[发明专利]用于固体、液体、气体和蒸汽的瞬时加热装置

说明书

一种加热装置，包括：加热器(2)，由根据温度而电阻可变的材料制成；电源(1、10)，借助于电连接件(8、9)连接到所述加热器(2)，以用于发送流过所述加热器(2)的电流；控制模块(4)，被布置成用于调节由所述电源(1)供应的电流；测量连接件(6、7)，置于所述加热器(2)的端处并连接到所述控制模块(4)，所述控制模块(4)被预先设置成用于通过计算在所述加热器(2)的端处存在的电压与流经所述加热器(2)的电流之间的比率来测量所述加热器(2)的电阻，该电压和该电流是借助于所述测量连接件(6、7)而检测的。

技术领域

本发明涉及一种用于固体、液体、气体和蒸汽的瞬时加热装置。

背景技术

每台机器、家用电器、运输系统或住宅的能量节约均具有很大重要性，因为它降低能源生产的工作成本和污染。特别地，在加热元件(无论液体、固体、气体或蒸汽被不连续地致动)的所有应用中，存在很大的能量浪费，由于在加热元件之前必需使加热系统达到温度。所述加热系统通常具有的热质量基本上大于待加热的元件的热质量。在许多情况下，加热时间太长并且必需持续保持加热元件的温度，即使很长时间不存在待加热的元件。

加热器的显著热质量对于在预期工作条件的变化时保持温度恒定是必要的；实际上，加热器通常设有温度传感器和加热功率的控制系统。在加热步骤期间，施加的功率处于最大值，然后在达到工作温度时，加热器通过以例如10％的有用循环来切换加热元件接通和断开而维持所需温度；当待加热的元件与加热器接触时，热能量被吸收，从加热器传导到待加热的元件。因此加热器趋于冷却，且温度控制系统向加热系统发送更多电力。在这种情况下，发生温度瞬态，在控制系统检测到的温度和传递到待加热的元件的温度之间甚至有相当大的跳跃。这些瞬态通常被加热器的相关热质量吸收(实际的规律是，热质量比待加热的元件的热质量大20倍，瞬态包含在所需加热温度的几个百分点内)。

借助于非限制示例，我们提到在超市中使用以封闭易腐食品包装的用于食品的纸板和/或塑料托盘的密封系统。

所述机器由下底座构成，所述下底座包括可调节托盘保持件和上加热板，典型功率为1KW，金属质量(通常为铝)为至少1Kg。待加热的元件是所述用于食品的托盘的边界，待加热的元件将用塑料材料的膜来密封；待加热的部件的重量为约5克。密封温度通常为180℃，因此用于加热板的能量为：880J(铝的比热)×1Kg(加热器的重量)×180℃-25℃＝155℃(密封温度-环境温度)，来自如上：880×1×155＝136,400焦耳，而板的加热时间为：136.4000J/1000W加热功率＝136.4秒。

为了密封托盘，以下将被代替为必需的：1200J(纸板+塑料的平均比热)×0.005Kg(待加热的部件的重量)×155℃(密封温度-环境温度)，来自如上：1200×0.005×155＝930J。

计算用于密封托盘的能量与用于加热板和托盘的总能量之间的百分比，我们获得：930/(136,400+930)×100＝0.68％，即小于用于加热机器来密封托盘的能量的1％。

在机器总是被切换接通的情况下，在等待工作以执行时，并假设分散在环境中的能量将等于最大功率的1/10，我们获得：

100W×12小时运行＝1200W/h，我们将其乘以3600以将其转换为焦耳，其中1200×3600＝4,320,000J，我们必须为初始加热添加焦耳：4,320,000+136,400＝4,456,400。如果我们假设每分钟密封一个托盘(超市柜台的典型节奏)，我们将有4,456,400J+(930J×720)/720(12小时每分钟1件)＝7119J，以及作为百分比：930/7119×100＝13％。此外在这种情况下，虽然比以前好，但未使用的能量仍是总量中的主要成分(87％)。

从文献JP2002215246和US2009045187中获知了略微改进以上概述的性能的现有技术加热装置的实例。

发明内容