用于产生热量的加热器设备和相关的方法技术

技术编号:5454069 阅读:235 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
用于产生热量的方法,包括在连接到交流电源的电极之间传递流体。流体必须具有充分的电解质或溶解矿物质含量以便被有效地加热。优选情况下,施加于电极的电流强度是受监视和控制的。在流体内以及在电极的表面上发生发热电化学反应。更具体而言,电极由包括可以被氧化的材料组成,而在加热器的操作期间的氧化过程提供对流体进行加热的附加的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及加热器。更具体而言,本专利技术涉及用于通常在其中具有电解质并 在可氧化的电极之间流动的流体中迅速而有效地产生热量的方法。
技术介绍
通常使用供暖系统来给楼房的住户提供合适的生活和工作温度。已知有多种形式 的加热器,包括,例如,电阻电热、天然气炉,油炉等等。在某些例子中,将已加热的空气抽到 楼房中。在其他例子中,使用热水供暖系统。在这样的系统中,水通常被油或天然气炉加热, 然后水被抽入封闭的系统,通常在楼房的地板内或要被加热的区域内。不仅是地板,而且还 有地板上方的空间也被从在地板下面的闭环系统中流动的加热的水发出的辐射热加热。这些供暖系统具有它们的缺点。它们通常需要相当大的电量,或者燃烧化石燃料, 这是非常昂贵的,并且还会释放不希望有的副产品。循环加热供暖系统一般依赖于中央热 水供应和管道的隔热,这增大了建设费用。这样的循环加热供暖系统通常共享家庭管道热 水供应,并会耗尽可用于淋浴及其他用途的水。透热加热设备是已知的。例如,授予Sargeant的美国专利No. 3,641,302公开了用 于利用高频率的电能来处理流体的设备。Sargeant公开了,高频率的电能或电场弥漫并填 充了电极之间的所有空间,因此,一旦流体在使其被加热的电极之间流动,流体就受到此能 量的作用。最近,授予Burayez等人的美国专利No. 5,506,391公开了使用电振荡的流体加 热器。类似于Sargeant,Burayez等人公开了使用电振荡,而不是电流的通过来产生热量。 Burayez等人教导了使用控制电路来控制用于对水进行加热的电振荡的源和振幅。通过连 接到热传感器的振荡电路来调制电源。微处理器取得热量读数,并控制经调制的电源。然而,专利技术人已经发现,事实上,振荡的水平或调制对透热加热器的性能不是关键 的。相反,已经发现,由透热加热器所产生的热量直接与输入到加热器的电流的量相关。可 以输入到加热器中的电流的量在某种程度上取决于流体中存在的(通常以诸如溶解矿物 质盐之类的溶解固体的形式存在)电解质的含量。此外,还发现,如果电解质流体在以可被 氧化的金属或合金制成的电极之间流动,则氧化的过程产生能量和电子,以致于降低否则 将流体加热到所希望的水平所需要输入的电流的量。
技术实现思路
本专利技术涉及产生热量的方法,以及相关的加热设备,其中,电解质流体在其上被施 加了交流电的可氧化的电极之间流动,以便对流体进行加热。根据本专利技术的产生热量的方法,包括提供由可氧化的并且导电的材料构成的第一 电极,以及也由可氧化的并且导电的材料构成的第二电极。第一和第二电极彼此分隔。还 提供了包含足够高含量的溶解盐或矿物质以通过其进行导电的水流体,并在第一和第二电 极之间流动。当水流体在其上被施加了交流电的第一和第二电极之间流动时,产生电化学 反应。第一和第二电极被氧化,水溶液中的溶解盐或矿物质被耗尽,导致提供给水流体的温度或电流增大,超过由于在电极之间的水流体中传递电流所产生的热量,使得否则用于将 液体或流体加热到所希望的水平所需要输入的电流的量降低。在一特别优选的实施例中,水流体的温度被监视。如果温度超出预定水平,则降低 施加于电极的电流强度。作为替代,如果温度降至低于预定水平,则增大施加于电极的电流。还可以监视吸入电极的电流的量。使用电流相位控制电路将施加于电极的电流维 持在预定范围内。如果被电极吸入的电流超出预定水平,则降低施加于电极的电流强度。如 果水流体中的溶解盐或矿物质的含量很高,就会发生这种情况。相反,如果被电极吸入的电 流被确定为降至低于预定水平,则增大施加于电极的电流。如果水流体中的溶解盐或矿物 质的含量很低,就会发生这种情况。如果由电极吸入的监视器电流强度太低,则可以激活可 听或可视警报形式的警报,以便通知加热设备的所有者,需要补充水溶液中的溶解盐或矿 物质的含量,或替换随着时间的推移已经耗尽了其溶解盐或矿物质的水流体。在一特别优选的实施例中,在加热器设备中实现本专利技术的用于产生热量的方法。 该加热器设备包括交流电源。加热器模块可操作地连接到电源。该加热器模块包括由可氧 化的导电材料构成的第一电极,以及与第一电极分隔并由可氧化的导电材料构成的第二电 极。流体通道由流体入口、第一和第二电极之间的间隔,以及流体出口所定义。提供具有 充分的溶解盐或矿物质含量的水流体,以便在所述第一和第二电极之间充分传导地传递电 流。该加热器设备还包括用于将水流体移动经过所述加热器模块并到达热交换器的泵。在 存在水流体的情况下向电极施加电流导致产生电化学反应,该电化学反应产生的电流和热 量超过由于在电极之间施加的电流而产生的热量或电流的电化学反应,如此降低了将水流 体加热到预定水平而施加于电极的电流的量。第一和第二电极通常由包括诸如铁之类的可氧化材料的金属构成。在一个实施例 中,第一和第二电极由不锈钢构成。优选情况下,加热器模块可可拆卸地连接到加热器设 备,以便在电极被氧化到预定水平之后可替换为新的加热器模块。通常,加热器设备包括用于检测水流体的温度或提供给加热器模块的电流的量的 传感器。一个电子电路可操作地与传感器相关联,并用于当感应的温度超出预定水平时自 动地关闭或降低提供给加热器模块的交流电流,或者,当感应的温度低于预定水平时自动 地向加热器模块提供交流电流。优选情况下,该电子电路包括可操作地与传感器相关联的 限流器,用于当检测到的温度或电流低于预定水平时增大施加于加热器模块的电流,或者, 当检测到的温度或电流超出预定水平时减小施加于加热器模块的电流。在一特别优选的实施例中,加热器设备包括可操作地连接到传感器的可视或声音 警报,当检测到的温度或电流落在预定范围之外,所述警报被激活,以便通知加热器设备的 所有者需要补充水溶液中的溶解盐或矿物质的含量,或者需要替换加热器模块。通过结合作为示例示出了本专利技术的原理的各个附图进行的比较详细的描述,本发 明的其他特征和优点将变得显而易见。附图说明各个附图示出了本专利技术。在这样的图形中图1是根据本专利技术具有同心电极的透热加热器系统的截面图解视图2是根据本专利技术具有并联电极的再一个供暖系统的截面图解视图;图3是根据本专利技术具有电极的交替阵列的另一个加热器的截面图解视图;图4是包括热交换器设备的闭环供暖系统的示意图;图5是示出了根据图4的供暖系统所使用的功率和控制电路的电子示意图;图6是根据本专利技术所使用的限流器的电子示意图;图7是根据本专利技术所使用的加热器模块的透视图;以及图8是一般沿着图7的线8-8截取的加热器模块的横截面图。具体实施例方式如各附图所示,为了进行说明,本专利技术涉及加热器设备以及用于对流体进行加热 的相关方法。根据本专利技术,如此处更加全面地描述的,本专利技术涉及对一系列非平衡放热电化 学反应的控制。更具体而言,如下面更加全面地描述的,本专利技术涉及用于对流体进行加热的 方法。在一特别优选的实施例中,流体在其上被提供了交流电的金属电极之间流动。流体 通常是具有充分的诸如盐和矿物质之类的电解质的要被加热的水溶液,以便充分导电。例 如,蒸馏水就很难使用本专利技术来进行加热。然而,具有充分的矿物质、盐等形式的电解质的 水,如具有充分的矿物质含量的自来水,容易使用本专利技术来进行加热。事实上,根据本专利技术, 给定电流输入可以更迅本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种加热器设备,包括:交流电源;操作地连接到电源的加热器模块,所述加热器模块包括由可氧化的导电材料构成的第一电极,与所述第一电极分隔并由可氧化的导电材料构成的第二电极,由流体入口、所述第一和第二电极之间的间隔,以及流体出口所定义的流体通道;供应具有充分的溶解盐或矿物质含量以便充分导电地在所述第一和第二电极之间传递电流的水流体;以及用于将水流体移动通过所述加热器模块的泵;其中,在存在所述水流体的情况下向所述电极施加电流导致产生电化学反应,该电化学反应产生的电流或热量超过由于在所述电极之间传递施加的电流而产生的热量或电流,降低了将所述水流体加热到预定水平而施加于所述电极的电流的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:NH诺亚DA博伊德RM考克斯
申请(专利权)人:莱克星顿环境技术股份有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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