改进的用于加热流体的系统和方法技术方案

一种用于加热流体的设备包括预热贮存器。诸如水等流体在该预热贮存器中通过使电流流过至少一对贮存器电极而加热，所述一对贮存器电极之间的电流能够流过预热贮存器中的流体以将贮存器中的流体加热到预热温度。该预热温度小于该设备的期望输出流体温度。来自所述预热贮存器的流体经由出流温度升高通道流动到该设备的出口。所述出流温度升高通道具有电极对，该电极对之间的电流能够流过该出流温度升高通道中的流体，以将该出流温度升高通道中的流体动态地加热到所述期望输出流体温度。当流体在该设备内被加热时，该设备能够适应输入流体电导率和流体的比电导梯度的各种变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于快速加热流体的设备、系统和方法，更具体而言，涉 及一种使用电能快速加热流体的设备、系统和方法。
技术介绍
在发达国家，热水系统的 一种形式或另 一种形式被安装在绝大部分住宅区 和商业建筑物中。在一些国家，用于对水加热的最普遍的能源是电。当然，众所周知，通过燃烧化石燃料来产生电显著地形成污染和全^求变暖。 例如，在1996年，美国最大的电消耗区域是家庭住宅，其碳排放占产生的所有 碳排放的20%。在该电消耗区域的总碳排放中，63%直接归因于用于为该区域 产生电而燃烧的化石燃料。在发达国家，电现在被认为是居住建筑物的实际必需品，随着从1990年起 每个家庭的电消耗以每年近1.5%的增长速度，居住区域的电消耗的突出增长已 经变成了关于碳稳定和满足京都协议或类似协议的目标所争论的中心问题。从1982至1996年，美国的家庭数量以每年1.4%的速度增长，而居住区电 消耗在该期间内以每年2.6%的速度增长。因此，美国的家庭数量预计每年增加 1.1%直到2010年，而在该期间内居住区电消耗预期以每年1.6%的速度增加。在1995年估计，全球有近4千万个家庭使用电热水系统。电热水加热系统 最普遍的形式包括储存容器，在该储存容器中，水随着时间被慢慢加热到预定6温度。当水从储存容器中被抽出并用冷的入口水补充时，储存容器中的水被保 持在该预定温度。通常，储存容器包括连接到主电源的浸入式电阻抗加热元件， 所述主电源的操作由恒温器或温度监控装置控制。电热水储存系统通常被认为是能量效率低的，因为它们的工作原理是将水 存储和加热到比使用时所需的期望温度高的预定温度，即使用户可能只在将来 某个时间才需要热水。由于热能从储存容器中的热水中丧失，可能需要消耗更 多的电能以重新将水加热到预定温度。最后，用户可能在相当长的时间内不需 要热水。然而，在该时间段中， 一些电热水储存系统继续消耗能量加热水，在 任何时间为需要热水的用户做好准备。当然，快速加热水使水的温度在短时间段内到达预定水平能够使系统避免由于存储热水而必然导致的效率低下。诸如天然气或LPG (液态石油气)等气 体和电目前都能作为快速加热或"即时"热水系统的能源。在天然气和LPG的情 况下，存在特别适于快速加热流体的燃料源，因为这些燃料的燃烧能够将足够 的热能传递到流体并且在受控条件下将该流体的温度在相对短的时间内升高到 满意的水平。然而，尽管有可能使用天然气燃料源来快速加热水，但这些源并不总是可 用的。相反，在发达国家，大多数家庭更易于获得电力供应。先前已经出现了效率低下的尝试以制造电"即时"热水系统。这些尝试包括 热丝和电-兹感应系统。已经开发出热丝"即时"热水系统，其中金属丝典型地位 于具有相对较小直径的非导热和导电的管中，或者被嵌入在确保水流紧密接近 加热的电阻丝的壳体中。在操作中，水通过接触或者非常接近金属丝的管，金 属丝被供应能量从而将热能传递到管中的水。通常通过监控来自管的水的输出 温度并且将该输出温度与预定的温度设置进行比较来影响控制。基于监控到的 水的输出温度，向金属丝施加电压，直到水的温度到达期望的预定温度^:置为 止。尽管热丝型的系统避免了由于存储热水而产生的能量低下，但不幸的是其 存在^艮多缺点。特别是，它需要将金属丝加热到比周围的水温高很多的温度。这不利地导致通常存在的溶解的盐(诸如碳酸钓或^f危酸钓等)在水中的浓度改 变时形成结晶。与水直接接触的金属丝的热区提供了形成这些类型的结晶的优 良环境，这导致金属丝变得"干硬"，并因此降低了从金属丝到周围水的热传递 效率。由于在这些情况下，管的直径可以相对较小，结晶的形成还减小了通过 管的水流。另外，由于必需确保水紧密接近被加热的金属丝，热丝型系统要求 相对较高的水压以有效操作，因此这些系统对于具有相对4交^^的水压或者在高 峰用水期间产生频繁水压下降的区域是4艮不有效的。电磁感应系统的功能类似于变压器。在此情况下，在变压器的二次线圈中 感应的电流使二次线圈加热。这里产生的热通过使经过环绕二次线圈的水套的 水循环而耗散。加热的水然后被传送出系统用于使用。通常通过监控来自水套 的水的输出温度并将该输出温度与预定温度设置进行比较来影响控制。基于所 监控的水的输出温度，施加到初始线圈的电压可被改变，这改变了在二次线圏 中感应的电流，直到水的温度到达期望的预定温度设置为止。尽管这种类型的系统避免了因存储热水而产生的能量效率低下， <旦其也存 在很多其它缺点。特别是，必须将二次线圈加热到比周围水温高很多的温度。 这具有与上面讨论的导致溶解的盐形成结晶的相同效果。由于二次线圈和周围 水套之间的间隙通常相对较窄，结晶的形成也能够减小通过水套的水流。另外，二次线圈产生的磁场和感应的高电流可导致不可接受的电或RF噪 声水平。这种电或RF噪声很难抑制或屏蔽，并且影响在该电磁场范围中的其 它电磁壽丈感装置。以上考虑同样适用于期望输出水温通常不大于约60摄氏度的热水系统和 期望输出温度通常较高(例如在90-95摄氏度范围内或左右)的沸水分配机。因此，期望提供一种使用电能快速加热流体(特别是水)的设备，其克服 其它系统的至少 一 些缺点。还期望提供一种改进的使用电能快速加热流体(特别是水)的方法，其使 能量消耗最小化。8还期望提供一种改进的使用电能快速加热流体(特别是水)的系统，其提 供适于家庭和/或商业目的的相对快速的加热。还期望提供一种改进的用于电流体加热的设备和方法，其有利于车#出温度 的控制，同时使溶解的盐的结晶最小化。还期望提供一种改进的流体加热系统，其使用通常可在家庭或商业建筑物 中获得的主电源。还期望提供一种改进的加热设备，其能够被制造为具有各种流体输出容量。 还期望提供一种流体加热设备，其能够被设计为使用各种流体或者不同硬 度的水来操作。还期望提供一种流体加热设备，其能够被安装为紧密接近热水出口，从而 减小热水到达的时延，并从而消除不必要的水损耗。对于已经包括在本专利技术申请文件中的文献、法案、材料、装置、产品等仅 出于为本专利技术提供衔接的目的。并不承诺这些事项中的所有或者任一个因其存 在于本申请每项权利要求的优先权日之前而形成现有技术基础的一部分，或者是与本专利技术相关的领域的公知技术。在整个申请文件中，词语"包括"或其变形形式应被理解为包括所述的元件、 整体或步骤，或者元件、整体或步骤的组，但不排除任何其它元件、整体或步 骤，或者元件、整体或步骤的组。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供一种用于加热流体的设备，包括 预热贮存器，其具有至少一对贮存器电极，所述至少一对贮存器电才及之间 的电流能够流过所述预热贮存器中的流体，以将所述贮存器中的流体加热到预 热温度，所述预热温度小于所述设备的期望输出流体温度；和出流温度升高通道，来自所述预热贮存器的流体通过所述出流温度升高通 道流动至所述设备的出口，所述出流温度升高通道具有至少一对出流电^L,所述至少一对出流电极之间的电流能够流过所述出流温度升高通道中的流体，以 将所述出流温度升高通道中的流体动态地加热到所述期望输出流体温度。根据第二方面，本专利技术提供一种用于加热流体的方法，包括 使预热贮存器的至少一对贮存器电极之间的电流流过所述预热贝5存器中的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热流体的设备，包括：　　　　预热贮存器，其具有至少一对贮存器电极，该至少一对贮存器电极之间的电流能够流过所述预热贮存器中的流体，以将所述贮存器中的流体加热到预热温度，所述预热温度小于所述设备的期望输出流体温度；和　　　　出流温度升高通道，来自所述预热贮存器的流体通过所述出流温度升高通道流动至所述设备的出口，所述出流温度升高通道具有至少一对出流电极，所述至少一对出流电极之间的电流能够流过所述出流温度升高通道中的流体，以将所述出流温度升高通道中的流体动态地加热到所述期望输出流体温度。

【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：塞德里克希伯来森，罗伯特科尔内利斯范阿肯，
申请(专利权)人：密克罗希特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]