專利名稱：快速的液體加熱的制作方法
技術領域：
本專利申請總體上涉及液體加熱。更具體地，其涉及一種通過使電流流過液體的 方式來加熱液體的系統。
背景技術：
在標準的電阻加熱液體中，電流通過電阻加熱元件，該元件將電能轉變為熱量。熱 量從熱的電阻加熱元件傳導至液體，加熱該液體。該方案被廣泛地使用在家用和商用的熱 水器等裝置、洗碗機等設備、以及生產過程。在加熱水中，該方案產生了一些問題，因為電阻 加熱元件的表面變得比要加熱的液體熱得多。這種更高的表面溫度導致液體中的化學物質 和雜質起反應，而從液體中沉淀出來，并且粘著于電阻加熱元件的熱的表面上，在其外護層 形成石灰涂層。時間久了該石灰涂層增加，并且作為熱絕緣體。因而，此刻的隔熱的電阻元 件變得更熱而浪費能量。由于其工作在甚至更高的溫度，電阻元件最終燒壞。此外，在用標 準的電阻加熱器加熱液體中，分散于電阻器中的電能必須首先加熱電阻加熱元件，其次加 熱電阻加熱元件的外護層，然后加熱形成在元件的外護層表面上的石灰層，最后加熱液體。 因此，在延遲以后才加熱液體。為了解決這些問題，可以周期性地從除去石灰的設備上清除電阻加熱器上的石灰 涂層，以防止燒壞和經常更換。清除表面沉積礦物質的維護過程花費時間和附加成本，而且 會用到有害于環境的刺激性化學物質，成本高并且可能危險。因此，人們需要更好的加熱液體的技術，而本發明提供了這樣的技術。發明概述本專利申請的一個方面是加熱液體的裝置。該裝置包括罐、電極和導電液體。罐 容納導電液體和電極。電極被連接以提供在導電液體中流動的電流。該裝置還包括電解材 料供給容器，其用于容納電解材料。該電解材料供給容器被可開關地連接以向罐提供電解 材料。該裝置還包括電參數檢測器，其用于檢測分散于導電液體中的電能的參數。該裝置 還包括控制器，其被連接以使得如果電參數檢測器檢測到不同于設定值的電參數，則自動 地向導電液體中添加電解材料。
本專利申請的另一個方面是加熱液體的方法。該方法包括提供罐和電極，其中電 極位于罐內。該方法還包括使導電液體在電極之間流動，其中導電液體具有導電性。該方 法還包括提供用于調節導電性的系統。該方法還包括使電流在電極之間的液體中流動，檢 測電流，以及使用系統以自動地調節液體的導電性以得到希望的電流。本專利申請另一個方面是加熱液體的裝置。該裝置包括多個罐部分、流入口、流出 口、電極、擋板和液體。多個罐部分容納液體和電極。液體具有足以在電極之間使電流通過 的導電性。擋板位于多個罐的罐之間。本專利申請的另一個方面是加熱液體的方法。該方法包括提供罐、電極和液體，其 中電極位于罐內。該方法包括使液體在電極之間流動。該方法包括在電極之間提供電壓， 并使電流在電極之間的液體中流動，以及不改變電壓而調節電流以提供預設電流。
通過下述如附圖所示的詳細說明前述內容將更為清楚，為清晰起見沒有按比例繪 制，其中圖Ia為本專利申請的液體加熱系統的一個實施方式的橫剖面圖，包括具有電極 罐部分、電極之間的加壓導電液體、電解材料的源、以及用于提供電解材料以增加導電液體 的導電性的控制系統；圖Ib為圖Ia的液體加熱系統的另一個實施方式的三維視圖，其中罐中的液體處 于大氣壓狀態；圖加為圖Ia的液體加熱系統的三維分解視圖；圖2b為圖Ia的液體加熱系統的三維視圖；圖2c為圖Ia的液體加熱系統的干擋板、電極和引線的三維視圖；圖3為圖Ia的液體加熱系統的電源和控制系統的方框圖。
具體實施例方式如圖Ia-Ib所示，用于加熱流進的液體19的裝置18、18'包括罐20、20'，其在罐 部分20a中容納電極組22，并且在罐部分20c中容納電極組23。如圖2a_2c所示，在一個 實施方式中，三相電極組22包括電極片22a-22a’、22b_22b ’、22c-22c ’，并且三相電極組23 包括電極片23a-23a\23b-23b\23c-23c' 罐20還容納有導電液體M，其與罐20、20 ‘的 外表面電絕緣。裝置18、18'可用于加熱涼的液體M、提高原先加熱過的液體溫度或保持 液體的溫度。罐20、20'可由金屬制造，例如鋼，其具有涂有介電材料25的內表面，例如含氟聚 合物、玻璃或陶瓷。罐20、20'還被絕緣并裝在箱或容器中(未示出)，以進一步使之絕緣。 對于低壓使用，罐20、20 ‘可由介電材料25制造，例如塑料。在一種應用中，裝置18、18'被用于提高流進的液體19的溫度，例如來自市政供 水系統的、流經罐20、20'的水。流進的液體19可直接來自市政供水系統或已經進行過預 處理、被使用過或加熱過，例如在另一加熱元件中。例如，流進的液體19的進入溫度可為 150F，并且裝置18、18'用于將其溫度提高至200F。流進的液體19可以是基于水的或含很大成分的水，例如海水、廢水、牛奶、血液、體液、經處理的食物漿液、有機廢物處理的混合物、清潔液、啤酒或葡萄酒。流進的液體19 也可以是醇，例如乙醇或乙二醇，或基于石蠟的材料，例如傳熱流體。如果流進的液體19不 是基于水的，那么電解材料26包括適用于該液體的導電溶液。導電液體M由流進的液體 19和電解材料沈的混合物形成，相比流進的液體19單獨地，導電液體M可允許明顯更多 的電流電極組22、23的電極之間流動。隨著顯著的電流流動，導電液體M在滯留于罐20、 20'期間加熱。電解材料沈被加入到流進的液體19中，以給導電液體M提供相比流進的液體19 增強了的導電性。電解材料26可以是固體或液體材料。在一個實施方式中，電解材料沈本 身為包含電解質的溶液。例如，電解材料26可以是包含鹽電解質的水溶液，例如氯化鈉或 氯化鉀。除了鹽以外，還可以使用這類水溶性電解材料，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、檸檬酸三鈉、 氫氧化鈉、鹽酸、硝酸銨、硝酸或醋酸的水溶液。也可使用其他鹽或其他導電溶質的水溶液。 清潔劑、清洗劑或金屬保護劑，或它們的混合物可以與電解材料26 —起被添加。在一個實施方式中，裝置18、18'包括電解材料供給容器觀，其通過電解質供給 進料管30a與罐部分20s相連，從而將電解材料沈提供給罐部分20a。供料可通過泵供料 或通過重力自流進料。如圖Ia所示，在流進的液體19進入罐部分20a之前，電解材料沈 可以在進料管30b中添加到流進的液體19中。或者，如圖Ib所示，電解材料沈可通過其 自身的進料管30c與流進的液體19通過進料管30d進入分別添加到罐部分20a中。在另一個實施方式中，電解材料供給容器可與裝置18、18'分離。例如，電解材料 供給容器觀可為軟水器(未示出)，其提供含電解質鹽的水溶液。在一個典型實施例中，電解材料沈為含有30，OOOppm濃度氯化鈉的氯化鈉鹽水溶 液。通過將四分之一茶匙的鹽和7加侖的水混合而制備電解材料沈。在一個實施方式中， 使用佛蒙特州威努斯基市的市政供水，流進的市政供水含有90ppm濃度的氯化鈉，并且將 該流進的市供水與仔細量取的一定量電解材料26混合制備的導電液體M含有的氯化鈉濃 度范圍為數百ppm。在一個實施方式中，裝置18、18'還包括電流檢測開關36，其用于檢測流向電極 組22、23的電流。裝置18、18'還包括控制裝置38，其被連接用于通過使用來自電流檢測 開關36的信息來自動地控制電解材料沈流向罐部分20a。在上述的典型實施例中，其中流進的液體19為市政供水并且電解材料沈為 30，OOOppm的氯化鈉鹽溶液，電流檢測開關被用于實現電流檢測和電解溶液控制的作用。本 申請人:使用電流檢測開關提供一定量體積的電解材料26，其足以給市政供水提供導電性， 從而使得電極組22、23的成對電極片之間施加的電壓為208伏特，電流為32安培。該32 安培電流大于由提供電力的50安培壁裝電源插座電路供給的最大電流值的60%。該電流 設定值可以更高些，例如，該電流設定值可為該壁裝電源插座電路熔斷器額定值的70%或 高達80%。該電流流經電極組22、23的每對電極片之間的導電液體M，并將其溫度由在罐 20,20'的流入口 39處的約150F提高至在流出口 40處的約200F。然后，該加熱的水用于 商用洗碗機中清潔洗滌碗碟。隨著流進的市政供水流經罐20、20'以每小時293加侖的流 量供給該清潔洗滌之用，小型泵被用于在該30，OOOppm的氯化鈉鹽溶液中進行混合，通過 在其滯留期間電流在罐20、20'中的電極之間的導電液體M中流動，足夠的熱量被增加到 導電液體M以將其溫度提高50F。經測量流出罐20、20'的導電液體24，申請人發現其氯化鈉的濃度為450ppm。裝置18、18'還可用于家用加熱。為了該用途，流進的液體19可以是在踢腳板式 供暖器和裝置18、18'之間循環流動的水。在其他實施方式中，該接收熱水的裝置可以是熱 水龍頭、淋雨噴頭、熱水供給罐、洗車機、泳池加熱器或使用熱水的生產過程。在這些實施方 式中，在罐20、20'流入口 39處的市政供水可為室溫或更低的溫度。裝置18、18'在流出 口 40處提供的熱水處于預設的熱水溫度。到達流入口 39的水可以是已經有導電性，例如， 如果其包括來自水軟化劑中的電解質，或如果其為此前添加過電解質的循環水。裝置18、18'允許增加或減少流經罐20、20'的導電液體M中電解質的濃度，以 維持希望的電平。為了增加導電液體M中電解質的濃度，注入更多電解材料26。在一個 實施方式中，通過當清淡的市政供水流入罐20、20'時泵入溶液沈的時間被延長，實現增 加該電解質的濃度。要降低導電液體M中電解質的濃度，則當清淡的市政供水流入罐20、 20'時，電解材料沈被泵入罐20、20'的時間被縮短。因此，裝置18、18'允許雙向改變流 液體M中導電溶質的濃度。 增加溶解于導電液體M中導電溶質的濃度就增加了導電液體M的導電性，這增 加了在給定的施加的電壓下流經導電液體M的電流。增加電流就按比例增加了加熱速率， 因為加熱速率即電流乘以電壓。類似地，降低導電溶質的濃度就降低了加熱速率。泵41被連接用于通過進料管30從電解材料供給容器觀向罐20、20'提供電解材 料沈。在申請人建立的一個設備中，使用PQM-1/230交流電標準馬達驅動齒輪泵，其出自佛 羅里達州珊瑚角市Greylor公司。也可使用其他泵，如VSP20型Mec-o-matic VSP系列螺 形壓縮泵，其出自Idex公司的下屬的Pulsafeeder公司。在典型實施例中，如圖4a、4b所示，本申請人通過常開電流檢測開關36和常閉電 流檢測開關42來實施對裝置38的控制。這種電流檢測開關的部件型號分別為ECSN0ASP 和ECSNCASP，其出自俄亥俄州克里夫蘭市的feton公司。當電流低于32安培的設定值時， 常開電流檢測開關36關閉，打開泵41并打開閥110。當電流達到設定值，例如38安培時，常閉電流檢測開關42打開。常閉電流檢測開 關42的操作是作為高電流的安全保障，并與電流檢測開關36串聯地線連接而提供過流保 護。如果電流超過了 38安培的設定值，常閉電流檢測開關42會打開，停止泵41運轉，并停 止向罐20、20'流入電解材料26。當電流降回低于38安培時常閉電流檢測開關42會關閉， 并且當電流降到低于32安培時開關42和開關36都會關閉，泵41將恢復運轉，電解材料沈 會流入罐22a以增加電流回到32安培的范圍。在這一實施方式中，泵41和閥110被同時通電，以防止當泵41關閉時線壓回流到 電解溶液容器28。在另一實施方式中，使用重力自流進料設備提供電解材料沈。在這一實施方式中， 當電流檢測開關36檢測到電流低于32安培的設定值時，電流檢測開關36關閉，打開常閉 電磁閥110。打開電磁閥110允許電解材料沈以重力流進罐20、20'。因此，在兩種實施 方式的任意一種中，電解材料26自動地添加到罐20、20'中，從而在該線壓下達到設定電 流，并且該電流和電壓提供預設的加熱速率。相反地，允許流進的液體19進入罐20、20'也不添加電解材料沈，這稀釋了罐20、 20'中導電液體M中電解質的濃度，降低了導電液體M的導電性，并降低了流經導電液體對的電流。因此，隨著被加熱的導電液體對流出罐20、20'，新的流進的液體19流入，而 罐20、20'中導電液體M的導電性被連續地調整，從而提供和保持希望的電流水平。液體流入口 39用介電隔離片51電絕緣，并且液體流出口 40用介電隔離片53電 絕緣，從而使金屬進料管30和金屬出料管M與罐20、20'絕緣隔開，以防止從送達管30、 54漏電。介電隔離片51和53還包括接地線，其通過漏地電流保護裝置將導電液體M與 地連接。通過漏地電流保護裝置，如果漏地電流超過閾值，所有通向罐20、20'的電流將斷 開。罐20、20'也有自己獨立的接地線。液體出口 40被連接到所述機器或結構(未示出)，例如商用或家用洗碗機，其使用 熱水56，例如用于清洗碗碟。在圖Ib的實施方式中，其中罐20、20'未被加壓，例如處于大氣壓下，罐20、20' 內的水平檢測浮控開關(未示出)控制連接至液體流入口 39的電磁操作注入閥的操作。該 浮控開關可為M8700型部件，其出自康涅狄格州布蘭福德市Madison公司。申請人:在裝置18、18'中建立的罐20、20'具有三個分隔的部分20a、20b、20c。如 圖la、lb所示，預先加熱的市政供水在位于第一罐部分20a的底部62的水流入口 39處進 入。鹽水電解材料沈被加入到罐部分20a內，以提供導電溶液M。通過電流流經在第一罐部分20a中的第一電極組22的電極片2加_2加’、 22b-22b，、22c-22c，之間的導電液體M來加熱導電液體對。加熱后的導電液體M上升至 第一罐部分20a頂部68，并經位于第一擋板壁78的頂部76處的孔74流出罐第一部分20a， 并進入中間罐b。然后導電液體M經第二擋板壁90的底部88的孔86流出中間罐20b，并 進入罐第三部分20c，在此通過電流流經第二電極組23中的電極片23a-23a，、2;3b-2;3b，、 23c-23c’之間的導電液體M而加熱該導電液體24。加熱后的導電液體上升至第三罐部分 20c的頂部102，并且該進一步被加熱的導電液體通過第三罐部分20c的導電液體流出口 40 流出。本申請人認識到，如果使用標準的電阻加熱器，在市政供水通常存在的溶解的固 體物質沒有從水中沉淀出來，也沒有如通常所發生的那樣，在電極片22a-22a’、22b-22b’、 22c-22c，和23a-23a，、23b-23b，、23c-23c，上形成石灰沉積物。由于電極組22,23保持溫 度如所浸入其中的液體一樣而避免了石灰的沉積，反之，電阻加熱器通常都在更高的溫度 下運行。因此，本系統減少或消除了通常對電阻型加熱器進行去除石灰和修復的需要。在這個實施方式中，中間罐部分20b沒有電極；中間罐部分20b用于避免水基于溫 度而分層，改善運行。此外，水在每個罐部分的滯留時間加強了。因此，如果罐20、20'起初 是空的，在任何水溢出擋板壁78頂部76若干孔而進入中間的罐部分20b之前，水完全地注 入到罐第一罐部分20a，這使水在罐部分20a的滯留時間達到最長。然后，該加熱的水經板 壁90底部若干孔86進入第三罐部分20c底部，并滯留于第三罐部分20c直到其被注滿，然 后該加熱的水經第三罐部分20c頂部出口 40流出，這使水在罐部分20c的滯留時間達到最 長。在這個大氣壓下的實施方式中，隨著導電液體M由第三罐部分20c流到洗碗機 中，浮控開關55打開電磁閥110，而預熱的市供水150F進入液體19被使得進入到第一罐 部分20a。該浮控開關為M8700型部件，其出自康涅狄格州布蘭福德市Madison公司。該 150F預熱的市供水進入第一罐部分20a，降低了第一罐部分20a中導電溶液M的鹽濃度，以此降低了第一罐部分20a中水的導電性，并降低流經第一罐部分20a中第一電極片22a、 22b、22c之間的電流。檢測到降低的電流低于設定值導致電流敏感開關36打開泵41，從而 向第一罐部分20a中提供更多的電解材料26。這提高了導電液體M的導電性，提高了電極 組22、23若干電極之間的電流，并導致罐部分20a、20c中有更高的加熱速率。泵41繼續運 行直至電流達到設定值32安培。此時電流敏感開關36關閉泵41，電解材料沈流入罐部分 20a暫時停止，而電流繼續在電極組22、23若干電極之間流動。泵41開和關以維持電流處 在設定值32安培，直至流到出口 40的水達到了設定的溫度值。在圖Ia的帶壓力系統中，無需浮控開關55，而罐部分20a、20b、20c在水的線壓下
繼續灌注。如圖la、lb和圖3所示，K型溫差電偶被用作溫度檢測器112、113以用于分別測 定導電液體M在第一罐部分20a中和第三罐部分20c中的溫度。溫度控制器114與溫度 檢測器112、113連接的方式是為如果該測定溫度達到所需的溫度，則關閉流向電極組22、 23的電流，該溫度在典型實施例中為200F。因此，避免導電液體M的過度加熱，并使用最 少的電能來達到所需的溫度。也可使用其他溫度檢測器如熱敏電阻。在該典型實施例中， 由一個電源給兩個罐部分中的若干電極提供電力。在該典型實施例中，溫度控制器114為 ECM-40控制器，其出自賓夕法尼亞州普利茅斯米廷市Athena Controls公司，還使用了 K型 溫差電偶。在該溫度電路中，三相交流電源的提供是通過現場布線接線盒130，線和電極組 22和23的接地側通過繼電器組138和140按并聯方式分布。繼電器組138包括3個固態 繼電器138a、138b、138c，而繼電器組140包括3個固態繼電器140a、140b、140c，用于為每 個繼電器組的每相電提供一個固態繼電器。固態繼電器組138的負載側連接到電極組22 的專線電極22a、22b、22c，而固態繼電器組140的負載側連接到電極組23的專線電極23a、 23b、23c。固態繼電器組138的負載側連接到電極組22的專線電極2加’、22b’、22c’，而固 態繼電器組140的負載側連接到電極組23的專線電極23a，、2;3b，、23C，。繼電器組138和 140可為CWDM50型部件，其出自加利福尼亞州圣迭戈市Crydom公司。溫度控制器114的電力供給是通過主電源開關132、高限溫度安全保護開關134 和208伏特起始至繼之18伏特的變壓器。溫度控制器114使用來自兩個溫度檢測器112、 113的溫度反饋，以確定在罐20a或罐20b中是否需要更多的熱量，從而使每個罐部分達到 溫度設定值。如果在一個或兩個罐部分中需要更多的熱量，那么根據哪個需要更多熱量，溫 度控制器114向固態繼電器組138或140的線圈發出電壓輸出信號以關閉該繼電器并允許 電流在各自罐部分中的電極之間流動。在另一個實施方式中，每個罐20a、20c都有其控制 器。溫度控制器114可為DCH控制器，其出自伊利諾伊州開羅斯奇姆市Antimes Controls 公司。高限溫度安全保護開關134被用于確保不會發生超過高限的溫度狀況，防止對操 作人員或裝置18、18'的傷害。安全保護開關134是正常情況下關閉的雙金屬速動盤開關， 該開關被安裝于罐20、20'的外部并檢測其表面溫度。如果該表面溫度升至高于開關134 的上限設定值，開關134即打開，從而切斷所有流向電極組22、23的電流并停止由電極組22 和23進行的任何額外加熱導電液體M活動。一旦溫度下降至低于一個較低的閾值，開關 134即自動恢復處于閉合狀態。對于一個設計加熱水至200F溫度的系統，開關134的上限溫度設定值可為約250F，而下限溫度設定值為220F。如圖2和3所示，電極22a-22c和電極22a’ _22c，由石墨板制造。在一個實施方 式中，若干石墨板大小為4X9英寸，且安裝時間隔1.668英寸。如圖所示，每塊石墨 板被安裝于2型鈦片的若干支架121上，該鈦片與由直徑0. 125英寸的2型鈦棒制成的導 線(lead) 120連接，延伸穿過罐蓋122的介質絕緣襯套。申請人發現，石墨電極的壽命長于 電阻加熱器。或者，罐20、20'可僅有單一的罐部分。在這個單一罐部分的實施方式中，可一個、 兩個或更多的電極組。也可使用有兩個罐部分的系統。在該有兩個罐部分的實施方式中， 在分開的板壁頂部上可有若干個孔。罐20也可有多于3個罐部分。要加熱以較高速度流 動的導電液體24，就需提供更多電極組，而這些可被提供到另外的罐內。盡管圖示的是有三相交流電壓的電源系統，也可使用單相系統。盡管在該實施例 中描述，使用的是208伏特系統，也可使用任何伏特電壓如480伏特、240伏特或120伏特。 盡管描述的是帶有穩定電壓源的控制系統、帶有穩定電流源的控制系統，當系統要對提供 高電壓進行控制時，也可使用隨導電液體的導電性而變化的電壓。如圖3所示，在一個實施方式中，一個電源以并聯的方式與罐20a和20c中的電極 組22和23連接。在該實施方式中，無論罐20a和20c的導電液體對，其在某個特定時刻 具有最高的導電性，獲得最多的電流和最多的加熱量。如果導電溶液是流動的，罐部分20c 中的電流通常會跟隨罐部分20a中的電流，但由于導電溶液M從罐部分20a到罐部分20c 中需要時間會有一個時間延遲。在該實施方式中，該兩個電源可提供同樣的相和電壓。或 者，該兩個電源可提供不同的電壓和/或不同的相。在一個實施方式中，電源46如標準三相208伏特電源的交替變化來為若干電極22 提供電流。也可使用其他電源和電極設置如僅有一對電極的單相電源。在另一個實施方式中，僅一個單相電源與溫度控制器114連接，其電流作為容許 全電流被獨立地輸送給電極組22、23的每個電極組。溫度控制器114使用脈寬調制(PWM) 調節供給每個電極組22、23的電流，該內容在所述的221-003號專利申請中有描述，此處以 弓I用的方式并入本文。全電流或半波電流被以這種方式交替地提供給每個電極組22、23，直 至到達溫度設定值。在一個實施方式中，溫度控制器114被設置為向每個電極組22、23的 開關提供矩形波輸出，以允許控制這兩個電極組的工作循環。隨著電的每次打開和關閉，一 部分電能被輸送到每個電極。在一個實施方式中，電流控制器114包括一個回路，其在第一時間周期內為若干 電極22提供電流，同時在這個同樣的第一時間周期內不為若干電極23提供任何電流。接 著在這個第一時間周期結束后，電流控制器114的該回路第二時間周期內為若干電極23提 供電流，同時在這個同樣的第二時間周期內不為若干電極22提供任何電流。重復該循環， 依次為若干電極22和若干電極23提供電流。申請人制造并測試使用該方案的設備，其頻 率為約四分之一秒。在那個實施方式中，每組電極按照八分之一秒時間差分別接收八分之 一秒間隔的全電力，期間這個電極組不接收電力而另一個電極組接收全電力。通過這種方 式，在兩個容器中的水，每一部分都被電極組之一加熱至沸騰，同時在每個容器中的電極接 收的幾乎為全電流，該全電流能由壁裝電源插座電路以等于或接近該壁裝電源插座電路滿 電壓安全地提供。按照50%的工作循環，每個容器從該壁裝電源插座電路接收幾乎最大的電流，其提供給兩個罐的電力大大高于標準的并聯或串聯電路方式所提供的電力。標準的 并聯方式在罐之間分配電流，且橫跨該罐的電壓需要基本上為低電壓以避免合并的電流超 過來自壁裝電源插座電路電流的最大值。串聯方式在罐之間分配電壓，降低了給每個罐的 電力。該實施方式中獨特的并聯方式，旨在為電極組連續提供電流，同時調整液體的導電性 以維持設定的電流水平，也可允許電極組之一關閉更長的時間周期而別的電極組繼續使用 所給滿線電壓和電流設定值接近該壁裝電源插座電路允許的電流最大值的電流，串聯方式 的電極無法提供該特點。通過提供一個系統，其被加熱液體的導電性是變化的，本申請人繼續提供最大電 壓同時提供接近線路極限的所需電流水平，因而最大的電力可被連續傳送，為該液體提供 最大的加熱速率。他們能調整工作循環而避免超過所需的溫度。他們能通過對一個滿正弦 波進行脈波調整來調整工作循環，例如，當導電液體M的導電性變得太高則提供半波。他 們還可以調整導電液體M的導電性而調整電流水平。他們還可以選擇性地對一個或更多 電極組22、23打開和關閉電力，同時維持導電液體M的導電性。申請人:發現，相比使用標準電阻加熱器在水中加熱的系統，通過調整水的導電性 直接加熱水和施加流經該待加熱水的電流，提供了非常快速的加熱、更好的控制和更高的 加熱效率。他們發現，使用水本身作為加熱成分將電能轉變給待加熱液體時間延遲更少。如 上文所述，避免石灰沉積也有益于更快、更有效地加熱。他們還發現，本申請直接加熱液體克服了因電阻加熱液體中固有的延遲所導致的 過沖量問題。在標準電阻加熱器熱傳導中的延遲意味著，在提供了足夠達到所需溫度的熱 量后還繼續提供電能，該所需溫度經常被超過而浪費能量。申請人:在一個實驗中發現，裝置18、18'能夠針對未設定的條件進行自我調整，從 而實現該控制系統所要求的結果。對于溫度150F的供給水以每小時293加侖的流速進入 入口 39后，其要求達到200F溫度。當供給水的水溫降至僅約90F時，通過增加電極22、23 的通電時間量從而提供補償較低進入溫度水所需的額外熱量，裝置18'自行調整后以該裝 置的流速排出200F的水。申請人:在一個實驗中發現，加入到進入水19中的鹽不會在碗碟上有殘留。他們發 現，該裝置可作為分離的箱子那樣的輔助性加熱器加熱水并輸送給洗碗機。他們還認識到， 該系統還能用于為宅用、商用和工業用熱水供應而對水進行初步加熱涼水。本發明公開的方法和系統已結合所闡明的實施方式得以圖示和描述，在不背離所 附權利要求書確定的本發明實質和范圍情況下，據此可以做出各種改變。
權利要求
1.一種加熱液體的裝置，包括罐、電極和導電液體，其中所述罐容納所述導電液體和所述電極，其中所述電極被連接 以提供在所述導電液體中流過的電流；電解材料的源，其被可開關地連接以向所述罐提供所述電解材料；電參數檢測器，其用于檢測分散于所述導電液體中的電能的參數；以及控制器，其被連接以使得如果所述電參數檢測器檢測到不同于設定值的所述電參數， 則自動地向所述導電液體添加所述電解材料。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述參數為電流，并且其中所述電參數檢測器檢測 電流；其中所述控制器被連接以使得如果所述電流檢測器檢測到低于所述設定值的所述電 流，則自動地向所述導電液體添加所述電解材料。
3.如權利要求2所述的裝置，還包括電源，其被連接以提供所述電流。
4.如權利要求1所述的裝置，還包括被安置用于允許將所述電解材料提供給所述罐的 裝置，其中所述控制器連接至所述裝置，以便所述自動地向所述導電液體添加所述電解材 料。
5.如權利要求4所述的裝置，其中所述控制器控制所述裝置的操作。
6.如權利要求4所述的裝置，其中所述裝置包括由泵和閥所組成的組中的一個。
7.如權利要求1所述的裝置，還包括液體的流出口，其中所述液體的流出口連接至被 加熱液體的使用者。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述液體的流出口連接至洗碗機相連。
9.如權利要求1所述的裝置，其中所述罐包括第一罐部分和第二罐部分，其中所述第 一罐部分包括第一電極，且其中所述第二罐部分包括第二電極。
10.如權利要求9所述的裝置，還包括電源，其中所述電源被連接以給所述第一電極和 所述第二電極提供電能。
11.如權利要求1所述的裝置，還包括溫度檢測器和溫度控制器，其中所述溫度控制器 被連接以當所述溫度低于溫度設定值時給所述電極提供電能。
12.一種加熱液體的方法，包括a.提供罐和電極，其中所述電極位于所述罐內；b.使導電液體在所述電極之間流動，其中所述導電液體具有導電性；c.提供用于調節所述導電性的系統；d.使電流在所述電極之間的所述液體中流動；e.檢測所述電流的流動；以及f.使用所述系統來自動地調節所述液體的導電性以得到希望的電流的流動。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述自動地調節導電性包括添加電解材料。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述液體包括水，并且其中所述電解材料包括鹽。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述添加電解材料包括添加含有所述鹽的溶液。
16.如權利要求12所述的方法，其中所述自動地調節導電性包括使用控制由泵和閥所 組成的組中的至少一個的操作的控制器。
17.一種加熱液體的裝置，包括多個罐部分、流入口、流出口、電極、擋板和液體，其中所 述多個罐部分容納所述液體和所述電極，其中所述液體具有足以使電流在所述電極之間通過的導電性，其中所述擋板位于所述多個罐的罐之間。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述擋板包括第一擋板壁，所述第一擋板壁具有 頂部，其中所述第一擋板壁被構造以使臨近所述頂部的所述液體通過。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述擋板包括第二擋板壁，所述第二擋板壁具有 底部，其中所述第二擋板壁被構造以使臨近所述底部的所述液體通過。
20.一種加熱液體的方法，包括a.提供罐、電極和液體，其中所述電極位于所述罐內；b.使所述液體在所述電極之間流動；c.在所述電極之間提供電壓，并使電流在所述電極之間的所述液體中流動；以及d.在不改變所述電壓的情況下調節所述電流以提供預設電流。
21.如權利要求20所述的方法，還包括通過添加電解材料來自動地調節所述液體的導 電性以提供所述預設電流。
22.如權利要求20所述的方法，其中電力由壁裝電源插座電路提供，該電路具有壁裝 電源插座的線電壓和壁裝電源插座的電流最大值，其中所述電壓等于所述壁裝電源插座的 線電壓，且其中所述預設電流大于所述壁裝電源插座的電流最大值的60 %。
全文摘要
加熱液體的裝置，其包括罐、電極和導電液體。罐容納導電液體和電極。電極被連接以提供在導電液體中流過的電流。該裝置還包括電解材料供給容器，其用于容納電解材料。該電解材料供給容器被可開關地連接以向罐提供電解材料。該裝置還包括電參數檢測器，其用于檢測分散于導電液體中的電能的參數。該裝置還包括控制器，其被連接以使得如果電參數檢測器檢測到與設定值不同的電參數，則自動地向導電液體中添加電解材料。
文檔編號F24H1/10GK102124281SQ200980131767
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月13日 優先權日2008年8月13日
發明者史蒂芬·博格訥, 邁克爾·科爾伯恩 申請人:木石創新有限公司