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热元件，该加热元件带有一个由电流产生热量的层、一个加热表面和位于前述二者之间的电介质，还涉及一种方法，该方法用于检测加热元件中的温度变化以预防过热并调节温度。

背景技术

上述加热元件例如描述在荷兰专利申请NL 1014601中。这里描述的是例如用于加热液体容器中的流体或用于对加热板进行加热的加热元件，其中电阻由通过的电流加热。除了该生热层，已知的加热元件设置有一个电介质，该电介质将加热表面与生热层——这里是电阻——分隔开。带有介电特性的中间层不仅对加热表面提供良好的热传递，而且用作过热防护。为此，根据NL 1014601的加热元件设置有一个安培表，该安培表可检测通过该电介质的泄漏电流。来自于加热元件的该泄漏电流部分取决于该电介质的电阻。由于至少在预定的温度范围内电介质的电阻又依赖于温度，并且该依赖关系大体上可确定，通过检测通过电介质的泄漏电流可判断温度。可由安培表以简单方式检测的该泄漏电流形成了一个测量值，利用该测量值可确定电介质的温度，从而确定加热元件的温度。过热防护可通过将安培表耦联到一个用于该加热元件的控制器而容易地实现，只要泄漏电流达到了预定的阈值，供应到加热元件的电流就减小甚至完全断开。如果加热元件不接地，在金属件上的简单电压测量也可用于实现在合适的时间——即发生过热之前——关闭该元件。通过在微处理器中或合适的模拟电路中使用合适的电子装置及软件，用户能在合适的时间接收到热传递被例如元件上的水垢中断的警报，当水沸腾或蒸发时就是这种情形。然后用户可以在合适的时刻执行一次清洁，而无需立即切断该装置。

尽管已知的加热元件提供了简单的温度变化检测以及过热防护，一般必须采取独立的装置以使得能够正确检测泄漏电流。因此有时候需要例如放大或相反地减弱泄漏电流的电流强度。也已经发现，若加热元件接地则一般难以检测泄漏电流。在此情形下，电分离的互感器系统将必须结合到接地线中，这比较费时。

发明内容

从而，本发明的目的是提供一种改进的加热元件及检测加热元件中温度变化的方法，目的是预防过热和/或调节温度，同时保持已知的加热元件的优点。

为此，根据本发明的加热元件的特征在于电介质至少包括一个第一和第二介电层，二者之间设置有一个导电层。

由于介电层的特殊组合，在第二介电层中流动的泄漏电流将优选地转到导电层，因为在此情形下第一介电层用作对电介电能力更强的层(相对于第二介电层)。因此，现在对于极低电流强度或电压而言，也变得有可能通过电耦联到该导电层或以其它方式连接到该导电层的安培表或电压表检测该泄漏电流，而不会必须为此目的而提供独立的装置。这使得与已知技术相比，能够以更快的反应时间进行更灵敏的温度测量。此外，调节将变得更加便宜，因为不再需要在接地线中结合电分离的电流互感器。这里，泄漏电流优选地在嵌入到两个介电层之间的导电层和设置在第二层的加热电阻之间测量。根据本发明的多层电介质的应用还提供了额外的优点，这将在后面进一步讨论。

当加热表面由导热的特别是导电的材料制成、并且还与地面电介电时，流经电介质的泄漏电流还能在加热表面上或在电连接到该表面的部件上测量。从而，例如能够测量可能流经第二介电层的泄漏电流，这使得可选地在一个范围内进行温度测量而不是仅由第一层所供应的泄漏电流来进行温度测量。很明显，原理上电介质能包含有多个第一和第二介电层的组合，且二者之间包含有导电层。此类实施方式允许可能的泄漏电流转向，并且若需要，可沿加热元件的厚度的不同位置进行测量。

根据本发明的加热元件的特别优选的实施方式的特征在于，在大致相同的温度，第一介电层的电阻高于第二介电层的电阻。已经发现由于第一介电层相对于第二介电层的更为增强的电介电作用使得可进行更为灵敏的泄漏电流测量。这里当第一介电层与第二介电层相比更靠近加热表面时是有利的。在过热的情形下，泄漏电流将由在第二介电层内的生热层产生，第二介电层与第一介电层相比离加热表面更远。该泄漏电流接着将经由中间导电层转向并且不再流经第一介电层，或者仅部分流经第一介电层。通过测量泄漏电流——如果需要在以上已经描述的加热元件的作用组合中进行测量，在此优选实施方式中获得了非常灵敏且响应迅速的过热保护。本实施方式额外的优点在于获得了可靠的过热保护以及例如防止误操作。从而，保护操作是高灵敏度的，而不论加热元件特别是加热表面是否接地。