[发明专利]用于感应加热加热元件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种装置，其尤其借助通过感应线圈产生的磁场来感应加热加热元件，该装置具有连接至谐振电路的感应线圈，本发明还涉及一种用于确定加热元件的温度的方法。

背景技术

通过感应能够加热导电的材料。这一点可通过把导电材料放入由感应线圈产生的磁场中来实现。该磁场在此通过交流电产生，从而在交流电的频率下引起了磁场的极性变换。

通过交变的磁场，在该导电材料中感生出涡电流。这些感生出的交流电针对材料的特定电阻起效，从而产生热量。

该感应在此可穿透非导电的材料实现，该材料未经历加热。只有导电材料的热量辐射才能加热周围非导电的材料。

通过感应来加热如今在许多应用领域中应用。最常见的工业应用例如是对金属进行回火、退火、熔化或焊接。但在家用电器中也应用感应加热，例如应用在感应炉灶中。

此外，感应加热还用于加热围绕加热元件流动的流体。感应加热尤其适用在电动车的水循环系统中，因为借助相对较高的效率能够将电能转换成热量。这一点是尤其有利的，因为在电动车中没有由内燃机产生的废热，因此不能用于加热乘客车厢。

为了能够有选择性地调节感应加热系统发出的加热功率，并且为了确保感应加热系统不会过度加热，必要的是，能够精确地确定待感应加热的加热元件的温度。为此在现有技术中已知有各种不同的方法。

此外，例如物体的温度还可通过温度传感器来获取。它们能够直接安放在物体上，或者能够在与热桥相连地的情况下固定在物体上。这些温度传感器例如按照传感器电阻的变化取决于温度这一原则进行工作。但传感器或热桥为此必须当作附加部件来用，从而产生了成本，并且还需要占用额外的安装空间。

此外，同样还已知光学的温度测量装置，它通过光学方法无接触地确定温度。为了能够应用光学方法，必须能够看清待测量的区域，最好还能够触及到该区域。但这一点并不是到处都可行的。

此外，还通过以下方法来确定借助感应加热的加热元件的温度，该方法充分利用了材料的与温度有关的渗透特性。这一点例如在DE 42 38 862 C2中公开。

此方法的缺点尤其在于，其不能应用于这些材料，即这些材料在对于某些应用而言有用的温度范围内具有恒定的磁导率，因此材料选择受到限制，或者只能在特别的材料-温度范围-组合内应用该方法。

在所有现有技术已知的方法中，都需要额外的部件以便能够进行温度测量，或者需要能够充分接触到待测的位置。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于感应加热加热元件的装置，以及提供一种用于确定感应加热系统的加热元件温度的方法，其以简单且成本低廉的方式确定加热元件的温度，而无需附加部件，也不必触及加热元件。

就装置而言，本发明的目的通过根据权利要求1的特征得以实现；就方法而言，此目的通过具有权利要求7的特征的热量路径控制(Warmwegsteuerung)来实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中进行定义。

有利的是，一种尤其借助通过感应线圈产生的磁场来感应加热加热元件的装置，其具有连接至谐振电路的感应线圈，其中该谐振电路具有至少一个第一电容器和至少一个第一电源，并且该线圈具有特定的电感和电阻，并且该加热元件的材料具有至少在温度局部范围内恒定不变的磁导率。

此外还有利的是，谐振电路可通过交流电驱动。因此形成了借助交流电的频率进行换极(umpolarisierendes)的磁场，交流电通过该磁场产生在加热元件中。

还适宜的是，感应线圈与电源以及感应线圈串联。

此外还有利的是，加热元件的材料具有与温度有关的导电率。通过该导电率可计算出材料的电阻，因为电阻和导电率相互成反比。对于本发明的方法而言必要的是，加热元件具有与温度有关的电阻。

在另一优选的实施例中，该谐振电路具有用于确定谐振电路的谐振频率的至少一个第一测量装置，和/或具有用于确定谐振电路的功率消耗的第二测量装置。

此外还有利的是，该装置具有至少一个第三测量装置，其用于测量加热元件的与温度有关的电阻，其中该加热元件的温度可从该电阻中确定。

最后，通过加热元件的电阻能够推导出加热元件的温度。

还适宜的是，确定(尤其是计算出)的加热元件的与温度有关的电阻，其中可从该电阻中确定加热元件的温度。

就此方法而言有利的是，为了确定加热元件的温度，通过谐振电路的谐振频率来获知感应线圈的电感，和/或通过谐振电路的功率消耗来获知感应线圈的电阻。