分段快速加热流体制造技术

一种流体加热装置具有从进口至出口的流体流动路径，具有多个沿所述流动路径设置的加热部分。每个加热部分是至少一对电极，在所述一对电极之间电流流经所述流体以在沿所述流动路径的通道内热阻地加热所述流体。至少一个加热部分具有由多个电性分离的节段组成的分段电极。这使得可通过选择性地激活所述节段来控制所述分段电极的有效活性区域。控制器确定所需要的电压和电流，所需的电压和电流通过每个加热部分被提供给流体，并且能考虑到输入导电率以及随着温度的变化而变化的流体导电率。所述控制器激活分段电极的所选择的节段以通过分段电极实现给流体提供期望的电流和电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于快速加热流体的装置、系统和方法，更特别地，涉及使用电能快速 加热流体的装置、系统和方法。
技术介绍
在发达国家的大量居民和商业房屋内安装有各种形式的热水系统。在许多国家， 最普遍的用于加热水的能源是电能。当然，众所周知的是通过燃烧化石燃料产生电能会引起污染和全球变暖。例如， 在1996年，美国最大的电能消耗部门是居民家庭，这些家庭对20%的二氧化碳排放负有责 任。来自电能消耗部分的所有二氧化碳排放中的63%直接归因于生产电能的部分燃烧化石 燃料。在发达国家，电能目前被认为是居民房屋的实际必需品，并且从1990年每个家庭 的电能消耗每年约增长1. 5%，家庭部分在电能消耗上的预计增长已经成为关于二氧化碳 排放稳定性和满足东京协议目标的争论的焦点。从1982年至1996年美国家庭数量每年增长1.4%，而同时期居民的电能消耗每年 增长2.6%。因此，到2010年美国家庭数量预计每年增长1. 1%，而同时期居民的电能消耗 预计每年增长1.6%。1995年估计全球约4千万的家庭使用电热水系统。最普遍的电热水加热系统包括 储罐，在储罐内随着时间水被慢慢地加热到预定的温度。由于水从储罐内抽出并使用冷进 水补充，储罐内的水保持预定的温度。通常，储罐包括连接到主电源的沉入水中的电阻加热 元件，电阻加热元件的运行通过温度调节设备或温度检测设备来控制。由于电热水储蓄系统的运行原理是储蓄并加热水至预定的比使用所需的温度更 高的温度，即使用户至到将来的某个时间不需要热水，所以电热水储蓄系统通常被认为是 低能效的。由于热能从储罐内的热水中流失，就要进一步消耗电能来再次加热所述水至预 定的温度。最终，用户在相当长的时间内不需要热水。但是，在这段时间内，很多电热水储 蓄系统持续消耗电能加热热水以备用户在随时需要热水。在短时间内快速加热水使得水温达到预定的水平能够使得系统避免存储热水所 必然出现的低效率。使用气体(例如天然气或LPG(液化石油气))和电能作为能源的快速 加热或“即时”热水系统目前是可利用。在使用天然气和LPG的情况下，它们是特别适合快 速加热流体的燃料源，因为这些燃料的引燃能够给予流体有效的热能传递，并且流体的温 度能在相对短的时间内在可控的条件下上升到令人满意的水平。但是，虽然可使用天然气燃料源来快速加热水，但这些燃料源不是总能容易地得到。相比较而言，发达国家的大多数家庭能容易地得到电能供应。还有其他现有的“即热式”电热水系统。一种加热方法被成为热金属丝系统，其中 金属丝被设置在电绝缘的环境或外壳内。运行时，水与所述金属丝或金属丝外壳接触并且 非常接近所述金属丝或金属丝外壳来通过所述环境或经过金属丝外壳。结果给予电压的金 属丝加热并传递热量给水。通常通过监测水的输出温度并且将其与预先设定的温度相比较 来实现控制。根据所监测的水的输出温度，向金属丝施加控制电压，直至水的温度达到期望 的预先设定的温度。虽然热金属丝型的系统避免了热水储蓄引起的能量低效率，但不幸会出现许多的 其他缺点。特别地，必需要把金属加热至比其周围水温度更高的温度。这会引起以不同浓 度出现在水中的溶解盐(例如碳酸钙和硫酸钙)形成水垢的不利影响。与水直接接触的金 属丝或外壳的热区域为这些水垢的形成提供了很好的环境，这些水垢导致金属丝或外壳被 “包裹”并因此减小金属丝向周围水热传递的效率。由于水管的直径通常相对比较小，水垢 的形成也能减小通过水管的水流。另外，为了有效运行，热金属丝型的系统需要相对高的水 压，因此这些系统在水压相对低或在使用高峰期水压频繁下降的区域使用没有效率。另一种可能的即热式热水系统是运行方式类似变压器的电磁感应系统。在这种情 况下变压器的二次绕组内所感应的电流引起二次绕组被加热。此处所产生的热量由循环水 被分散，该循环水流经围绕二次绕组的水套。所述被加热的水然后被分配到所述系统以供 使用。通常通过监测来自水套的水的输出温度以及将其与预先设定的温度相比较来实现控 制。根据监测到的水的输出温度，可变化施加到初级绕组上的电压(该电压改变二级绕组 内所感应的电流)，直至水的温度达到预期的预先设定的温度。虽然电磁感应型的系统避免了热水储蓄引起的能量低效率，但不幸会出现许多的 其他缺点。特别地，需要将二次绕组加热至比其周围水温度更高的温度。这会具有引起上 述溶解盐形成水垢的同样影响。由于二次绕组与周围水套之间的间隙通常相对狭窄，水垢 的形成也能减小流经水套的水流。另外，二次绕组内所感应的大电流和所产生的磁场可能 导致令人不满的电或射频噪音。这种电或射频噪音很难抑制或屏蔽，并且影响其他电磁场 范围内的电磁敏感设备。对本说明书内所包括的文件、规律、材料、设备、物品或类似物的任何讨论，目的仅 仅是为本专利技术提供背景。而不能被认为是承认任何的或所有的这些事物形成了部分现有技 术或是本专利技术相关领域内的公知常识，即使是本申请的每个权利要求的优先权日之前已经存在。贯穿整个说明书，“包括”应该被认为意味着包括确定的元件、整体或步骤，或者意 味着包括一组元件、整体或步骤，而并不意味着排除任何其他的元件、整体或步骤，或者是 排除一组元件、整体或步骤。
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方法，该方法包括沿流动路径使所述流体从进口流动至出口，所述流动路径至少包括第一加热部分 和第二加热部分，所述第一加热部分和第二加热部分沿所述流动路径设置从而使得流经所 述第一加热部分的流体随后流经所述第二加热部分，每个加热部分包括至少一对电极，在所述一对电极之间电流经过所述流体以在所述流体沿所述流动路径流动期间热阻地加热 所述流体，其中，至少一个所述加热部分包括至少一个分段电极，所述分段电极包括多个能 电性地分开的节段，使得所述分段电极的有效活性区域通过选择性地激活所述节段而被 控制，从而使得在将电压施加到激活了的电极节段时，所获得的电流将取决于有效活性区 域；在进口处测量流体的导电率；根据所测量的流体的导电率，确定通过所述第一加热部分提供给所述流体以将所 述流体的温度提高第一期望量所需要的电压和电流确定由所述第一加热部分的运行而导致的变化了的流体导电率；根据所述变化了的流体导电率，确定通过所述第二加热部分提供给所述流体以将 所述流体的温度提高第二期望量所需要的电压和电流；以及以实现通过所述分段电极提供所期望的电流和电压的方式激活所述分段电极的 节段。根据第二方面，本专利技术提供一种用于加热流体的装置，该装置包括从进口至出口的流体流动路径；至少第一加热部分和第二加热部分，所述第一加热部分和第二加热部分沿所述流 体的流动路径设置从而使得流经所述第一加热部分的流体随后流经所述第二加热部分，每 个加热部分包括至少一对电极，在所述至少一对电极对之间电流经过所述流体以在流体沿 所述流动路径流动期间热阻地加热所述流体，其中，至少一个所述加热部分包括至少一个 分段电极，所述分段电极包括多个能电性地分开的节段，使得所述分段电极的有效活性区 域通过选择性地激活所述节段而被控制，从而使得在将电压施加到激活了的电极节段时， 所获得的电流将取决于有效活性区域；用于在进口处测量流体导电率的导电率传感器；以及控制器，该控制器用于根据所测量的流体导电率确定通过所述第一加热部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热流体的方法，该方法包括：沿流动路径使所述流体从进口流动至出口，所述流动路径至少包括第一加热部分和第二加热部分，所述第一加热部分和第二加热部分沿所述流动路径设置从而使得流经所述第一加热部分的流体随后流经所述第二加热部分，每个加热部分包括至少一对电极，在所述一对电极之间电流经过所述流体以在所述流体沿所述流动路径流动期间热阻地加热所述流体，其中，至少一个所述加热部分包括至少一个分段电极，所述分段电极包括多个能电性地分开的节段，使得所述分段电极的有效活性区域通过选择性地激活所述节段而被控制，从而使得在将电压施加到激活了的电极节段时，所获得的电流将取决于有效活性区域；在进口处测量流体的导电率；根据所测量的流体的导电率，确定通过所述第一加热部分提供给所述流体以将所述流体的温度提高第一期望量所需要的电压和电流；确定由所述第一加热部分的运行而导致的变化了的流体导电率；根据所述变化了的流体导电率，确定通过所述第二加热部分提供给所述流体以将所述流体的温度提高第二期望量所需要的电压和电流；以及以实现通过所述分段电极提供所期望的电流和电压的方式激活所述分段电极的节段。

【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：罗伯特科内利斯范阿肯，塞德里克伊斯雷尔森，
申请(专利权)人：密克罗希特技术公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]