CN102124281B - 快速的液体加热 - Google Patents

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Abstract

加热液体的装置，其包括罐、电极和导电液体。罐容纳导电液体和电极。电极被连接以提供在导电液体中流过的电流。该装置还包括电解材料供给容器，其用于容纳电解材料。该电解材料供给容器被可开关地连接以向罐提供电解材料。该装置还包括电参数检测器，其用于检测分散于导电液体中的电能的参数。该装置还包括控制器，其被连接以使得如果电参数检测器检测到与设定值不同的电参数，则自动地向导电液体中添加电解材料。

Description

快速的液体加热
相关申请和优先权
本专利申请要求2008年8月13日递交的、名称为“欧姆的液体加热(Ohmic Liquid Heating)”的美国临时专利申请61/088,720的优先权，并以引用的方式将其并入本文。本专利申请还要求2009年5月16日递交的、名称为“具有连续的欧姆的水加热的食品蒸煮容器(Food Steamer Containers with Sequential Ohmic Water Heating)”的美国临时专利申请61/178,970的优先权，并以引用的方式将其并入本文。本申请与2009年8月13日递交的、名称为“具有连续的快速的水加热的食品蒸煮容器(Food Steamer Containers with SequentialRapid Water Heating)”、代理案号为221-003的美国专利申请_____(“221-003号申请”)相关，并以引用的方式将其并入本文。
技术领域
本专利申请总体上涉及液体加热。更具体地，其涉及一种通过使电流流过液体的方式来加热液体的系统。
背景技术
在标准的电阻加热液体中，电流通过电阻加热元件，该元件将电能转变为热量。热量从热的电阻加热元件传导至液体，加热该液体。该方案被广泛地使用在家用和商用的热水器等装置、洗碗机等设备、以及生产过程。在加热水中，该方案产生了一些问题，因为电阻加热元件的表面变得比要加热的液体热得多。这种更高的表面温度导致液体中的化学物质和杂质起反应，而从液体中沉淀出来，并且粘着于电阻加热元件的热的表面上，在其外护层形成石灰涂层。时间久了该石灰涂层增加，并且作为热绝缘体。因而，此刻的隔热的电阻元件变得更热而浪费能量。由于其工作在甚至更高的温度，电阻元件最终烧坏。此外，在用标准的电阻加热器加热液体中，分散于电阻器中的电能必须首先加热电阻加热元件，其次加热电阻加热元件的外护层，然后加热形成在元件的外护层表面上的石灰层，最后加热液体。因此，在延迟以后才加热液体。
为了解决这些问题，可以周期性地从除去石灰的设备上清除电阻加热器上的石灰涂层，以防止烧坏和经常更换。清除表面沉积矿物质的维护过程花费时间和附加成本，而且会用到有害于环境的刺激性化学物质，成本高并且可能危险。
因此，人们需要更好的加热液体的技术，而本发明提供了这样的技术。
发明概述
本专利申请的一个方面是加热液体的装置。该装置包括罐、电极和导电液体。罐容纳导电液体和电极。电极被连接以提供在导电液体中流动的电流。该装置还包括电解材料供给容器，其用于容纳电解材料。该电解材料供给容器被可开关地连接以向罐提供电解材料。该装置还包括电参数检测器，其用于检测分散于导电液体中的电能的参数。该装置还包括控制器，其被连接以使得如果电参数检测器检测到不同于设定值的电参数，则自动地向导电液体中添加电解材料。
本专利申请的另一个方面是加热液体的方法。该方法包括提供罐和电极，其中电极位于罐内。该方法还包括使导电液体在电极之间流动，其中导电液体具有导电性。该方法还包括提供用于调节导电性的系统。该方法还包括使电流在电极之间的液体中流动，检测电流，以及使用系统以自动地调节液体的导电性以得到希望的电流。
本专利申请另一个方面是加热液体的装置。该装置包括多个罐部分、流入口、流出口、电极、挡板和液体。多个罐部分容纳液体和电极。液体具有足以在电极之间使电流通过的导电性。挡板位于多个罐的罐之间。
本专利申请的另一个方面是加热液体的方法。该方法包括提供罐、电极和液体，其中电极位于罐内。该方法包括使液体在电极之间流动。该方法包括在电极之间提供电压，并使电流在电极之间的液体中流动，以及不改变电压而调节电流以提供预设电流。
附图说明
通过下述如附图所示的详细说明前述内容将更为清楚，为清晰起见没有按比例绘制，其中：
图1a为本专利申请的液体加热系统的一个实施方式的横剖面图，包括具有电极罐部分、电极之间的加压导电液体、电解材料的源、以及用于提供电解材料以增加导电液体的导电性的控制系统；
图1b为图1a的液体加热系统的另一个实施方式的三维视图，其中罐中的液体处于大气压状态；
图2a为图1a的液体加热系统的三维分解视图；
图2b为图1a的液体加热系统的三维视图；
图2c为图1a的液体加热系统的干挡板、电极和引线的三维视图；
图3为图1a的液体加热系统的电源和控制系统的方框图。
具体实施方式
如图1a-1b所示，用于加热流进的液体19的装置18、18′包括罐20、20′，其在罐部分20a中容纳电极组22，并且在罐部分20c中容纳电极组23。如图2a-2c所示，在一个实施方式中，三相电极组22包括电极片22a-22a’、22b-22b’、22c-22c’，并且三相电极组23包括电极片23a-23a’、23b-23b’、23c-23c’。罐20还容纳有导电液体24，其与罐20、20′的外表面电绝缘。装置18、18′可用于加热凉的液体24、提高原先加热过的液体温度或保持液体的温度。
罐20、20′可由金属制造，例如钢，其具有涂有介电材料25的内表面，例如含氟聚合物、玻璃或陶瓷。罐20、20′还被绝缘并装在箱或容器中(未示出)，以进一步使之绝缘。对于低压使用，罐20、20′可由介电材料25制造，例如塑料。
在一种应用中，装置18、18′被用于提高流进的液体19的温度，例如来自市政供水系统的、流经罐20、20′的水。流进的液体19可直接来自市政供水系统或已经进行过预处理、被使用过或加热过，例如在另一加热元件中。例如，流进的液体19的进入温度可为150F，并且装置18、18′用于将其温度提高至200F。
流进的液体19可以是基于水的或含很大成分的水，例如海水、废水、牛奶、血液、体液、经处理的食物浆液、有机废物处理的混合物、清洁液、啤酒或葡萄酒。流进的液体19也可以是醇，例如乙醇或乙二醇，或基于石蜡的材料，例如传热流体。如果流进的液体19不是基于水的，那么电解材料26包括适用于该液体的导电溶液。导电液体24由流进的液体19和电解材料26的混合物形成，相比流进的液体19单独地，导电液体24可允许明显更多的电流电极组22、23的电极之间流动。随着显著的电流流动，导电液体24在滞留于罐20、20′期间加热。
电解材料26被加入到流进的液体19中，以给导电液体24提供相比流进的液体19增强了的导电性。电解材料26可以是固体或液体材料。在一个实施方式中，电解材料26本身为包含电解质的溶液。例如，电解材料26可以是包含盐电解质的水溶液，例如氯化钠或氯化钾。除了盐以外，还可以使用这类水溶性电解材料，如碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸三钠、氢氧化钠、盐酸、硝酸铵、硝酸或醋酸的水溶液。也可使用其他盐或其他导电溶质的水溶液。清洁剂、清洗剂或金属保护剂，或它们的混合物可以与电解材料26一起被添加。
在一个实施方式中，装置18、18′包括电解材料供给容器28，其通过电解质供给进料管30a与罐部分20s相连，从而将电解材料26提供给罐部分20a。供料可通过泵供料或通过重力自流进料。如图1a所示，在流进的液体19进入罐部分20a之前，电解材料26可以在进料管30b中添加到流进的液体19中。或者，如图1b所示，电解材料26可通过其自身的进料管30c与流进的液体19通过进料管30d进入分别添加到罐部分20a中。
在另一个实施方式中，电解材料供给容器可与装置18、18′分离。例如，电解材料供给容器28可为软水器(未示出)，其提供含电解质盐的水溶液。
在一个典型实施例中，电解材料26为含有30,000ppm浓度氯化钠的氯化钠盐水溶液。通过将四分之一茶匙的盐和7加仑的水混合而制备电解材料26。在一个实施方式中，使用佛蒙特州威努斯基市的市政供水，流进的市政供水含有90ppm浓度的氯化钠，并且将该流进的市供水与仔细量取的一定量电解材料26混合制备的导电液体24含有的氯化钠浓度范围为数百ppm。
在一个实施方式中，装置18、18′还包括电流检测开关36，其用于检测流向电极组22、23的电流。装置18、18′还包括控制装置38，其被连接用于通过使用来自电流检测开关36的信息来自动地控制电解材料26流向罐部分20a。
在上述的典型实施例中，其中流进的液体19为市政供水并且电解材料26为30,000ppm的氯化钠盐溶液，电流检测开关被用于实现电流检测和电解溶液控制的作用。本申请人使用电流检测开关提供一定量体积的电解材料26，其足以给市政供水提供导电性，从而使得电极组22、23的成对电极片之间施加的电压为208伏特，电流为32安培。该32安培电流大于由提供电力的50安培壁装电源插座电路供给的最大电流值的60％。该电流设定值可以更高些，例如，该电流设定值可为该壁装电源插座电路熔断器额定值的70％或高达80％。该电流流经电极组22、23的每对电极片之间的导电液体24，并将其温度由在罐20、20′的流入口39处的约150F提高至在流出口40处的约200F。然后，该加热的水用于商用洗碗机中清洁洗涤碗碟。随着流进的市政供水流经罐20、20′以每小时293加仑的流量供给该清洁洗涤之用，小型泵被用于在该30,000ppm的氯化钠盐溶液中进行混合，通过在其滞留期间电流在罐20、20′中的电极之间的导电液体24中流动，足够的热量被增加到导电液体24以将其温度提高50F。经测量流出罐20、20′的导电液体24，申请人发现其氯化钠的浓度为450ppm。
装置18、18′还可用于家用加热。为了该用途，流进的液体19可以是在踢脚板式供暖器和装置18、18′之间循环流动的水。在其他实施方式中，该接收热水的装置可以是热水龙头、淋雨喷头、热水供给罐、洗车机、泳池加热器或使用热水的生产过程。在这些实施方式中，在罐20、20′流入口39处的市政供水可为室温或更低的温度。装置18、18′在流出口40处提供的热水处于预设的热水温度。到达流入口39的水可以是已经有导电性，例如，如果其包括来自水软化剂中的电解质，或如果其为此前添加过电解质的循环水。
装置18、18′允许增加或减少流经罐20、20′的导电液体24中电解质的浓度，以维持希望的电平。为了增加导电液体24中电解质的浓度，注入更多电解材料26。在一个实施方式中，通过当清淡的市政供水流入罐20、20′时泵入溶液26的时间被延长，实现增加该电解质的浓度。要降低导电液体24中电解质的浓度，则当清淡的市政供水流入罐20、20′时，电解材料26被泵入罐20、20′的时间被缩短。因此，装置18、18′允许双向改变流液体24中导电溶质的浓度。
增加溶解于导电液体24中导电溶质的浓度就增加了导电液体24的导电性，这增加了在给定的施加的电压下流经导电液体24的电流。增加电流就按比例增加了加热速率，因为加热速率即电流乘以电压。类似地，降低导电溶质的浓度就降低了加热速率。
泵41被连接用于通过进料管30从电解材料供给容器28向罐20、20′提供电解材料26。在申请人建立的一个设备中，使用PQM-1/230交流电标准马达驱动齿轮泵，其出自佛罗里达州珊瑚角市Greylor公司。也可使用其他泵，如VSP20型Mec-o-matic VSP系列螺形压缩泵，其出自Idex公司的下属的Pulsafeeder公司。
在典型实施例中，如图4a、4b所示，本申请人通过常开电流检测开关36和常闭电流检测开关42来实施对装置38的控制。这种电流检测开关的部件型号分别为ECSNOASP和ECSNCASP，其出自俄亥俄州克里夫兰市的Eaton公司。当电流低于32安培的设定值时，常开电流检测开关36关闭，打开泵41并打开阀110。
当电流达到设定值，例如38安培时，常闭电流检测开关42打开。常闭电流检测开关42的操作是作为高电流的安全保障，并与电流检测开关36串联地线连接而提供过流保护。如果电流超过了38安培的设定值，常闭电流检测开关42会打开，停止泵41运转，并停止向罐20、20′流入电解材料26。当电流降回低于38安培时常闭电流检测开关42会关闭，并且当电流降到低于32安培时开关42和开关36都会关闭，泵41将恢复运转，电解材料26会流入罐22a以增加电流回到32安培的范围。
在这一实施方式中，泵41和阀110被同时通电，以防止当泵41关闭时线压回流到电解溶液容器28。
在另一实施方式中，使用重力自流进料设备提供电解材料26。在这一实施方式中，当电流检测开关36检测到电流低于32安培的设定值时，电流检测开关36关闭，打开常闭电磁阀110。打开电磁阀110允许电解材料26以重力流进罐20、20′。因此，在两种实施方式的任意一种中，电解材料26自动地添加到罐20、20′中，从而在该线压下达到设定电流，并且该电流和电压提供预设的加热速率。
相反地，允许流进的液体19进入罐20、20′也不添加电解材料26，这稀释了罐20、20′中导电液体24中电解质的浓度，降低了导电液体24的导电性，并降低了流经导电液体24的电流。因此，随着被加热的导电液体24流出罐20、20′，新的流进的液体19流入，而罐20、20′中导电液体24的导电性被连续地调整，从而提供和保持希望的电流水平。
液体流入口39用介电隔离片51电绝缘，并且液体流出口40用介电隔离片53电绝缘，从而使金属进料管30和金属出料管54与罐20、20′绝缘隔开，以防止从送达管30、54漏电。介电隔离片51和53还包括接地线，其通过漏地电流保护装置将导电液体24与地连接。通过漏地电流保护装置，如果漏地电流超过阈值，所有通向罐20、20′的电流将断开。罐20、20′也有自己独立的接地线。
液体出口40被连接到所述机器或结构(未示出)，例如商用或家用洗碗机，其使用热水56，例如用于清洗碗碟。
在图1b的实施方式中，其中罐20、20′未被加压，例如处于大气压下，罐20、20′内的水平检测浮控开关(未示出)控制连接至液体流入口39的电磁操作注入阀的操作。该浮控开关可为M8700型部件，其出自康涅狄格州布兰福德市Madison公司。
申请人在装置18、18′中建立的罐20、20′具有三个分隔的部分20a、20b、20c。如图1a、1b所示，预先加热的市政供水在位于第一罐部分20a的底部62的水流入口39处进入。盐水电解材料26被加入到罐部分20a内，以提供导电溶液24。
通过电流流经在第一罐部分20a中的第一电极组22的电极片22a-22a’、22b-22b’、22c-22c’之间的导电液体24来加热导电液体24。加热后的导电液体24上升至第一罐部分20a顶部68，并经位于第一挡板壁78的顶部76处的孔74流出罐第一部分20a，并进入中间罐b。然后导电液体24经第二挡板壁90的底部88的孔86流出中间罐20b，并进入罐第三部分20c，在此通过电流流经第二电极组23中的电极片23a-23a’、23b-23b’、23c-23c’之间的导电液体24而加热该导电液体24。加热后的导电液体上升至第三罐部分20c的顶部102，并且该进一步被加热的导电液体通过第三罐部分20c的导电液体流出口40流出。
本申请人认识到，如果使用标准的电阻加热器，在市政供水通常存在的溶解的固体物质没有从水中沉淀出来，也没有如通常所发生的那样，在电极片22a-22a’、22b-22b’、22c-22c’和23a-23a’、23b-23b’、23c-23c’上形成石灰沉积物。由于电极组22、23保持温度如所浸入其中的液体一样而避免了石灰的沉积，反之，电阻加热器通常都在更高的温度下运行。因此，本系统减少或消除了通常对电阻型加热器进行去除石灰和修复的需要。
在这个实施方式中，中间罐部分20b没有电极；中间罐部分20b用于避免水基于温度而分层，改善运行。此外，水在每个罐部分的滞留时间加强了。因此，如果罐20、20′起初是空的，在任何水溢出挡板壁78顶部76若干孔而进入中间的罐部分20b之前，水完全地注入到罐第一罐部分20a，这使水在罐部分20a的滞留时间达到最长。然后，该加热的水经板壁90底部若干孔86进入第三罐部分20c底部，并滞留于第三罐部分20c直到其被注满，然后该加热的水经第三罐部分20c顶部出口40流出，这使水在罐部分20c的滞留时间达到最长。
在这个大气压下的实施方式中，随着导电液体24由第三罐部分20c流到洗碗机中，浮控开关55打开电磁阀110，而预热的市供水150F进入液体19被使得进入到第一罐部分20a。该浮控开关为M8700型部件，其出自康涅狄格州布兰福德市Madison公司。该150F预热的市供水进入第一罐部分20a，降低了第一罐部分20a中导电溶液24的盐浓度，以此降低了第一罐部分20a中水的导电性，并降低流经第一罐部分20a中第一电极片22a、22b、22c之间的电流。检测到降低的电流低于设定值导致电流敏感开关36打开泵41，从而向第一罐部分20a中提供更多的电解材料26。这提高了导电液体24的导电性，提高了电极组22、23若干电极之间的电流，并导致罐部分20a、20c中有更高的加热速率。泵41继续运行直至电流达到设定值32安培。此时电流敏感开关36关闭泵41，电解材料26流入罐部分20a暂时停止，而电流继续在电极组22、23若干电极之间流动。泵41开和关以维持电流处在设定值32安培，直至流到出口40的水达到了设定的温度值。
在图1a的带压力系统中，无需浮控开关55，而罐部分20a、20b、20c在水的线压下继续灌注。
如图1a、1b和图3所示，K型温差电偶被用作温度检测器112、113以用于分别测定导电液体24在第一罐部分20a中和第三罐部分20c中的温度。温度控制器114与温度检测器112、113连接的方式是为如果该测定温度达到所需的温度，则关闭流向电极组22、23的电流，该温度在典型实施例中为200F。因此，避免导电液体24的过度加热，并使用最少的电能来达到所需的温度。也可使用其他温度检测器如热敏电阻。在该典型实施例中，由一个电源给两个罐部分中的若干电极提供电力。在该典型实施例中，温度控制器114为ECM-40控制器，其出自宾夕法尼亚州普利茅斯米廷市Athena Controls公司，还使用了K型温差电偶。
在该温度电路中，三相交流电源的提供是通过现场布线接线盒130，线和电极组22和23的接地侧通过继电器组138和140按并联方式分布。继电器组138包括3个固态继电器138a、138b、138c，而继电器组140包括3个固态继电器140a、140b、140c，用于为每个继电器组的每相电提供一个固态继电器。固态继电器组138的负载侧连接到电极组22的专线电极22a、22b、22c，而固态继电器组140的负载侧连接到电极组23的专线电极23a、23b、23c。固态继电器组138的负载侧连接到电极组22的专线电极22a’、22b’、22c’，而固态继电器组140的负载侧连接到电极组23的专线电极23a’、23b’、23c’。继电器组138和140可为CWD2450型部件，其出自加利福尼亚州圣迭戈市Crydom公司。
温度控制器114的电力供给是通过主电源开关132、高限温度安全保护开关134和208伏特起始至继之18伏特的变压器。温度控制器114使用来自两个温度检测器112、113的温度反馈，以确定在罐20a或罐20b中是否需要更多的热量，从而使每个罐部分达到温度设定值。如果在一个或两个罐部分中需要更多的热量，那么根据哪个需要更多热量，温度控制器114向固态继电器组138或140的线圈发出电压输出信号以关闭该继电器并允许电流在各自罐部分中的电极之间流动。在另一个实施方式中，每个罐20a、20c都有其控制器。温度控制器114可为DCH控制器，其出自伊利诺伊州开罗斯奇姆市Antunes Controls公司。
高限温度安全保护开关134被用于确保不会发生超过高限的温度状况，防止对操作人员或装置18、18′的伤害。安全保护开关134是正常情况下关闭的双金属速动盘开关，该开关被安装于罐20、20′的外部并检测其表面温度。如果该表面温度升至高于开关134的上限设定值，开关134即打开，从而切断所有流向电极组22、23的电流并停止由电极组22和23进行的任何额外加热导电液体24活动。一旦温度下降至低于一个较低的阈值，开关134即自动恢复处于闭合状态。对于一个设计加热水至200F温度的系统，开关134的上限温度设定值可为约250F，而下限温度设定值为220F。
如图2和3所示，电极22a-22c和电极22a’-22c’由石墨板制造。在一个实施方式中，若干石墨板大小为4×9英寸，且安装时间隔1.668英寸。如图2a-2b所示，每块石墨板被安装于2型钛片的若干支架121上，该钛片与由直径0.125英寸的2型钛棒制成的导线(lead)120连接，延伸穿过罐盖122的介质绝缘衬套。申请人发现，石墨电极的寿命长于电阻加热器。
或者，罐20、20′可仅有单一的罐部分。在这个单一罐部分的实施方式中，可一个、两个或更多的电极组。也可使用有两个罐部分的系统。在该有两个罐部分的实施方式中，在分开的板壁顶部上可有若干个孔。罐20也可有多于3个罐部分。要加热以较高速度流动的导电液体24，就需提供更多电极组，而这些可被提供到另外的罐内。
尽管图示的是有三相交流电压的电源系统，也可使用单相系统。尽管在该实施例中描述，使用的是208伏特系统，也可使用任何伏特电压如480伏特、240伏特或120伏特。尽管描述的是带有稳定电压源的控制系统、带有稳定电流源的控制系统，当系统要对提供高电压进行控制时，也可使用随导电液体的导电性而变化的电压。
如图3所示，在一个实施方式中，一个电源以并联的方式与罐20a和20c中的电极组22和23连接。在该实施方式中，无论罐20a和20c的导电液体24，其在某个特定时刻具有最高的导电性，获得最多的电流和最多的加热量。如果导电溶液是流动的，罐部分20c中的电流通常会跟随罐部分20a中的电流，但由于导电溶液24从罐部分20a到罐部分20c中需要时间会有一个时间延迟。在该实施方式中，该两个电源可提供同样的相和电压。或者，该两个电源可提供不同的电压和/或不同的相。
在一个实施方式中，电源46如标准三相208伏特电源的交替变化来为若干电极22提供电流。也可使用其他电源和电极设置如仅有一对电极的单相电源。
在另一个实施方式中，仅一个单相电源与温度控制器114连接，其电流作为容许全电流被独立地输送给电极组22、23的每个电极组。温度控制器114使用脉宽调制(PWM)调节供给每个电极组22、23的电流，该内容在所述的221-003号专利申请中有描述，此处以引用的方式并入本文。全电流或半波电流被以这种方式交替地提供给每个电极组22、23，直至到达温度设定值。在一个实施方式中，温度控制器114被设置为向每个电极组22、23的开关提供矩形波输出，以允许控制这两个电极组的工作循环。随着电的每次打开和关闭，一部分电能被输送到每个电极。
在一个实施方式中，电流控制器114包括一个回路，其在第一时间周期内为若干电极22提供电流，同时在这个同样的第一时间周期内不为若干电极23提供任何电流。接着在这个第一时间周期结束后，电流控制器114的该回路第二时间周期内为若干电极23提供电流，同时在这个同样的第二时间周期内不为若干电极22提供任何电流。重复该循环，依次为若干电极22和若干电极23提供电流。申请人制造并测试使用该方案的设备，其频率为约四分之一秒。在那个实施方式中，每组电极按照八分之一秒时间差分别接收八分之一秒间隔的全电力，期间这个电极组不接收电力而另一个电极组接收全电力。通过这种方式，在两个容器中的水，每一部分都被电极组之一加热至沸腾，同时在每个容器中的电极接收的几乎为全电流，该全电流能由壁装电源插座电路以等于或接近该壁装电源插座电路满电压安全地提供。按照50％的工作循环，每个容器从该壁装电源插座电路接收几乎最大的电流，其提供给两个罐的电力大大高于标准的并联或串联电路方式所提供的电力。标准的并联方式在罐之间分配电流，且横跨该罐的电压需要基本上为低电压以避免合并的电流超过来自壁装电源插座电路电流的最大值。串联方式在罐之间分配电压，降低了给每个罐的电力。该实施方式中独特的并联方式，旨在为电极组连续提供电流，同时调整液体的导电性以维持设定的电流水平，也可允许电极组之一关闭更长的时间周期而别的电极组继续使用所给满线电压和电流设定值接近该壁装电源插座电路允许的电流最大值的电流，串联方式的电极无法提供该特点。
通过提供一个系统，其被加热液体的导电性是变化的，本申请人继续提供最大电压同时提供接近线路极限的所需电流水平，因而最大的电力可被连续传送，为该液体提供最大的加热速率。他们能调整工作循环而避免超过所需的温度。他们能通过对一个满正弦波进行脉波调整来调整工作循环，例如，当导电液体24的导电性变得太高则提供半波。他们还可以调整导电液体24的导电性而调整电流水平。他们还可以选择性地对一个或更多电极组22、23打开和关闭电力，同时维持导电液体24的导电性。
申请人发现，相比使用标准电阻加热器在水中加热的系统，通过调整水的导电性直接加热水和施加流经该待加热水的电流，提供了非常快速的加热、更好的控制和更高的加热效率。他们发现，使用水本身作为加热成分将电能转变给待加热液体时间延迟更少。如上文所述，避免石灰沉积也有益于更快、更有效地加热。
他们还发现，本申请直接加热液体克服了因电阻加热液体中固有的延迟所导致的过冲量问题。在标准电阻加热器热传导中的延迟意味着，在提供了足够达到所需温度的热量后还继续提供电能，该所需温度经常被超过而浪费能量。
申请人在一个实验中发现，装置18、18′能够针对未设定的条件进行自我调整，从而实现该控制系统所要求的结果。对于温度150F的供给水以每小时293加仑的流速进入入口39后，其要求达到200F温度。当供给水的水温降至仅约90F时，通过增加电极22、23的通电时间量从而提供补偿较低进入温度水所需的额外热量，装置18′自行调整后以该装置的流速排出200F的水。
申请人在一个实验中发现，加入到进入水19中的盐不会在碗碟上有残留。他们发现，该装置可作为分离的箱子那样的辅助性加热器加热水并输送给洗碗机。他们还认识到，该系统还能用于为宅用、商用和工业用热水供应而对水进行初步加热凉水。
本发明公开的方法和系统已结合所阐明的实施方式得以图示和描述，在不背离所附权利要求书确定的本发明实质和范围情况下，据此可以做出各种改变。

Claims (22)

1.一种加热液体的装置(18、18＇)，包括：
罐(20、20＇)、电极(22、23)和第一进料管(30d、30b)，其中所述第一进料管(30d、30b)被连接用于从流进的液体(19)的源向所述罐(20、20＇)供给流进的液体(19)，其中所述罐(20、20＇)容纳所述流进的液体(19)和所述电极(22、23)；
电解材料(26)的源，其被可开关地连接以向所述罐(20、20＇)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，或者在所述流进的液体(19)进入所述罐(20、20＇)之前向所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，其中添加到所述流进的液体(19)的所述电解材料(26)提供导电液体(24)，其中，所述电极(22、23)被连接用于在所述罐(20、20＇)的所述导电液体(24)中提供电流流动；
电参数检测器，其用于检测分散于所述导电液体(24)中的电能的参数；以及
控制器，其被连接以使得如果所述电参数检测器检测到不同于设定值的所述电参数，则自动地向所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料。
2.如权利要求1所述的装置(18、18＇)，其中所述参数为电流，并且其中所述电参数检测器检测电流；其中所述控制器被连接以使得如果所述电参数检测器检测到低于所述设定值的所述电流，则自动地向所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)。
3.如权利要求2所述的装置(18、18＇)，还包括电源(46)，其被连接以提供所述电流。
4.如权利要求1所述的装置(18、18＇)，还包括被安置用于允许将所述电解材料添加给所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)的装置，其中所述控制器连接至所述用于允许将所述电解材料添加给所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)的装置(28)，以便所述自动地向所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)。
5.如权利要求4所述的装置(18、18＇)，其中所述控制器控制所述用于允许将所述电解材料添加给所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)的装置(28)的操作。
6.如权利要求4所述的装置(18、18＇)，其中所述用于允许将所述电解材料添加给所述罐(20、20＇)或者所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)的装置(28)包括由泵(41)和阀(110)所组成的组中的一个。
7.如权利要求1所述的装置(18、18＇)，还包括加热液体使用装置；其中所述导电液体(26)包括所述流进的液体(19)和所述电解材料(26)的混合物，其中所述罐(20、20＇)包括流入口(39)和流出口(40)，其中所述流入口(39)被连接以提供所述电极(22、23)之间的所述导电液体(26)，从而用于通过在所述电极(22、23)之间的导电液体(26)中流动的所述电流来进行加热，其中所述流出口(40)将被加热的导电液体(26)提供给所述加热液体使用装置。
8.如权利要求7所述的装置(18、18＇)，其中所述加热液体使用装置包括洗碗机，其中所述流进的液体(19)包括水，并且其中，所述流出口(40)被连接以向所述洗碗机提供加热液体。
9.如权利要求1所述的装置(18、18＇)，其中所述罐(20、20＇)包括第一罐部分(20a)和第二罐部分(20c)，其中所述第一罐部分(20a)包括第一电极(22)，且其中所述第二罐部分(20c)包括第二电极(23)。
10.如权利要求9所述的装置(18、18＇)，还包括电源(46)，其中所述电源(46)被连接以给所述第一电极(22)和所述第二电极(23)提供电能。
11.如权利要求1所述的装置(18、18＇)，还包括温度检测器(112、113)和温度控制器(114)，其中所述温度控制器(114)被连接以当所述温度低于温度设定值时给所述电极(22、23)提供电能。
12.一种加热液体(24)的方法，包括：
a.提供罐(20、20＇)、第一进料管(30d、30b)和电极(22、23)，其中所述电极(22、23)位于所述罐(20、20＇)内；
b.通过所述第一进料管(30d、30b)将流进的液体(19)供给所述罐(20、20＇)；
c.提供电解材料(26)的源；
d.向所述罐(20、20＇)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，或者在所述流进的液体(19)进入所述罐(20、20＇)之前向所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)添加所述电解材料，从而提供导电液体(24)；
e.使所述导电液体(24)在所述电极(22、23)之间流动，其中所述导电液体(24)具有导电性；
f.提供用于调节所述导电性的系统；
g.使电流在所述电极(22、23)之间的所述导电液体(24)中流动；
h.检测所述电流的流动；以及
i.使用所述系统来自动地调节所述导电液体(24)的导电性以得到希望的电流的流动。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述自动地调节所述导电液体(24)的导电性包括在所述罐(20、20＇)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，或者在所述流进的液体(19)进入所述罐(20、20＇)之前向所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)添加所述电解材料。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述流进的液体(19)包括水，并且其中所述电解材料(26)包括盐。
15.如权利要求14所述的方法，其中添加所述电解材料(26)包括添加含有所述盐的溶液。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述自动地调节所述导电液体(24)的导电性包括使用控制由泵(41)和阀(110)所组成的组中的至少一个的操作的控制器。
17.一种加热液体的装置(18、18＇)，包括多个罐部分(20a、20b、20c)、流入口(39)、流出口(40)、电极(22、23)、挡板、第一进料管(30d、30b)和电解材料(26)的源，其中所述多个罐部分(20a、20b、20c)容纳流进的液体(19)和所述电极(22、23)，其中所述流进的液体(19)具有足以使电流在所述电极(22、23)之间通过的导电性，其中所述挡板位于多个罐(20、20＇)的罐之间，其中所述电解材料(26)的源被可开关地连接以向所述罐(20、20＇)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，或者在所述流进的液体(19)进入所述罐(20、20＇)之前向所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，其中添加到所述流进的液体(19)的所述电解材料(26)提供导电液体(24)，其中，所述电极(22、23)被连接用于在所述罐(20、20＇)的所述导电液体(24)中提供电流。
18.如权利要求17所述的装置(18、18＇)，其中所述挡板包括第一挡板壁(78)，所述第一挡板壁(78)具有顶部(76)，其中所述第一挡板壁(78)被构造以使临近所述顶部(76)的所述导电液体(24)通过。
19.如权利要求18所述的装置(18、18＇)，其中所述挡板包括第二挡板壁(90)，所述第二挡板壁(90)具有底部(88)，其中所述第二挡板壁(90)被构造以使临近所述底部(88)的所述导电液体(24)通过。
20.一种加热液体的方法，包括：
a.提供罐(20、20＇)、第一进料管(30d、30b)和电极，其中所述电极(22、23)位于所述罐(20、20＇)内；
b.通过所述第一进料管(30d、30b)将流进的液体(19)供给所述罐(20、20＇)；
c.提供电解材料(26)的源；
d.向所述罐(20、20＇)中的所述流进的液体(19)添加所述电解材料(26)，或者在所述流进的液体(19)进入所述罐(20、20＇)之前向所述第一进料管(30b)的所述流进的液体(19)添加所述电解材料，从而提供导电液体(24)；
e.使所述导电液体(24)在所述电极(22、23)之间流动；
f.在所述电极(22、23)之间提供电压，并使电流在所述电极(22、23)之间的所述导电液体(24)中流动；以及
g.在不改变所述电压的情况下调节所述电流以提供预设电流。
21.如权利要求20所述的方法，还包括通过添加电解材料(26)来自动地调节所述导电液体(24)的导电性以提供所述预设电流。
22.如权利要求20所述的方法，其中电力由壁装电源插座电路提供，该电路具有壁装电源插座的线电压和壁装电源插座的电流最大值，其中所述电压等于所述壁装电源插座的线电压，且其中所述预设电流大于所述壁装电源插座的电流最大值的60％。
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