RU2484366C2 - Fast segmented heating of fluid medium - Google Patents

Fast segmented heating of fluid medium Download PDF

Info

Publication number
RU2484366C2
RU2484366C2 RU2010137848/06A RU2010137848A RU2484366C2 RU 2484366 C2 RU2484366 C2 RU 2484366C2 RU 2010137848/06 A RU2010137848/06 A RU 2010137848/06A RU 2010137848 A RU2010137848 A RU 2010137848A RU 2484366 C2 RU2484366 C2 RU 2484366C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
heating
temperature
conductivity
segments
Prior art date
Application number
RU2010137848/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010137848A (en
Inventor
АКЕН Роберт Корнелис ВАН
Седрик ИЗРАЭЛСОН
Original Assignee
Майкрохит Текнолоджиз Пти Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2008900634A external-priority patent/AU2008900634A0/en
Application filed by Майкрохит Текнолоджиз Пти Лтд filed Critical Майкрохит Текнолоджиз Пти Лтд
Publication of RU2010137848A publication Critical patent/RU2010137848A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2484366C2 publication Critical patent/RU2484366C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/023Industrial applications
    • H05B1/0244Heating of fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F24H1/106Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with electrodes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/168Reducing the electric power demand peak
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/174Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature
    • F24H15/175Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature where the difference between the measured temperature and a set temperature is kept under a predetermined value
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212Temperature of the water
    • F24H15/215Temperature of the water before heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212Temperature of the water
    • F24H15/219Temperature of the water after heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/238Flow rate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/281Input from user
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/37Control of heat-generating means in heaters of electric heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/20Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2028Continuous-flow heaters

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: fluid medium heating device has a fluid medium passage from the inlet to the outlet with multiple heating sections positioned along the passage. Each heating section represents at least one pair of electrodes with electric current flowing between them through the fluid medium for resistive heating of the fluid medium during its flow along the passage. At least one heating section has a segmented electrode consisting of multiple electrically divisible segments. The controller determines the required voltage and current supplied to the fluid medium by each heating section, taking into account the variation of inlet conductivity as well as the fluid medium conductivity depending on temperature. The controller actuates the selected segments of the segmented electrode to provide for the segmented electrode supplying the required current and voltage to the fluid medium.
EFFECT: possibility to control the segmented electrode effective area with selective actuation of segments.
2 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к устройству, системе и способу для быстрого нагрева текучей среды и, более конкретно, к устройству, системе и способу для быстрого нагрева текучей среды с использованием электрической энергии.The present invention relates to a device, system and method for rapidly heating a fluid, and more particularly, to a device, system and method for rapidly heating a fluid using electrical energy.

Уровень техникиState of the art

Системы горячей воды одного вида или другого установлены в большей части жилых и служебных помещений в развитых странах. В некоторых странах наиболее привычным источником энергии для нагрева воды является электричество.Hot water systems of one kind or another are installed in most residential and office buildings in developed countries. In some countries, the most common source of energy for heating water is electricity.

Конечно, как общеизвестно, производство электричества сжиганием ископаемого топлива значительно способствует загрязнению окружающей среды и глобальному потеплению. Например, в 1996 самым большим сектором, потребляющим электричество, в Соединенных Штатах были жилые дома, которые были ответственны за 20% всех углеродных выбросов. Из всех углеродных выбросов от этого потребляющего электричество сектора 63% непосредственно относились к сжиганию ископаемого топлива, используемого для выработки электричества для этого сектора.Of course, as is well known, the production of electricity by burning fossil fuels significantly contributes to environmental pollution and global warming. For example, in 1996, the largest electricity-consuming sector in the United States was apartment buildings, which accounted for 20% of all carbon emissions. Of all the carbon emissions from this electricity-consuming sector, 63% directly related to the burning of fossil fuels used to generate electricity for this sector.

В развитых странах электричество теперь считают практической необходимостью для жилых помещений, и с ростом потребления электричества на жилой дом, приблизительно, 1,5% в год, начиная с 1990 года, планируемое увеличение потребления электричества для жилого сектора стало центральным предметом в обсуждениях, касающихся стабилизации углеродных выбросов и отвечающии целям Киотского Протокола.In developed countries, electricity is now considered a practical necessity for residential buildings, and with an increase in electricity consumption per apartment building of approximately 1.5% per year since 1990, the planned increase in electricity consumption for the residential sector has become the focus of discussions on stabilization carbon emissions and consistent with the objectives of the Kyoto Protocol.

С 1982 по 1996 годы число домашних хозяйств в Соединенных Штатах увеличивалось со скоростью 1,4% в год, при этом потребление электричества в жилых помещениях возрастало со скоростью 2,6% в год за тот же период. Соответственно, планируется увеличение числа домашних хозяйств в Соединенных Штатах на 1,1% в год до 2010, при этом ожидается увеличение потребления электричества в жилых помещениях со скоростью 1,6% в год за тот же период.From 1982 to 1996, the number of households in the United States increased at a rate of 1.4% per year, while residential electricity consumption increased at a rate of 2.6% per year over the same period. Accordingly, it is planned to increase the number of households in the United States by 1.1% per year until 2010, while it is expected that residential consumption will increase electricity at a rate of 1.6% per year over the same period.

Согласно оценкам, проведенным в 1995, приблизительно 40 миллионов домашних хозяйств по всему миру использовали электрические водонагревательные системы. Наиболее распространенный вид электрической системы нагрева горячей воды включает в себя резервуар хранения, в котором вода медленно нагревается с течением времени до заданной температуры. Вода в резервуаре хранения поддерживается при заданной температуре, поскольку воду забирают из резервуара хранения и заполняют холодной поступающей водой. Обычно резервуары хранения включают в себя погружной электрический элемент контактного электронагрева, соединенный с электрическим источником сети, работа которого контролируется термостатом или устройством, контролирующим температуру.According to estimates made in 1995, approximately 40 million households worldwide have used electric water heating systems. The most common type of electric hot water heating system includes a storage tank in which water slowly heats up over time to a predetermined temperature. The water in the storage tank is maintained at a predetermined temperature since the water is taken from the storage tank and filled with cold incoming water. Typically, storage tanks include an electric contact electric immersion element connected to an electrical source of the network, the operation of which is controlled by a thermostat or a temperature control device.

Электрические системы хранения горячей воды обычно считают энергетически неэффективными, поскольку они работают по принципу хранения и нагрева воды до заданной температуры, которая выше, чем температура, требуемая для использования, даже хотя потребителю может не потребоваться горячая вода до некоторого времени в будущем. Поскольку тепловая энергия теряется из горячей воды в резервуаре хранения, может потребоваться дополнительное потребление электрической энергии, чтобы вновь нагреть воду до заданной температуры. Наконец, потребителю может не потребоваться горячая вода в течение некоторого продолжительного периода времени. Однако в течение этого времени некоторые электрические системы хранения горячей воды продолжают потреблять энергию, чтобы нагреть воду, готовясь к тому, что потребителю в любое время потребуется горячая вода.Electric hot water storage systems are generally considered energy inefficient because they operate on the principle of storing and heating water to a predetermined temperature that is higher than the temperature required for use, even though the consumer may not need hot water until some time in the future. Since thermal energy is lost from the hot water in the storage tank, additional consumption of electrical energy may be required to re-heat the water to a predetermined temperature. Finally, the consumer may not need hot water for some extended period of time. However, during this time, some electric hot water storage systems continue to consume energy to heat the water, in order to make sure that the consumer needs hot water at any time.

Быстрый нагрев воды таким образом, что температура воды достигает заданного уровня в течение короткого периода времени, позволяет системе избежать неэффективности, которая обязательно возникает как результат хранения горячей воды. В настоящее время доступны системы быстрого или «мгновенного» нагрева горячей воды, в которых и газ, такой как натуральный газ или LPG (сжиженный нефтяной газ), и электричество используются в качестве источника энергии. В случае использования натурального газа или LPG (сжиженного нефтяного газа), они являются топливными источниками, которые особенно хорошо подходят для быстрого нагрева текучей среды, поскольку воспламенение этих топлив может позволить создать достаточный перенос тепловой энергии к текучей среде и повысить температуру этой текучей среды до удовлетворительного уровня в течение относительно короткого времени при контролируемых условиях.Rapid heating of the water in such a way that the water temperature reaches a predetermined level in a short period of time allows the system to avoid the inefficiencies that necessarily arise as a result of the storage of hot water. Currently, fast or “instant” hot water heating systems are available, in which both gas, such as natural gas or LPG (liquefied petroleum gas), and electricity are used as an energy source. When using natural gas or LPG (liquefied petroleum gas), they are fuel sources that are particularly well suited for rapid heating of the fluid, since ignition of these fuels can create sufficient heat energy transfer to the fluid and raise the temperature of this fluid to a satisfactory level for a relatively short time under controlled conditions.

Однако, хотя можно использовать топливные источники натурального газа для быстрого нагрева воды, эти источники не всегда являются надежно доступными. В отличие от этого, подача электричества является легко доступной для большинства домашних хозяйств в развитых странах.However, although fuel sources of natural gas can be used to quickly heat water, these sources are not always reliably available. In contrast, electricity is readily available to most households in developed countries.

Есть другие существующие электрические «мгновенные» системы горячей воды. Один способ нагрева известен как система нагреваемого провода, в которой провод располагают в непроводящем электричество окружении или корпусе. При работе вода проходит через окружающую среду или по корпусу провода, контактируя или на очень близком расстоянии от провода или корпуса провода. Провод, к которому подается энергия, будет в результате нагреваться и за счет этого передавать тепловую энергию воде. Контроль обычно осуществляют путем мониторинга температуры воды на выпуске и сравнения этой температуры с заданными температурными параметрами. В зависимости от измеряемой температуры воды на выпуске, контролируемое напряжение подают на провод, до тех пор пока температура воды не достигнет требуемых заданных температурных параметров.There are other existing electrical “instantaneous” hot water systems. One heating method is known as a heated wire system in which the wire is placed in a non-conductive electricity environment or enclosure. During operation, water passes through the environment or through the wire body, either in contact or at a very close distance from the wire or wire body. The wire, to which the energy is supplied, will be heated as a result and thereby transmit thermal energy to water. Control is usually carried out by monitoring the temperature of the water at the outlet and comparing this temperature with the set temperature parameters. Depending on the measured temperature of the water at the outlet, a controlled voltage is applied to the wire until the water temperature reaches the required set temperature parameters.

Хотя система типа нагреваемого провода избегает энергетической неэффективности, вызванной хранением горячей воды, она, к сожалению, имеет некоторое число других недостатков. В частности, необходимо нагревать провод до температур, которые гораздо выше, чем температура окружающей воды. Это имеет неблагоприятное воздействие, вызывая образование кристаллов растворенных солей, обычно присутствующих в различных концентрациях в воде, таких как карбонат кальция и сульфат кальция. Горячие зоны провода или корпуса в непосредственном контакте с водой создают прекрасную окружающую среду для образования кристаллов таких типов, что приводит к тому, что провод или корпус становятся «спекшимися» и таким образом уменьшается эффективность теплопередачи от провода к окружающей воде. Поскольку труба обычно бывает маленькой в диаметре, образование кристаллов может также уменьшить поток воды через трубу. В дополнение, системам типа нагреваемого провода требуются относительно высокие давления воды для эффективной работы, и таким образом эти системы не являются эффективными для использования в районах, где имеется относительно низкое давление воды, или частыми являются падения давления воды, что может происходить в период пика использования воды.Although a system such as a heated wire avoids the energy inefficiencies caused by storing hot water, it unfortunately has a number of other disadvantages. In particular, it is necessary to heat the wire to temperatures that are much higher than the temperature of the surrounding water. This has an adverse effect, causing the formation of crystals of dissolved salts, usually present in various concentrations in water, such as calcium carbonate and calcium sulfate. The hot zones of the wire or case in direct contact with water create an excellent environment for the formation of crystals of these types, which leads to the fact that the wire or case becomes “sintered” and thus reduces the efficiency of heat transfer from the wire to the surrounding water. Since the pipe is usually small in diameter, the formation of crystals can also reduce the flow of water through the pipe. In addition, systems such as a heated wire require relatively high water pressures for efficient operation, and thus these systems are not effective for use in areas where there is a relatively low water pressure, or drops in water pressure are frequent, which may occur during peak use water.

Другой предложенной мгновенной системой горячей воды является система электромагнитной индукции, которая работает как трансформатор. В этом случае токи, наводимые во вторичной обмотке трансформатора, вызывают нагрев вторичной обмотки. Выработанное здесь тепло распространяется за счет циркулирующей воды через водяную рубашку, которая окружает вторичную обмотку. Нагретая вода затем выходит из системы для использования. Контроль обычно осуществляют путем мониторинга температуры воды на выпуске из водяной рубашки и сравнения этой температуры с заданными температурными параметрами. В зависимости от замеренной температуры воды на выпуске напряжение, приложенное к первичной обмотке, может быть изменено, что изменяет электрические токи, наводимые во вторичной обмотке, до тех пора пока температура воды не достигнет требуемых заданных температурных параметров.Another proposed instantaneous hot water system is an electromagnetic induction system that works like a transformer. In this case, the currents induced in the secondary winding of the transformer cause heating of the secondary winding. The heat generated here is distributed through the circulating water through the water jacket that surrounds the secondary winding. Heated water then exits the system for use. Control is usually carried out by monitoring the temperature of the water at the outlet of the water jacket and comparing this temperature with the set temperature parameters. Depending on the measured temperature of the water at the outlet, the voltage applied to the primary winding can be changed, which changes the electric currents induced in the secondary winding until the water temperature reaches the required set temperature parameters.

Хотя система типа электромагнитной индукции избегает энергетической неэффективности, вызванной хранением горячей воды, она также имеет некоторое число недостатков. В частности, необходимо нагревать вторичную обмотку до температур более высоких, чем температура окружающей воды. Это имеет тот же эффект, вызывая образование кристаллов растворенных солей, как описано выше. Поскольку зазор между вторичной обмоткой и окружающей водяной рубашкой обычно является относительно узким, образование кристаллов также может сократить поток воды через рубашку. Кроме того, создаваемые магнитные поля и большие токи, наводимые во вторичной обмотке, могут привести к неприемлемым уровням электрического или высокочастотного шума. Этот электрический или высокочастотный шум может быть трудно подавить или экранировать, и он влияет на другие чувствительные электромагнитные устройства внутри диапазона электромагнитных полей.Although a system such as electromagnetic induction avoids the energy inefficiencies caused by storing hot water, it also has a number of disadvantages. In particular, it is necessary to heat the secondary winding to temperatures higher than the temperature of the surrounding water. This has the same effect, causing the formation of crystals of dissolved salts, as described above. Since the gap between the secondary winding and the surrounding water jacket is usually relatively narrow, crystal formation can also reduce the flow of water through the jacket. In addition, the generated magnetic fields and high currents induced in the secondary winding can lead to unacceptable levels of electrical or high-frequency noise. This electrical or high-frequency noise can be difficult to suppress or shield, and it affects other sensitive electromagnetic devices within the range of electromagnetic fields.

Любое описание документов, действий, материалов, устройств, изделий или т.п., которое было включено в настоящую заявку, приведено только с целью создания контекста для настоящего изобретения. Это не должно быть взято в качестве допущения, что любое или все из этих материалов составляют часть предшествующего уровня или были общеизвестны в области, относящейся к настоящему изобретению, поскольку существовали до даты приоритета каждого пункта формулы изобретения данной заявки.Any description of documents, actions, materials, devices, products, or the like that has been included in this application is provided solely for the purpose of creating a context for the present invention. This should not be taken as an assumption that any or all of these materials are part of the prior art or were well known in the field related to the present invention, since they existed prior to the priority date of each claim of this application.

По всему тексту описания слово «содержат» или его варианты, такие как «содержит» или «содержащий», необходимо понимать как подразумевающий включение упомянутого элемента, целого или этапа, или группы элементов, целых или этапов, а не исключение любого другого элемента, целого или этапа, или группы элементов, целых или этапов.Throughout the text of the description, the word “contain” or its variants, such as “contains” or “comprising”, should be understood as implying the inclusion of the said element, whole or stage, or group of elements, whole or stages, and not the exclusion of any other element, whole or stage, or group of elements, whole or stages.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ нагрева текучей среды, включающий:According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for heating a fluid, the method comprising:

пропускание текучей среды по проходу от впуска к выпуску, при этом проход содержит по меньшей мере первую и вторую нагревательные секции, расположенные вдоль прохода так, что текучая среда, проходящая первую нагревательную секцию, затем проходит вторую нагревательную секцию, причем каждая нагревательная секция содержит по меньшей мере одну пару электродов, между которыми электрический ток проходит через текучую среду для резистивного нагрева текучей среды во время ее прохождения по проходу, при этом по меньшей мере одна из нагревательных секций содержит по меньшей мере один сегментированный электрод, содержащий множество электрически отделяемых сегментов, обеспечивающих контролирование эффективной активной площади сегментированного электрода посредством избирательной активации сегментов таким образом, что при приложении напряжения к сегментированному электроду, потребляемый ток будет зависеть от эффективной активной площади;passing the fluid through the passage from the inlet to the outlet, the passage comprising at least a first and a second heating section arranged along the passage so that a fluid passing through the first heating section then passes a second heating section, each heating section comprising at least at least one pair of electrodes between which an electric current passes through the fluid to resistively heat the fluid as it passes through the passage, with at least one of section contains at least one segmented electrode containing a plurality of electrically separable segments, providing control of the effective active area of the segmented electrode by selectively activating the segments so that when voltage is applied to the segmented electrode, the current consumption will depend on the effective active area;

измерение проводимости текучей среды на впуске;inlet fluid conductivity measurement;

определение на основании измеренной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде первой нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на первую требуемую величину;determining, based on the measured conductivity of the fluid, the required voltage and current supplied to the fluid by the first heating section to increase the temperature of the fluid by a first desired amount;

определение измененной проводимости текучей среды в результате работы первой нагревательной секции;determining a changed fluid conductivity as a result of the operation of the first heating section;

определение на основании измененной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде второй нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на вторую требуемую величину; иdetermining, based on the changed conductivity of the fluid, the required voltage and current supplied to the fluid by the second heating section to increase the temperature of the fluid by a second desired amount; and

активацию сегментов сегментированного электрода таким образом, чтобы осуществить подачу требуемого тока и напряжения сегментированным электродом.activation of segments of a segmented electrode in such a way as to supply the desired current and voltage to the segmented electrode.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено устройство для нагрева текучей среды, содержащее:According to a second aspect of the present invention, there is provided a device for heating a fluid, comprising:

проход текучей среды от впуска к выпуску;passage of fluid from inlet to outlet;

по меньшей мере первую и вторую нагревательные секции, расположенные вдоль прохода так, что текучая среда, проходящая первую нагревательную секцию, затем проходит вторую нагревательную секцию, при этом каждая нагревательная секция содержит по меньшей мере одну пару электродов, между которыми электрический ток проходит через текучую среду для резистивного нагрева текучей среды во время ее прохождения по проходу, причем по меньшей мере одна из нагревательных секций содержит по меньшей мере один сегментированный электрод, содержащий множество электрически отделяемых сегментов, обеспечивающих контролирование эффективной активной площади сегментированного электрода посредством избирательной активации сегментов таким образом, что при приложении напряжения к сегментированному электроду потребляемый ток будет зависеть от эффективной активной площади;at least the first and second heating sections located along the passage so that the fluid passing through the first heating section then passes through the second heating section, with each heating section containing at least one pair of electrodes between which an electric current passes through the fluid for resistively heating the fluid during its passage through the passage, and at least one of the heating sections contains at least one segmented electrode containing ETS electrically separated segments, providing effective control of the active area of the segmented electrode by selectively activating the segments such that upon application of a voltage to the segmented electrode current consumption will depend upon the effective active area;

датчик проводимости для измерения проводимости текучей среды на впуске; иconductivity sensor for measuring the conductivity of the fluid inlet; and

контроллер для определения на основании измеренной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде первой нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на первую требуемую величину, для определения измененной проводимости текучей среды в результате работы первой нагревательной секции, для определения на основании измененной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде второй нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на вторую требуемую величину, и для активации сегментов сегментированного электрода таким образом, чтобы осуществить подачу требуемых тока и напряжения выбранной комбинацией сегментированного электрода.a controller for determining, based on the measured conductivity of the fluid, the required voltage and current supplied to the fluid by the first heating section to increase the temperature of the fluid by the first required amount, to determine the changed conductivity of the fluid as a result of the operation of the first heating section, to determine based on the changed conductivity the fluid of the required voltage and current supplied to the fluid by the second heating section to increase the temperature of the fluid n a second desired amount, and for activating segments of the segmented electrode so as to realize the required supply voltage and current of the segmented electrode combination selected.

За счет обеспечения сегментированного электрода и избирательной активации сегментов сегментированного электрода настоящее изобретение обеспечивает контроль над режимом напряжение/ток, при котором эта нагревательная секция будет работать. Это позволяет вариантам осуществления изобретения демонстрировать лучшую приспособляемость к изменчивости электрической проводимости текучей среды между различными местами и/или различными периодами времени, в то же время оставаясь в пределах границ напряжения и тока.By providing a segmented electrode and selectively activating segments of a segmented electrode, the present invention provides control over the voltage / current mode under which this heating section will operate. This allows the embodiments of the invention to demonstrate better adaptability to the variability of the electrical conductivity of the fluid between different places and / or different time periods, while remaining within the boundaries of voltage and current.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения изменения в проводимости текучей среды по существу постоянно приспосабливаются в ответ на замеры проводимости поступающей текучей среды. Проводимость текучей среды может быть также определена на основе потребляемого тока после подачи напряжения на один или более электродов одной или более нагревательных секций.In preferred embodiments of the invention, changes in the conductivity of the fluid are substantially constantly adapted in response to measurements of the conductivity of the incoming fluid. The conductivity of the fluid can also be determined based on the current consumption after applying voltage to one or more electrodes of one or more heating sections.

Изменения в проводимости текучей среды будут вызывать изменения в величине электрического тока, потребляемого системой. Предпочтительные варианты осуществления изобретения предотвращают такие изменения от того, чтобы пиковое значение тока превышало номинальные величины, путем использования измеренного значения проводимости, чтобы изначально выбрать установленную соответствующую комбинацию сегментов электрода, перед тем как обеспечить работу системы. В таких вариантах осуществления изобретения специально рассчитывают комбинированную площадь поверхности выбранных сегментов электрода, чтобы обеспечить то, что номинальные максимальные значения электрического тока в системе не будут превышены.Changes in fluid conductivity will cause changes in the amount of electric current consumed by the system. Preferred embodiments of the invention prevent such changes from causing the peak current value to exceed nominal values by using the measured conductivity value to initially select the appropriate combination of electrode segments set before operating the system. In such embodiments, the combined surface area of the selected electrode segments is specifically calculated to ensure that the nominal maximum values of the electric current in the system are not exceeded.

Кроме того, предпочтительные варианты осуществления изобретения используют замеренную проводимость текучей среды для обеспечения, чтобы не происходило нарушения заданного диапазона приемлемой проводимости текучей среды, внутри которого система предназначена работать.In addition, preferred embodiments of the invention use measured fluid conductivity to ensure that there is no violation of a predetermined range of acceptable fluid conductivity within which the system is intended to operate.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения каждая нагревательная секция содержит сегментированный электрод. Такие варианты осуществления изобретения позволяют контролировать эффективную площадь электрода каждой нагревательной секции путем избирательной активации сегментов сегментированного электрода такой нагревательной секции.In preferred embodiments of the invention, each heating section comprises a segmented electrode. Such embodiments of the invention make it possible to control the effective electrode area of each heating section by selectively activating the segments of the segmented electrode of such a heating section.

Указанный или каждый сегментированный электрод предпочтительно разделен на сегменты разного размера, чтобы позволить выбрать комбинацию сегментов, которая обеспечит повышенную точность выбора требуемой эффективной площади. Например, если сегментированный электрод разделен на три сегмента, сегменты предпочтительно имеют соответствующие эффективные площади в соотношении 1:2:4, то есть сегменты предпочтительно составляют четыре седьмых, две седьмых или одну седьмую общей эффективной площади электрода соответственно. В таких вариантах осуществления изобретения соответствующая активация трех электродных сегментов позволяет выбрать любую одну из семи доступных эффективных площадей. Могут быть обеспечены другие соотношения площадей сегментов и число сегментов.The specified or each segmented electrode is preferably divided into segments of different sizes to allow you to choose a combination of segments, which will provide increased accuracy in choosing the desired effective area. For example, if the segmented electrode is divided into three segments, the segments preferably have corresponding effective areas in a 1: 2: 4 ratio, that is, the segments preferably comprise four sevenths, two sevenths, or one seventh of the total effective area of the electrode, respectively. In such embodiments of the invention, the corresponding activation of the three electrode segments allows you to select any one of the seven available effective areas. Other ratios of segment area and number of segments may be provided.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый электродный сегмент сегментированного электрода проходит по существу перпендикулярно направлению потока текучей среды таким образом, чтобы подвергнуть текучую среду резистивному нагреву по существу по всему проходу текучей среды.In a preferred embodiment of the invention, each electrode segment of the segmented electrode extends substantially perpendicular to the direction of flow of the fluid so as to expose the fluid to resistive heating over substantially the entire passage of the fluid.

Кроме того, выбор электродного сегмента предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы обеспечить, что границы пикового значения тока не будут превышены. В таких вариантах осуществления изобретения измерение проводимости на впуске позволяет предотвратить работу устройства, если такие пределы тока не будут безопасно соблюдены.In addition, the selection of the electrode segment is preferably carried out in such a way as to ensure that the peak current limits are not exceeded. In such embodiments of the invention, the measurement of inlet conductivity prevents the operation of the device if such current limits are not safely observed.

В вариантах осуществления изобретения, в которых скорость потока текучей среды не является по существу постоянной или является неизвестной, предпочтительно предусмотрен измеритель скорости потока текучей среды, чтобы содействовать в соответствующем определяющем контроле тока, напряжения и активации электродного сегмента при изменяющихся скоростях потока текучей среды.In embodiments of the invention in which the fluid flow rate is not substantially constant or unknown, a fluid flow meter is preferably provided to assist in appropriate determinative monitoring of the current, voltage, and activation of the electrode segment at varying fluid flow rates.

Кроме того, за счет обеспечения множества нагревательных секций настоящее изобретение позволяет каждой нагревательной секции работать таким образом, чтобы обеспечить изменения в электрической проводимости текучей среды с увеличением температуры текучей среды. Например, проводимость воды возрастает с температурой, в среднем на около 2% на градус Цельсия. Когда текучая среда должна быть нагрета на десятки градусов Цельсия, например, от комнатной температуры до 60 градусов Цельсия или до 90 градусов Цельсия, проводимость текучей среды на впуске может по существу отличаться от проводимости текучей среды на выпуске. Впоследствии резистивный нагрев текучей среды на последовательных нагревательных секциях вдоль прохода позволяет каждой нагревательной секции работать в пределах ограниченного температурного диапазона. Таким образом, каждая нагревательная секция может подавать напряжение и ток, которые применимы к проводимости текучей среды внутри этого ограниченного температурного диапазона, а не пытаться приложить напряжение и ток в отношении одного или усредненного значения проводимости по всему температурному диапазону.In addition, by providing a plurality of heating sections, the present invention allows each heating section to operate in such a way as to provide changes in the electrical conductivity of the fluid with increasing temperature of the fluid. For example, water conductivity increases with temperature, on average, by about 2% per degree Celsius. When the fluid must be heated to tens of degrees Celsius, for example, from room temperature to 60 degrees Celsius or up to 90 degrees Celsius, the conductivity of the fluid at the inlet can be substantially different from the conductivity of the fluid at the outlet. Subsequently, resistive heating of the fluid in successive heating sections along the passage allows each heating section to operate within a limited temperature range. Thus, each heating section can supply voltage and current that are applicable to fluid conductivity within this limited temperature range, rather than attempting to apply voltage and current with respect to one or averaged conductivity over the entire temperature range.

Варианты осуществления изобретения предпочтительно дополнительно содержат расположенный дальше по ходу термометр текучей среды для измерения температуры текучей среды на выпуске, чтобы обеспечить управление нагревом текучей среды с обратной связью.Embodiments of the invention preferably further comprise an upstream fluid thermometer for measuring the temperature of the fluid at the outlet to provide feedback control of the heating of the fluid.

Предпочтительно, каждая нагревательная секция содержит по существу плоские электроды, между которыми проходит проход текучей среды. В качестве альтернативы, каждая нагревательная секция может содержать по существу коаксиальные цилиндрические или плоские электроды с проходом текучей среды, содержащим пространство с кольцевым сечением. Проход текучей среды может образовывать множество параллельных проходов для текучей среды.Preferably, each heating section comprises substantially flat electrodes between which a fluid passage passes. Alternatively, each heating section may comprise substantially coaxial cylindrical or flat electrodes with a fluid passage containing an annular space. The passage of the fluid may form many parallel passages for the fluid.

В одном варианте осуществления изобретения второе средство для измерения температуры измеряет температуру текучей среды между первой и второй нагревательными секциями, при этом средство управления управляет мощностью к первой и второй нагревательным секциям в соответствии с измеренными температурами и требуемым увеличением температуры текучей среды в каждой соответствующей нагревательной секции.In one embodiment of the invention, the second temperature measuring means measures the temperature of the fluid between the first and second heating sections, wherein the control means controls the power to the first and second heating sections in accordance with the measured temperatures and the desired increase in the temperature of the fluid in each respective heating section.

Другие варианты осуществления изобретения могут содержать три или более нагревательных секций, каждая из которых имеет впуск и выпуск, при этом секции соединены последовательно, и средство управления, изначально выбирающее электродные сегменты в соответствии с измеренной проводимостью поступающей текучей среды и управляющее мощностью к электродной паре каждой секции в соответствии с измеренными температурами на впуске и выпуске каждой секции и заданной требуемой разницей температур для каждой секции.Other embodiments of the invention may include three or more heating sections, each of which has an inlet and an outlet, the sections being connected in series, and a control means that initially selects the electrode segments in accordance with the measured conductivity of the incoming fluid and controls the power to the electrode pair of each section in accordance with the measured temperatures at the inlet and outlet of each section and the desired desired temperature difference for each section.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения средство управления подает изменяющееся напряжение на электродную пару каждой нагревательной секции путем передачи выбранных двухполупериодных циклов от источника напряжения сети переменного тока. Например, двухполупериодные циклы могут быть переданы при частоте цикла, определенной с помощью импульсной системы управления и являющейся целой частью частоты источника напряжения сети питания переменного тока, таким образом, что управление мощностью, подаваемой к выбранной комбинации электродных сегментов, включает в себя изменение числа контрольных импульсов в единицу времени.In preferred embodiments of the invention, the control means supplies a varying voltage to the electrode pair of each heating section by transmitting the selected half-wave cycles from the AC voltage source. For example, half-wave cycles can be transmitted at a cycle frequency determined by a pulse control system and being an integer part of the frequency of the AC power supply voltage source, so that controlling the power supplied to the selected combination of electrode segments includes changing the number of control pulses per unit of time.

Требуемая температура текучей среды на выпуске может быть отрегулирована пользователем посредством регулируемого средства управления.The desired fluid temperature at the outlet can be adjusted by the user through an adjustable control means.

Объем текучей среды, проходящей между любым набором электродов, предпочтительно определяют путем измерения размеров канала, внутри которого текучая среда подвергается действию электродов, взятых вместе с потоком текучей среды.The volume of fluid passing between any set of electrodes is preferably determined by measuring the size of the channel within which the fluid is exposed to electrodes taken together with the fluid stream.

Аналогичным образом, время, в течение которого заданный объем текучей среды будет получать электрическую мощность от электродов, может быть определено на основе скорости потока текучей среды через проход текучей среды. Увеличение температуры текучей среды пропорционально величине электрической мощности, приложенной к текучей среде. Величина электрической мощности, необходимая, чтобы повысить температуру текучей среды на известную величину, пропорциональна массе (объему) текучей среды, которая нагрета, и скорости потока текучей среды через канал. Измерение электрического тока, проходящего через текучую среду, может быть использовано как единица измерения электрической проводимости, или удельная проводимость этой текучей среды, и, следовательно, обеспечивает выбор сегментов, которые должны быть активированы, вместе с контролем и управлением требуемого изменения в приложенном напряжении, необходимом, чтобы сохранить приложенную электрическую мощность постоянной или на требуемом уровне. Электрическая проводимость и, следовательно, удельная проводимость текучей среды, которая нагрета, будет изменяться с повышением температуры, создавая таким образом градиент удельной проводимости вдоль траектории потока текучей среды.Similarly, the time during which a given volume of fluid will receive electrical power from the electrodes can be determined based on the flow rate of the fluid through the fluid passage. The increase in the temperature of the fluid is proportional to the amount of electrical power applied to the fluid. The amount of electrical power needed to raise the temperature of the fluid by a known amount is proportional to the mass (volume) of the fluid that is heated and the flow rate of the fluid through the channel. The measurement of the electric current passing through the fluid can be used as a unit of electrical conductivity, or the specific conductivity of this fluid, and therefore provides the choice of segments to be activated, together with monitoring and control of the required change in the applied voltage required to keep the applied electrical power constant or at the required level. The electrical conductivity and, therefore, the conductivity of a fluid that is heated will change with increasing temperature, thereby creating a conductivity gradient along the fluid path.

Энергия, необходимая для того, чтобы повысить температуру массы текучей среды, может быть определена путем объединения двух уравнений:The energy required to raise the temperature of the mass of the fluid can be determined by combining the two equations:

Уравнение (1)Equation (1)

Энергия = Удельная теплоемкость × Плотность × Объем × Температурное изменениеEnergy = Specific Heat × Density × Volume × Temperature Change

илиor

Энергия на единицу времени, необходимая, чтобы повысить температуру массы текучей среды, может быть определена с помощью уравнения:The energy per unit time required to increase the temperature of the fluid mass can be determined using the equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

Для цели анализа удельная теплоемкость воды, например, может считаться постоянной между температурами 0 градусов С и 100 градусов С. Плотность воды, равная 1, также может считаться постоянной. Следовательно, количество энергии, необходимой, чтобы изменить температуру единицы массы воды 1 градус С в 1 секунду, считают в качестве постоянной, и она может быть обозначена «k». Отношение Объем/Время эквивалентно скорости потока (Fr). Таким образом, энергия в единицу времени, необходимая, чтобы повысить температуру массы текучей среды, может быть определена с помощью уравнения:For the purpose of analysis, the specific heat of water, for example, can be considered constant between temperatures of 0 degrees C and 100 degrees C. A water density of 1 can also be considered constant. Therefore, the amount of energy needed to change the temperature of a unit mass of water 1 degree C per 1 second, is considered as constant, and it can be indicated by "k". The ratio Volume / Time is equivalent to the flow rate (Fr). Thus, the energy per unit time needed to increase the temperature of the fluid mass can be determined using the equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, если требуемое изменение температуры известно, скорость потока может быть определена, при этом необходимая мощность может быть рассчитана.Thus, if the desired temperature change is known, the flow rate can be determined, while the required power can be calculated.

Обычно, когда потребителю требуется нагретая вода, работает кран, заставляя таким образом воду протекать через проход текучей среды. Этот поток воды может быть обнаружен измерителем скорости потока и вызвать начало цикла нагревания. Температура воды на впуске может быть измерена и сравнена с установленной требуемой температурой для воды на выпуске из системы. Из этих двух значений может быть определено требуемое изменение в температуре воды от впуска до выпуска.Typically, when a consumer needs heated water, a faucet operates, causing water to flow through the fluid passage. This water flow can be detected by a flow meter and cause the start of a heating cycle. The inlet water temperature can be measured and compared with the set desired temperature for the water at the outlet of the system. From these two values, the desired change in water temperature from inlet to outlet can be determined.

Конечно, температура воды на впуске в секции сегментированного электрода может быть повторно измерена с течением времени, и поскольку значение для изменений измеренной температуры воды на впуске меняется, рассчитанное значение для необходимого изменения температуры от впуска до выпуска из секций сегментированного электрода может быть отрегулировано, соответственно. Аналогичным образом, с изменением температуры, минерального содержания и т.п., изменения в электрической проводимости и, следовательно, в удельной проводимости текучей среды могут происходить с течением времени. Соответственно, протекание тока через текучую среду будет изменяться, вызывая изменение конечной мощности, приложенной к воде, и это может управляться путем выборочной активации или деактивации сегментов сегментированного электрода (электродов) внутри секции. Повторное измерение температуры на выпусках нагревательных секций в течение времени и сравнение этих данных с рассчитанными значениями температуры на выпуске позволит с помощью повторных вычислений непрерывно оптимизировать напряжение, приложенное к электродам.Of course, the inlet water temperature in the segmented electrode section can be re-measured over time, and since the value for the changes in the measured inlet water temperature changes, the calculated value for the necessary temperature change from the inlet to the outlet from the segmented electrode sections can be adjusted, respectively. Similarly, with changes in temperature, mineral content, etc., changes in electrical conductivity and, therefore, in the specific conductivity of a fluid can occur over time. Accordingly, the flow of current through the fluid will change, causing a change in the final power applied to the water, and this can be controlled by selectively activating or deactivating the segments of the segmented electrode (s) within the section. Repeated measurement of the temperature at the outlets of the heating sections over time and comparison of these data with the calculated values of the temperature at the outlet will allow us to continuously optimize the voltage applied to the electrodes using repeated calculations.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения используется вычислительное средство, обеспеченное микрокомпьютерной системой управления, чтобы определить электрическую мощность, которую следует приложить к текучей среде, проходящей между электродами, путем определения значения электрической мощности, которая будет влиять на требуемое изменение температуры между впуском и выпуском нагревательной секции, измерения влияния изменений на удельную проводимость воды, и за счет этого выбирая соответствующую активацию сегментов и рассчитывая напряжение, которое необходимо приложить для заданной скорости потока.In one preferred embodiment of the invention, computing means provided by a microcomputer control system is used to determine the electric power to be applied to the fluid passing between the electrodes by determining the electric power value that will affect the desired temperature change between the inlet and outlet of the heating section , measuring the effect of changes on the conductivity of water, and thereby choosing the appropriate activation segment nt and calculating the voltage that must be applied for a given flow rate.

Уравнение (2) Контроль электрической мощностиEquation (2) Electrical power control

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения измеряют электрический ток, протекающий между электродами внутри каждой нагревательной секции и, следовательно, через текучую среду. Также измеряют температуры на впуске и выпуске нагревательной секции. Измерение электрического тока и температуры позволяет вычислительному средству микрокомпьютерной системы управления определить необходимую мощность, которая должна быть приложена к текучей среде в каждой нагревательной секции, чтобы повысить температуру текучей среды на требуемую величину.In preferred embodiments, the implementation of the present invention measures the electric current flowing between the electrodes inside each heating section and, therefore, through the fluid. The inlet and outlet temperatures of the heating section are also measured. Measurement of electric current and temperature allows the computing means of the microcomputer control system to determine the required power that must be applied to the fluid in each heating section in order to increase the temperature of the fluid by the required amount.

В одном варианте осуществления изобретения вычислительное средство, обеспеченное микрокомпьютерной системой управления, определяет электрическую мощность, которую следует приложить к текучей среде, проходящей между сегментированными электродами каждой нагревательной секции, выбирает, какой сегмент следует активировать в каждом сегментированном электроде, и рассчитывает среднее напряжение, которое необходимо приложить, чтобы вызвать требуемое температурное изменение.In one embodiment of the invention, the computing means provided by the microcomputer control system determines the electrical power to be applied to the fluid passing between the segmented electrodes of each heating section, selects which segment to activate in each segmented electrode, and calculates the average voltage that is needed apply to cause the required temperature change.

Уравнение (2), приведенное ниже, облегчает вычисление электрической мощности, которая должна быть приложена, насколько это возможно точно, почти мгновенно. Применительно к водонагревательным системам, это устраняет необходимость в ненужном использовании воды, требуемом в другом случае, чтобы изначально пройти через систему, перед тем как способствовать подаче воды при требуемой температуре. Это создает потенциал для экономии воды или другой текучей среды.Equation (2) below makes it easy to calculate the electrical power that needs to be applied, as accurately as possible, almost instantly. As applied to water heating systems, this eliminates the need for unnecessary use of water, which is otherwise required to initially pass through the system before facilitating the supply of water at the required temperature. This creates the potential for saving water or other fluid.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, определив электрическую мощность, которую следует подать к текучей среде, проходящей между электродами, вычислительное средство может затем рассчитать напряжение, которое следует приложить к каждой электродной секции (ES) следующим образом. Как только мощность, необходимая для электродной секции, была рассчитана, и ток, потребляемый электродом (n), был измерен (который для сегментированных электродов включает в себя полный ток, потребляемый активированным сегментом (сегментами) сегментированной электродной секцией), тогда:In preferred embodiments of the invention, by determining the electrical power to be supplied to the fluid passing between the electrodes, the computing means can then calculate the voltage to be applied to each electrode section (ES) as follows. Once the power required for the electrode section has been calculated and the current consumed by the electrode (n) has been measured (which for segmented electrodes includes the total current consumed by the activated segment (s) of the segmented electrode section), then:

Уравнение (2)Equation (2)

Напряжение ESn(Vприл n)=Мощность ESn(Pтреб n)/Ток ESn(Isn)Voltage ES n (V adj n ) = Power ES n (P req n ) / Current ES n (I sn )

Vприл n=Pтреб n/In V adj n = P req n / I n

В качестве части начального цикла нагревания, приложенное напряжение может быть установлено на относительно низком значении для того, чтобы определить начальную удельную проводимость текучей среды, проходящей между электродами. Приложение напряжения к электродам вызовет ток, который будет потреблен через текучую среду, проходящую между электродами, таким образом позволяя определить удельную проводимость текучей среды, которая прямо пропорциональна току, потребляемому через нее. Соответственно, определив электрическую мощность, которую следует подать на текучую среду, протекающую между электродами в каждой нагревательной секции, можно определить требуемое напряжение, которое следует приложить к тем электродам для того, чтобы повысить температуру текучей среды, протекающей между электродами в каждой нагревательной секции на требуемую величину. Мгновенный ток, потребляемый текучей средой, предпочтительно постоянно контролируют для изменения вдоль длины прохода текучей среды. Любое изменение в мгновенном токе, потребляемом в любом месте вдоль канала, является указанием изменения в электрической проводимости или удельной проводимости текучей среды. Изменяющиеся значения удельной проводимости, проявляющиеся в текучей среде, проходящей между электродами в электродных секциях, фактически образуют градиент удельной проводимости вдоль траектории нагревания.As part of the initial heating cycle, the applied voltage can be set to a relatively low value in order to determine the initial conductivity of the fluid passing between the electrodes. Applying voltage to the electrodes will induce a current that will be consumed through the fluid passing between the electrodes, thus allowing the specific conductivity of the fluid to be determined, which is directly proportional to the current consumed through it. Accordingly, having determined the electric power that should be supplied to the fluid flowing between the electrodes in each heating section, it is possible to determine the required voltage, which should be applied to those electrodes in order to increase the temperature of the fluid flowing between the electrodes in each heating section to the required value. The instantaneous current consumed by the fluid is preferably constantly monitored to vary along the passage length of the fluid. Any change in the instantaneous current consumed anywhere along the channel is an indication of a change in electrical conductivity or conductivity of the fluid. The changing values of the specific conductivity, which are manifested in the fluid passing between the electrodes in the electrode sections, actually form a gradient of the specific conductivity along the heating path.

Предпочтительно непрерывно контролируют различные параметры и непрерывно осуществляют вычисления, чтобы определить электрическую мощность, которую следует подать к текучей среде, и напряжение, которое следует приложить к электродам, для того чтобы повысить температуру текучей среды до установленной требуемой температуры в заданный период.Preferably, various parameters are continuously monitored and calculations are continuously performed to determine the electric power to be supplied to the fluid and the voltage to be applied to the electrodes in order to raise the temperature of the fluid to a predetermined desired temperature in a predetermined period.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Пример изобретения будет описан ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:An example of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг.1 представляет собой схематичную блок-диаграмму системы нагрева текучей среды согласно одному варианту осуществления изобретения;Figure 1 is a schematic block diagram of a fluid heating system according to one embodiment of the invention;

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе сегментированного электрода, содержащего три сегмента; иFigure 2 is a perspective view of a segmented electrode containing three segments; and

Фиг.3 представляет собой схему прохода текучей среды, проходящего три нагревательных секции, причем каждая нагревательная секция содержит один электрод, сегментированный на три сегмента.Figure 3 is a diagram of the passage of a fluid passing through three heating sections, each heating section comprising one electrode segmented into three segments.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention

Фиг.1 представляет собой схематичную блок-диаграмму системы 100 нагрева текучей среды согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в которой обеспечивают протекание воды через корпус 112. Корпус 112 предпочтительно выполнен из материала, который является неэлектропроводным, таким как синтетическая пластмасса. Однако корпус 112 вероятно должен быть соединен с металлической трубой для воды, такой как медная труба, которая является электропроводной. Соответственно, заземленные плетеные сетки 114, показанные на фиг.1, включены на впуске и выпуске корпуса 112 таким образом, чтобы электрическим образом заземлять любые металлические трубы, соединенные с устройством 100. Заземленные сетки 114 в идеальном варианте должны быть соединены с электрическим заземлением электрической установки, в которой нагревательная система согласно варианту осуществления изобретения была установлена. Поскольку заземленные плетеные сетки 114 могут потреблять ток от электрода, через воду, протекающую через устройство 100, может быть осуществлена активация защиты от утечки заземления внутри системы управления и/или автоматический выключатель или устройство защитного отключения (RCD). В наиболее предпочтительной форме этого варианта осуществления изобретения система включает в себя защитные устройства при утечке тока в землю.1 is a schematic block diagram of a fluid heating system 100 according to one embodiment of the present invention, in which water flows through the housing 112. The housing 112 is preferably made of a material that is non-conductive, such as synthetic plastic. However, the housing 112 should probably be connected to a metal water pipe, such as a copper pipe, which is electrically conductive. Accordingly, the grounded braided grids 114 shown in FIG. 1 are included in the inlet and outlet of the housing 112 so as to electrically ground any metal pipes connected to the device 100. The grounded grids 114 should ideally be connected to the electrical ground of the electrical installation in which a heating system according to an embodiment of the invention has been installed. Since grounded braided grids 114 can draw current from the electrode, water leakage protection within the control system and / or a circuit breaker or residual current circuit breaker (RCD) can be activated through water flowing through the device 100. In the most preferred form of this embodiment of the invention, the system includes protective devices in the event of a leakage of current to the ground.

Когда выпускной кран (не показан) открыт, вода течет через корпус 112, как указано стрелками 102 прохода.When an outlet valve (not shown) is open, water flows through the housing 112, as indicated by the passage arrows 102.

Труба 112, которая образует проход текучей среды, снабжена тремя нагревательными секциями, содержащими соответствующие группы электродов 116, 117 и 118. Материалом электрода может быть любой подходящий металл или неметаллический проводящий материал, такой как проводящая пластмасса, материал, пропитанный углеродом или т.п. Важно, чтобы электроды были выбраны из материала для минимизации химической реакции и/или электролиза.The pipe 112, which forms the fluid passage, is provided with three heating sections containing respective groups of electrodes 116, 117 and 118. The electrode material may be any suitable metal or non-metallic conductive material, such as conductive plastic, carbon impregnated material or the like. It is important that the electrodes are selected from the material to minimize chemical reaction and / or electrolysis.

Сегментированный электрод каждой электродной пары является сегментированным электродом 116а, 117а и 118а, соединенным с общей переключаемой обратной цепью 119 через отдельные устройства Q1, Q2, …, Q9 регулирования мощности источника напряжения, а другой электрод из каждой электродной пары 116b, 117b и 118b соединен с входящим однофазным или трехфазным источником напряжения 121,122 и 123 соответственно. Отдельные устройства Q1, Q2,…, Q9 регулирования мощности источника напряжения переключают общую обратную цепь в соответствии с контролем управления мощностью, обеспеченным микропроцессорной системой 141 управления. Полный электрический ток, подаваемый на каждую отдельную нагревательную секцию 116, 117 и 118, измеряют с помощью устройств 127, 128 и 129 измерения тока соответственно. Замеры тока подают как впускной сигнал через впускной интерфейс 133 на микропроцессорную систему 141 управления, которая действует как контроллер подачи мощности.The segmented electrode of each electrode pair is a segmented electrode 116a, 117a and 118a connected to a common switchable reverse circuit 119 through separate voltage source power control devices Q1, Q2, ..., Q9, and another electrode from each electrode pair 116b, 117b and 118b connected to incoming single-phase or three-phase voltage source 121,122 and 123, respectively. The individual devices Q1, Q2, ..., Q9 of regulating the power of the voltage source switch the common reverse circuit in accordance with the power control control provided by the microprocessor control system 141. The total electric current supplied to each individual heating section 116, 117 and 118 is measured using current measuring devices 127, 128 and 129, respectively. Current measurements are supplied as an input signal through an inlet interface 133 to a microprocessor control system 141 that acts as a power supply controller.

Микропроцессорная система 141 управления также принимает сигналы через впускной интерфейс 133 от устройства 104 измерения скорости потока, расположенного в трубе 112, и устройства задания температуры (не показано), с помощью которого пользователь может установить требуемую температуру текучей среды на выпуске. Объем текучей среды, проходящей между любой группой электродов, может быть точно определен путем измерения заранее размеров канала, внутри которого текучая среда подвергается воздействию электродов, взятых в сочетании с потоком текучей среды. Аналогичным образом, время, в течение которого заданный объем текучей среды будет принимать электрическую мощность от электродов, может быть определен путем измерения скорости потока текучей среды через канал. Повышение температуры текучей среды пропорционально величине электрической мощности, приложенной к текучей среде. Величина электрической мощности, необходимая, чтобы повысить температуру текучей среды на известную величину, пропорциональна массе (объему) текучей среды, которая нагрета, и скорости потока текучей среды через канал. Измерение электрического тока, протекающего через текучую среду, может быть использовано как единица измерения электрической проводимости, или удельной проводимости этой текучей среды и, следовательно, позволяет определить необходимое изменение в приложенном напряжении, которое требуется, чтобы сохранить приложенную электрическую мощность постоянной. Электрическая проводимость и, следовательно, удельная проводимость текучей среды, которая нагрета, будет изменяться с повышением температуры, создавая, таким образом, градиент удельной проводимости вдоль траектории потока текучей среды.The microprocessor control system 141 also receives signals through an inlet interface 133 from a flow rate measuring device 104 located in the pipe 112 and a temperature setting device (not shown), with which the user can set the desired temperature of the fluid at the outlet. The volume of fluid passing between any group of electrodes can be precisely determined by measuring in advance the dimensions of the channel within which the fluid is exposed to electrodes taken in combination with the fluid flow. Similarly, the time during which a given volume of fluid will receive electrical power from the electrodes can be determined by measuring the flow rate of the fluid through the channel. The increase in the temperature of the fluid is proportional to the amount of electrical power applied to the fluid. The amount of electrical power needed to raise the temperature of the fluid by a known amount is proportional to the mass (volume) of the fluid that is heated and the flow rate of the fluid through the channel. The measurement of the electric current flowing through the fluid can be used as a unit for measuring the electrical conductivity or specific conductivity of this fluid and, therefore, allows you to determine the necessary change in the applied voltage, which is required to keep the applied electric power constant. The electrical conductivity and, therefore, the conductivity of a fluid that is heated will change with increasing temperature, thus creating a conductivity gradient along the fluid path.

Микропроцессорная система 141 управления также получает сигналы через сигнальный впускной интерфейс 133 от устройства 135 измерения температуры на впуске, чтобы измерить температуру текучей среды на впуске в трубу 112, от устройства 136 измерения температуры на выпуске, измеряющего температуру текучей среды, выходящей из трубы 112, от первого устройства 138 измерения промежуточной температуры для измерения температуры текучей среды между нагревательными секциями 116 и 117, и от второго устройства 139 измерения промежуточной температуры для измерения температуры текучей среды между нагревательными секциями 117 и 118.The microprocessor control system 141 also receives signals through the signal inlet interface 133 from the inlet temperature measuring device 135 to measure the temperature of the fluid at the inlet to the pipe 112, from the outlet temperature measuring device 136 measuring the temperature of the fluid exiting the pipe 112 from a first intermediate temperature measuring device 138 for measuring the temperature of the fluid between the heating sections 116 and 117, and from a second intermediate temperature measuring device 139 for measuring I fluid temperature between the heating sections 117 and 118.

Устройство 100 согласно настоящему изобретению дополнительно выполнено с возможностью согласования с изменениями в проводимости текучей среды, возникающими или из конкретного места, в котором устройство установлено, или возникающими время от времени в единичном месте. В этом отношении датчик 106 проводимости входящей текучей среды постоянно измеряет проводимость текучей среды на впуске в проход 112 текучей среды. Изменения в проводимости текучей среды будут вызывать изменения в величине электрического тока, потребляемого каждым электродом для заданного приложенного напряжения. Этот вариант осуществления изобретения контролирует такие изменения и обеспечивает, чтобы устройство потребляло необходимый уровень тока, используя измеренное значение проводимости, чтобы изначально выбрать соответствующую комбинацию электродных сегментов перед тем, как разрешить системе работать. Каждый электрод 116а, 117а и 118а сегментирован на три электродных сегмента 116ai, 116aii, 116aiii, 117ai, 117aii, 117aiii, 118ai, 118aii и 118aiii. Для каждого соответствующего электрода предусмотрен сегмент ai, обычно составляющий около одной седьмой активной площади электрода, сегмент aii, обычно составляющий около двух седьмых активной площади электрода, сегмент aiii, обычно составляющий около четырех седьмых активной площади электрода. Выбор соответствующих сегментов или соответствующих комбинаций сегментов, таким образом, позволяет эффективной площади электрода быть любой одной из семи доступных величин для площади электрода. Впоследствии для текучей среды с высокой проводимостью может быть выбрана более маленькая площадь электрода так, что для заданного напряжения будет предотвращаться рост тока, потребляемого электродом, выше требуемого или безопасного уровня. И наоборот, для текучей среды с низкой проводимостью может быть выбрана бόльшая площадь электрода так, что для того же заданного напряжения достаточный ток будет потребляться, чтобы осуществить требуемую передачу мощности текучей среды. Выбор сегментов может быть просто осуществлен путем активации или деактивации устройств переключения мощности Q1,…, Q9, в случае необходимости.The device 100 according to the present invention is further adapted to be consistent with changes in fluid conductivity that occur either from the specific location in which the device is installed or from time to time in a single place. In this regard, the inlet fluid conductivity sensor 106 continuously measures the conductivity of the fluid inlet to the fluid passage 112. Changes in the conductivity of the fluid will cause changes in the magnitude of the electric current consumed by each electrode for a given applied voltage. This embodiment monitors such changes and ensures that the device consumes the required current level using the measured conductivity value to initially select the appropriate combination of electrode segments before allowing the system to operate. Each electrode 116a, 117a and 118a is segmented into three electrode segments 116ai, 116aii, 116aiii, 117ai, 117aii, 117aiii, 118ai, 118aii and 118aiii. For each respective electrode, a segment ai is usually provided, typically comprising about one seventh of the active area of the electrode, segment aii, typically comprising about two sevenths of the active area of the electrode, segment aiii, typically comprising about four sevenths of the active area of the electrode. Selecting appropriate segments or corresponding combinations of segments thus allows the effective electrode area to be any one of seven available values for the electrode area. Subsequently, for a fluid with high conductivity, a smaller electrode area can be selected so that for a given voltage, the current consumed by the electrode will be prevented from rising above the required or safe level. Conversely, for a fluid with low conductivity, a larger electrode area may be chosen such that for the same given voltage, sufficient current will be consumed to effect the required power transmission of the fluid. Segment selection can simply be done by activating or deactivating the power switching devices Q1, ..., Q9, if necessary.

В частности, конкретно рассчитывают комбинированную площадь поверхности выбранных электродных сегментов, чтобы обеспечить, что средние максимальные значения электрического тока системы не были превышены.In particular, the combined surface area of the selected electrode segments is specifically calculated to ensure that the average maximum electric currents of the system are not exceeded.

Микропроцессорная система 141 управления принимает различные контролируемые впускные сигналы и осуществляет необходимые вычисления в отношении выбора активной площади электрода, необходимых напряжений электродной пары и токов, чтобы обеспечить подачу рассчитанной мощности к текучей среде, протекающей через канал 112. Микропроцессорная система 141 управления контролирует импульсную подачу напряжения от каждого из трех отдельных фаз, соединенных с каждой из электродных пар 116, 117 и 118. Каждая импульсная подача напряжения отдельно контролируется отдельными контрольными сигналами от микропроцессорной системы 141 управления к устройствам переключения мощности Q1,…, Q9.The microprocessor control system 141 receives various controlled input signals and performs the necessary calculations with respect to the selection of the active area of the electrode, the required electrode pair voltages and currents to provide the calculated power to the fluid flowing through the channel 112. The microprocessor control system 141 controls the pulse voltage supply from each of three separate phases connected to each of the electrode pairs 116, 117 and 118. Each pulse voltage supply is separately controlled uetsya separate control signals from the microprocessor control system 141 to the power switching devices Q1, ..., Q9.

Следовательно, можно видеть, что на основе различных параметров, для которых микропроцессорная система 141 управления принимает характерные впускные сигналы, вычислительное средство под контролем программы внутри микропроцессорной системы 141 управления рассчитывает контрольные импульсы, запрашиваемые устройствами переключения мощности для того, чтобы подать необходимую электрическую мощность, чтобы вызвать требуемое изменение температуры в воде, протекающей через канал 112, таким образом, что нагретая вода подается из канала 112 при необходимой температуре, заданной устройством установки температуры, управляемым пользователем.Therefore, it can be seen that, based on various parameters for which the microprocessor control system 141 receives characteristic input signals, the computing means, under the control of the program inside the microprocessor control system 141, calculates the control pulses requested by the power switching devices in order to supply the necessary electric power so that cause the desired temperature change in the water flowing through the channel 112, so that the heated water is supplied from the channel 112 when not bhodimoy temperature, predetermined temperature setting device, controllable by the user.

Когда пользователь устанавливает требуемую температуру воды на выпуске, используя устройство установки температуры, установленное значение вводится в микропроцессорную систему 141 управления и сохраняется в памяти системы до тех пор, пока оно не изменится или не будет переустановлено. Предпочтительно, заданное значение по умолчанию, равное 50 градусам Цельсия, хранится в памяти, при этом устройство установки температуры может создать визуальную индикацию установки температуры. Микропроцессорная система 141 управления может иметь заданный максимум для устройства установки температуры, который представляет собой максимальное значение температуры, выше которой вода не может быть нагрета. Таким образом, значение устройства установки температуры не может быть больше, чем максимальное установленное значение. Система может быть выполнена так, что если по какой-либо причине температура, определенная выпускным температурным устройством 136, была больше, чем установленная максимальная температура, система будет срочно отключена и деактивирована.When the user sets the desired water temperature at the outlet using the temperature setting device, the set value is entered into the microprocessor control system 141 and stored in the system memory until it changes or is reinstalled. Preferably, a default value of 50 degrees Celsius is stored in the memory, and the temperature setting device may provide a visual indication of the temperature setting. The microprocessor control system 141 may have a predetermined maximum for the temperature setting device, which is the maximum temperature value above which the water cannot be heated. Thus, the value of the temperature setting device cannot be greater than the maximum set value. The system can be designed so that if for any reason the temperature determined by the exhaust temperature device 136 was greater than the set maximum temperature, the system will be immediately shut down and deactivated.

Микропроцессорная система 141 управления повторно осуществляет серию проверок, чтобы обеспечить, чтоThe microprocessor control system 141 re-runs a series of checks to ensure that

(а) температура воды на выпуске не превышает максимальной допустимой температуры;(a) the temperature of the water at the outlet does not exceed the maximum allowable temperature;

(b) утечка тока в землю не превысила заданного установленного значения; и(b) the leakage of current to earth did not exceed the specified set value; and

(с) ток системы не превышает заданной границы тока системы.(c) the system current does not exceed a predetermined system current boundary.

Эти проверки осуществляются повторно при работе блока, и если любая из проверок определяет нарушение контролируемых пределов, систему срочно деактивируют. Когда начальная проверка системы выполнена удовлетворительно, выполняется расчет, чтобы определить необходимое напряжение, которое должно быть приложено к воде, протекающей через канал 112 для того, чтобы изменить ее температуру на требуемую величину. Рассчитанное напряжение затем прикладывают к парам электродов 116, 117, 118 так, чтобы быстро повысить температуру воды, как только она протекает через канал 112.These checks are carried out repeatedly during the operation of the unit, and if any of the checks determines a violation of the controlled limits, the system is immediately deactivated. When the initial check of the system is satisfactorily performed, a calculation is performed to determine the necessary voltage that must be applied to the water flowing through the channel 112 in order to change its temperature by the desired value. The calculated voltage is then applied to the pairs of electrodes 116, 117, 118 so as to quickly increase the temperature of the water as soon as it flows through the channel 112.

Поскольку температура воды, протекающей через канал 112, растет от впускного конца канала, проводимость изменяется в ответ на повышенную температуру. Устройства 138 и 139 измерения промежуточной температуры и устройство 136 измерения выпускной температуры замеряют пошаговые изменения температур в трех нагревательных секциях канала 112, содержащих группы электродов 116, 117 и 118 соответственно. Напряжение, приложенное к соответствующим парам электродов 116, 117 и 118, затем может быть изменено, чтобы учесть изменения в проводимости воды, чтобы обеспечить, что равномерный рост температуры происходит вдоль длины канала 112, чтобы поддержать по существу постоянным сигнал мощности каждым из группы электродов 116, 117, 118 и чтобы обеспечить наибольшую эффективность и стабильность в нагреве воды между измерением температуры на впуске в 135 и измерением температуры на выпуске в 136. Мощность, подаваемую к протекающей воде, изменяют путем управления контрольными импульсами, подаваемыми активированными устройствами переключения мощности Q1,…, Q9, соразмерными с требуемой мощностью. Это способствует повышению или снижению мощности, подаваемой отдельными электродными парами 116, 117 и 118 на воду.As the temperature of the water flowing through the channel 112 increases from the inlet end of the channel, the conductivity changes in response to an elevated temperature. The intermediate temperature measuring devices 138 and 139 and the outlet temperature measuring device 136 measure incremental temperature changes in three heating sections of the channel 112, containing groups of electrodes 116, 117 and 118, respectively. The voltage applied to the respective pairs of electrodes 116, 117 and 118 can then be changed to take into account changes in the conductivity of the water, to ensure that a uniform increase in temperature occurs along the length of the channel 112, in order to maintain a substantially constant power signal from each of the group of electrodes 116 , 117, 118 and in order to ensure the greatest efficiency and stability in heating water between measuring the temperature at the inlet at 135 and measuring the temperature at the outlet at 136. The power supplied to the flowing water is changed by controlling control pulses supplied by activated power switching devices Q1, ..., Q9, commensurate with the required capacity. This helps to increase or decrease the power supplied by the individual electrode pairs 116, 117 and 118 to the water.

Система 100 повторно контролирует воду с точки зрения изменений в ее проводимости путем непрерывного опроса датчика 106 проводимости, а также обращаясь к устройствам 127, 128 и 129 измерения тока, а также устройствам 135, 136, 138 и 139 измерения температуры. Любые изменения в значениях проводимости воды внутри системы, являющиеся результатом изменений в повышениях температуры воды, изменения в температурах воды, как определенные вдоль длины трубы 112, или изменения в определенных токах, потребляемых водой, заставляют вычислительное средство рассчитывать пересмотренные средние значения напряжения, которые должны быть приложены к электродным парам. Изменения в проводимости входящей воды заставляют микропроцессорную систему 141 управления избирательно активировать измененные комбинации электродных сегментов 116ai, 116aii, 116aiii, 117ai, 117aii, 117aiii, 118ai, 118aii и 118aiii таким образом, что установленные максимальные значения тока не превышаются. Постоянно замкнутый контур, контролирующий такие изменения тока системы, токов отдельных электродов, выбор электродного сегмента и температуру воды, вызывает пересчет напряжения, которое должно быть приложено к отдельным электродным сегментам, чтобы позволить системе подавать относительно постоянную и стабильную мощность к воде, протекающей через нагревательную систему 100. Изменения в удельной проводимости текучей среды или воды, проходящей через отдельные сегменты сегментированного электрода, могут управляться индивидуально таким образом. Поэтому система способна эффективно контролировать и управлять конечным градиентом удельной проводимости по всей системе. Таким образом, этот вариант осуществления изобретения обеспечивает компенсацию изменения в электрический проводимости текучей среды или воды, вызванного изменяющимися температурами и изменяющимися концентрациями растворенных химических веществ и солей, а также через нагрев текучей среды или воды путем изменения изменяемого электрического напряжения для согласования с изменениями в удельной проводимости при повышении температуры текучей среды или воды на необходимую величину.System 100 re-monitors water from the point of view of changes in its conductivity by continuously polling the conductivity sensor 106, and also referring to current measuring devices 127, 128 and 129, as well as temperature measuring devices 135, 136, 138 and 139. Any changes in the conductivity values of the water within the system resulting from changes in increases in water temperature, changes in water temperatures, as determined along the length of the pipe 112, or changes in certain currents consumed by water, cause the computing tool to calculate revised average voltage values that should be applied to electrode pairs. Changes in the conductivity of the incoming water cause the microprocessor control system 141 to selectively activate the changed combinations of the electrode segments 116ai, 116aii, 116aiii, 117ai, 117aii, 117aiii, 118ai, 118aii and 118aiii so that the set maximum current values are not exceeded. A permanently closed loop that monitors such changes in the system current, currents of individual electrodes, selection of the electrode segment and water temperature causes a conversion of the voltage that must be applied to the individual electrode segments in order to allow the system to supply relatively constant and stable power to the water flowing through the heating system 100. Changes in the conductivity of a fluid or water passing through individual segments of a segmented electrode can be individually controlled by way. Therefore, the system is able to effectively monitor and control the final conductivity gradient throughout the system. Thus, this embodiment provides compensation for changes in the electrical conductivity of a fluid or water caused by varying temperatures and varying concentrations of dissolved chemicals and salts, as well as by heating a fluid or water by varying a varying electrical voltage to match changes in conductivity when the temperature of the fluid or water increases by the required amount.

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе сегментированного электрода 216а нагревательной секции 216. Сегментированный электрод 216а содержит три сегмента 116ai, 116aii, 116aiii. Соответствующий электрический переключатель позволяет избирательно активировать любую комбинацию трех сегментов в любое заданное время. Электрод 216b является общим обратным проводом подачи электричества.Figure 2 is a perspective view of a segmented electrode 216a of the heating section 216. The segmented electrode 216a comprises three segments 116ai, 116aii, 116aiii. The corresponding electrical switch allows you to selectively activate any combination of the three segments at any given time. The electrode 216b is a common return wire supply of electricity.

Фиг.3 представляет собой схему прохода 302 текучей среды, проходящей три нагревательные секции 316, 317, 318. Каждая нагревательная секция содержит одну электродную секцию, сегментированную на три сегмента.FIG. 3 is a diagram of a fluid passage 302 passing through three heating sections 316, 317, 318. Each heating section includes one electrode section segmented into three segments.

Идеи патента США 7050706, содержание которого включено сюда путем ссылки, могут быть применены, чтобы контролировать работу аспектов настоящего изобретения и системы.The ideas of US patent 7050706, the contents of which are incorporated herein by reference, can be applied to control the operation of aspects of the present invention and the system.

Сегментированные электроды согласно настоящему изобретению могут быть применены в устройстве нагрева воды, содержащем предварительно нагретый резервуар, в котором текучую среду нагревают до требуемой температуры предварительного нагрева и удерживают в резервуаре, причем сегментированные электроды используют для нагрева текучей среды в выпускном канале, через который текучая среда проходит из резервуара при необходимости. В этом отношении содержание международной патентной публикации WO 2008/116247, поданной заявителем, включено сюда путем ссылки.The segmented electrodes of the present invention can be used in a water heating device comprising a preheated reservoir in which a fluid is heated to a desired preheating temperature and held in a reservoir, wherein the segmented electrodes are used to heat the fluid in the outlet passage through which the fluid passes from the tank if necessary. In this regard, the content of international patent publication WO 2008/116247, filed by the applicant, is incorporated herein by reference.

Следует отметить, что любое подходящее число электродных нагревательных секций может быть использовано при осуществлении настоящего изобретения. Таким образом, хотя в описанных вариантах осуществления изобретения показано три нагревательные секции для нагрева воды, протекающей через канал 112, число нагревательных секций в канале может быть изменено в соответствии с индивидуальными требованиями или спецификой применения для нагрева текучей среды. Если число электродов увеличивается, например, до шести пар, каждая отдельная пара может быть индивидуально управляемой в отношении электродного напряжения таким же образом, как и описанный здесь в отношении вариантов осуществления изобретения. Аналогичным образом, число сегментов, на которое единичный электрод сегментирован, может отличаться от трех. Например, сегментация электрода на четыре сегмента, имеющие активные площади в соотношении 1:2:4:8, обеспечивает 15 значений эффективной площади, которые могут быть выбраны микропроцессорной системой 141 управления.It should be noted that any suitable number of electrode heating sections can be used in the practice of the present invention. Thus, although the described embodiments of the invention show three heating sections for heating water flowing through the channel 112, the number of heating sections in the channel can be changed in accordance with individual requirements or the specific application for heating the fluid. If the number of electrodes is increased, for example, to six pairs, each individual pair can be individually controlled with respect to the electrode voltage in the same manner as described herein with respect to embodiments of the invention. Similarly, the number of segments into which a single electrode is segmented may differ from three. For example, segmentation of the electrode into four segments having active areas in a 1: 2: 4: 8 ratio provides 15 effective area values that can be selected by the microprocessor control system 141.

В отношении нагрева воды следует отметить, что используя электродные пары, которые заставляют ток протекать через саму воду таким образом, что тепло вырабатывается от электрического удельного сопротивления самой воды, настоящее изобретение устраняет необходимость в обычных элементах электрического сопротивления, таким образом избегая проблем, связанных с образованием окалины и образованием накипи на элементах.Regarding the heating of water, it should be noted that by using electrode pairs that cause current to flow through the water itself so that heat is generated from the electrical resistivity of the water itself, the present invention eliminates the need for conventional electrical resistance elements, thereby avoiding the problems associated with the formation of scale and the formation of scale on the elements.

Кроме того, следует понимать, что изобретение может быть использовано в применениях, которые включают в себя, но не ограничены этим, домашние системы горячей воды и домашние распределители закипающей воды. В отношении этих двух применений, которые часто используются для домашних потребностей в горячей воде, изобретение может способствовать как экономии энергии, так и воды. Кроме того, следует понимать, что выполнение сегментированных электродов, содержащих отдельно активные сегменты, позволяет установить такое устройство в местах с сильно отличающейся проводимостью воды, в которых микропроцессорная система 141 управления может адаптировать работу устройства к конкретной встречающейся проводимости, не требуя трудоемких и дорогих изменений в физической конфигурации устройства. Более того, принципы системы обеспечивают легкость в изготовлении, легкость в установке в месте использования, приятный внешний вид и согласованы с установленными рынком факторам комфорта. При описании режимов работы таких применений более подробно мы в первую очередь рассматриваем системы горячей воды.In addition, it should be understood that the invention can be used in applications that include, but are not limited to, domestic hot water systems and home boiling water dispensers. In relation to these two applications, which are often used for domestic hot water needs, the invention can contribute to both energy and water savings. In addition, it should be understood that the implementation of segmented electrodes containing separately active segments allows you to install such a device in places with very different water conductivity, in which the microprocessor control system 141 can adapt the operation of the device to the specific conductivity encountered, without requiring laborious and expensive changes in physical configuration of the device. Moreover, the principles of the system provide ease of manufacture, ease of installation at the place of use, a pleasant appearance and are consistent with the factors of comfort established by the market. When describing the operating modes of such applications in more detail, we primarily consider hot water systems.

Система горячей воды в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения предлагает систему нагрева горячей воды по требованию со свободным потоком, которая доставляет горячую воду при заданной или постоянной температуре к одной или более кухням, ваннам или прачечным в домашнем применении. Выпускная температура может точно контролироваться и поддерживаться стабильной, несмотря на неблагоприятные условия доставки воды, которые могут преобладать. Требования к электрической мощности для такого типа применения обычно находятся в диапазоне между 3,0 кВт и 33 кВт и требуют либо однофазного, либо многофазного электрического источника питания переменного тока. Требования к электрическому источнику питания могут изменяться в зависимости от конкретной области применения. Система предназначена для доставки горячей воды пользователю при скоростях потока, которые обычно изменяются между 0,5 литров/мин и 15 литров/мин. Это также зависит от конкретного применения. Температуры воды на выпуске могут быть постоянными или могут быть устанавливаемыми между 2 градусами Цельсия и 6 градусами Цельсия, что также зависит от применения и домашних правил. Способность изменения температуры будет номинально равна 50 градусам С при 10 литрах/мин, но это также зависит от применения.A hot water system in accordance with one embodiment of the invention provides an on-demand free-flow hot water heating system that delivers hot water at a predetermined or constant temperature to one or more kitchens, bathtubs, or laundry rooms for home use. The outlet temperature can be precisely controlled and maintained stable, despite the adverse water delivery conditions that may prevail. The electrical power requirements for this type of application are usually in the range between 3.0 kW and 33 kW and require either a single-phase or multiphase AC electric power source. The requirements for an electrical power source may vary depending on the specific application. The system is designed to deliver hot water to a user at flow rates that typically vary between 0.5 liters / min and 15 liters / min. It also depends on the specific application. The outlet water temperatures can be constant or can be set between 2 degrees Celsius and 6 degrees Celsius, which also depends on the application and home rules. The ability to change temperature will be nominally equal to 50 degrees C at 10 liters / min, but this also depends on the application.

Теперь мы обратимся к устройству для выдачи кипящей воды в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство для выдачи кипящей воды в этом варианте осуществления изобретения обеспечивает устройство для мгновенной выдачи кипящей воды со свободным потоком, предназначенное для доставки горячей воды при постоянной выпускной температуре, до максимальной температуры, равной 98 градусов Цельсия. Этот блок наиболее часто будет установлен в месте использования в кухонной среде. Выпускная температура точно контролируется и поддерживается стабильной, несмотря на неблагоприятные условия подачи воды, которые могут преобладать. Требования к электрической мощности для такого типа применения обычно находятся в диапазоне между 1,2 кВт и 6 кВт. Скорость потока этого устройства для выдачи является постоянной. Она будет номинально зафиксирована на уровне между 0,5 л/мин или 1,2 л/мин, но это также зависит от применения. Требования к мощности зависят от требований применения.Now we turn to the device for issuing boiling water in accordance with another embodiment of the present invention. The boiling water dispenser in this embodiment of the invention provides a free-flow boiling water dispenser for delivering hot water at a constant outlet temperature to a maximum temperature of 98 degrees Celsius. This unit will most often be installed at the place of use in the kitchen. The outlet temperature is precisely controlled and maintained stable, despite the adverse water supply conditions that may prevail. Electrical power requirements for this type of application are usually in the range between 1.2 kW and 6 kW. The flow rate of this dispenser is constant. It will be nominally fixed between 0.5 l / min or 1.2 l / min, but this also depends on the application. Power requirements are dependent on application requirements.

Теперь мы возвращаемся к устройству для выдачи свободного потока кипящей воды в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения. Если такой системе требуется доставлять кипящую воду моментально и постоянно при скорости между 0,5 л/мин и 1,2 л/мин без хранения или предварительного нагрева, тогда обычно требуется электрическая мощность, равная 6,6 кВт, и должен быть установлен соответствующий источник электрического питания. Этот вариант осуществления изобретения способен доставлять закипающую воду практически непрерывно и без перерыва так долго, как это требуется. Исключительно низкие аварийные потери, равные 2 Вт в день, будут учтены. Ранее доставка непрерывной мгновенной кипящей воды по требованию не могла быть обеспечена с помощью доступной технологии, конкурентоспособной системы нагрева горячей воды из-за требования к высоким давлениям в трубопроводах, к чему обязательно приводят скорости потока больше чем 2 л/мин. Непрактично использовать скорости потока гораздо большие, чем 1,2 л/мин для устройств для выдачи кипящей воды.Now we return to the device for issuing a free flow of boiling water in accordance with a further embodiment of the invention. If such a system needs to deliver boiling water instantly and continuously at a speed between 0.5 l / min and 1.2 l / min without storage or pre-heating, then usually an electric power of 6.6 kW is required and an appropriate source must be installed electrical power. This embodiment of the invention is capable of delivering boiling water almost continuously and without interruption for as long as required. Exceptionally low accident losses of 2 watts per day will be considered. Previously, the delivery of continuous instant boiling water on demand could not be ensured using available technology, a competitive hot water heating system due to the high pressure requirements in the pipelines, which necessarily result in flow rates of more than 2 l / min. It is impractical to use flow rates much greater than 1.2 l / min for boiling water dispensers.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложено двухступенчатое устройство для выдачи кипящей воды. Если должны быть использованы обычные однофазные выпускные мощности, то требования к мощности остаются между 1,8 кВт и 2,5 кВт, которые приемлемы для стандартных домашних штепсельных розеток и не требуют дополнительных или специальных электрических цепей. Этот вариант осуществления изобретения требует систему двухступенчатого устройства для выдачи кипящей воды, которое включает в себя элемент для хранения воды, а также элемент динамичного свободного потока. В этом отношении воду сначала нагревают до 65 градусов С в системе хранения, предназначенной для удержания номинально от 1,8 литров до 2,0 литров воды. После нагрева до 65 градусов С, устройство для выдачи кипящей воды становится рабочим, т.е. если его включают, то вода при 65 градусах С доставляется через динамическую секцию к выпускному отверстию. Этот динамический сектор нагревает воду, протекающую на скорости 0,8 л/мин до 1,2 л/мин, по требованию на дополнительные 30 градусов С до выпускной температуры 95 градусов С.In another embodiment, the present invention provides a two-stage device for dispensing boiling water. If conventional single-phase output powers are to be used, the power requirements remain between 1.8 kW and 2.5 kW, which are acceptable for standard household power outlets and do not require additional or special electrical circuits. This embodiment of the invention requires a two-stage boiling water dispenser system that includes a water storage element as well as a dynamic free flow element. In this regard, the water is first heated to 65 degrees C in a storage system designed to hold nominally from 1.8 liters to 2.0 liters of water. After heating to 65 degrees C, the device for dispensing boiling water becomes operational, i.e. if it is turned on, then water at 65 degrees C is delivered through the dynamic section to the outlet. This dynamic sector heats the water flowing at a speed of 0.8 l / min to 1.2 l / min, on demand for an additional 30 degrees C to an outlet temperature of 95 degrees C.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в изобретении, как показано в конкретных вариантах осуществления изобретения, могут быть выполнены различные изменения и/или дополнения, не выходящие за рамки объема изобретения, как широко определено здесь. Следовательно, данные варианты осуществления изобретения должны расцениваться во всех аспектах как иллюстративные и не носящие ограничительного характера.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and / or additions can be made to the invention, as shown in specific embodiments of the invention, without departing from the scope of the invention, as broadly defined herein. Therefore, these embodiments of the invention should be regarded in all aspects as illustrative and not restrictive.

Claims (18)

1. Способ нагрева текучей среды, включающий:
пропускание текучей среды по проходу от впуска к выпуску, при этом проход содержит по меньшей мере первую и вторую нагревательные секции, расположенные вдоль прохода так, что текучая среда, проходящая первую нагревательную секцию, затем проходит вторую нагревательную секцию, причем каждая нагревательная секция содержит по меньшей мере одну пару электродов, между которыми электрический ток проходит через текучую среду для резистивного нагрева текучей среды во время ее прохождения по проходу, при этом по меньшей мере одна из нагревательных секций содержит по меньшей мере один сегментированный электрод, содержащий множество электрически отделяемых сегментов, обеспечивающих контролирование эффективной активной площади сегментированного электрода посредством избирательной активации сегментов таким образом, что при приложении напряжения к активированному электродному сегменту(ам), потребляемый ток будет зависеть от эффективной активной площади;
измерение проводимости текучей среды на впуске;
определение на основании измеренной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде первой нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на первую требуемую величину;
определение измененной проводимости текучей среды в результате работы первой нагревательной секции;
определение на основании измененной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде второй нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на вторую требуемую величину; и
активацию сегментов сегментированного электрода таким образом, чтобы осуществить подачу требуемого тока и напряжения сегментированным электродом.
1. A method of heating a fluid, including:
passing the fluid through the passage from the inlet to the outlet, the passage comprising at least a first and a second heating section arranged along the passage so that a fluid passing through the first heating section then passes a second heating section, each heating section comprising at least at least one pair of electrodes between which an electric current passes through the fluid to resistively heat the fluid as it passes through the passage, with at least one of section contains at least one segmented electrode containing a plurality of electrically separable segments, providing control of the effective active area of the segmented electrode by selectively activating the segments so that when voltage is applied to the activated electrode segment (s), the current consumption will depend on the effective active area ;
inlet fluid conductivity measurement;
determining, based on the measured conductivity of the fluid, the required voltage and current supplied to the fluid by the first heating section to increase the temperature of the fluid by a first desired amount;
determining an altered fluid conductivity as a result of the operation of the first heating section;
determining, based on the changed conductivity of the fluid, the required voltage and current supplied to the fluid by the second heating section to increase the temperature of the fluid by a second desired amount; and
activation of segments of the segmented electrode in such a way as to supply the required current and voltage to the segmented electrode.
2. Способ по п.1, в котором изменения в проводимости текучей среды по существу постоянно учитываются в ответ на измерения проводимости поступающей текучей среды.2. The method according to claim 1, in which changes in the conductivity of the fluid is essentially constantly taken into account in response to measurements of the conductivity of the incoming fluid. 3. Способ по п.1 или 2, в котором проводимость текучей среды определяют на основании тока, потребляемого при приложении напряжения к одному или более электродов одной или более нагревательных секций.3. The method according to claim 1 or 2, in which the conductivity of the fluid is determined based on the current consumed by applying voltage to one or more electrodes of one or more heating sections. 4. Способ по п.1, дополнительно включающий использование измеренного значения проводимости для первоначального выбора установленной соответствующей комбинации электродных сегментов до обеспечения работы системы для предотвращения превышения номинальной величины пиковым током, вызванным изменениями в проводимости текучей среды.4. The method according to claim 1, further comprising using the measured conductivity value for the initial selection of the installed appropriate combination of electrode segments to ensure that the system works to prevent the peak value from being exceeded by peak current caused by changes in fluid conductivity. 5. Способ по п.1, дополнительно включающий деактивацию электродов, если измеренная проводимость текучей среды находится за пределами заданного диапазона приемлемой проводимости текучей среды.5. The method according to claim 1, further comprising deactivating the electrodes if the measured conductivity of the fluid is outside a predetermined range of acceptable conductivity of the fluid. 6. Способ по п.1, дополнительно включающий измерение скорости потока текучей среды для содействия определению соответствующего тока, напряжения и активации электродного сегмента при изменяющихся скоростях потока текучей среды.6. The method according to claim 1, further comprising measuring the flow rate of the fluid to help determine the corresponding current, voltage, and activation of the electrode segment at varying flow rates of the fluid. 7. Способ по п.1, дополнительно включающий измерение температуры текучей среды на выпуске для обеспечения управления с обратной связью нагревом текучей среды.7. The method according to claim 1, further comprising measuring the temperature of the fluid at the outlet to provide feedback control by heating the fluid. 8. Способ по п.1, дополнительно включающий измерение температуры текучей среды между первой и второй нагревательными секциями и управление мощностью к первой и второй нагревательным секциям в соответствии с измеренными температурами и требуемым увеличением температуры текучей среды в каждой соответствующей нагревательной секции.8. The method according to claim 1, further comprising measuring the temperature of the fluid between the first and second heating sections and controlling the power to the first and second heating sections in accordance with the measured temperatures and the desired increase in temperature of the fluid in each respective heating section. 9. Способ по п.1, в котором проход текучей среды содержит три или более нагревательных секций, каждая из которых имеет впуск и выпуск, причем секции соединены последовательно, при этом способ дополнительно содержит средство управления, первоначально выбирающее электродные сегменты в соответствии с измеренной проводимостью поступающей воды и управляющее мощностью к электродной паре каждой секции в соответствии с измеренными температурами на впуске и выпуске каждой секции и заданной требуемой разницей температур для каждой секции.9. The method according to claim 1, wherein the fluid passage comprises three or more heating sections, each of which has an inlet and an outlet, the sections being connected in series, the method further comprising a control means initially selecting electrode segments in accordance with the measured conductivity incoming water and controlling the power to the electrode pair of each section in accordance with the measured temperatures at the inlet and outlet of each section and a given desired temperature difference for each section. 10. Устройство для нагрева текучей среды, содержащее:
проход текучей среды от впуска к выпуску;
по меньшей мере первую и вторую нагревательные секции, расположенные вдоль прохода так, что текучая среда, проходящая первую нагревательную секцию, затем проходит вторую нагревательную секцию, при этом каждая нагревательная секция содержит по меньшей мере одну пару электродов, между которыми электрический ток проходит через текучую среду для резистивного нагрева текучей среды во время ее прохождения по проходу, причем по меньшей мере одна из нагревательных секций содержит по меньшей мере один сегментированный электрод, содержащий множество электрически отделяемых сегментов, обеспечивающих контролирование эффективной активной площади сегментированного электрода посредством избирательной активации сегментов таким образом, что при приложении напряжения к сегментированному электроду потребляемый ток будет зависеть от эффективной активной площади;
датчик проводимости для измерения проводимости текучей среды на впуске; и контроллер для определения на основании измеренной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде первой нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на первую требуемую величину, для определения измененной проводимости текучей среды в результате работы первой нагревательной секции, для определения на основании измененной проводимости текучей среды требуемых напряжения и тока, подаваемых к текучей среде второй нагревательной секцией для увеличения температуры текучей среды на вторую требуемую величину, и для активации сегментов сегментированного электрода таким образом, чтобы осуществить подачу требуемых тока и напряжения сегментированным электродом.
10. A device for heating a fluid containing:
passage of fluid from inlet to outlet;
at least the first and second heating sections located along the passage so that the fluid passing through the first heating section then passes through the second heating section, with each heating section containing at least one pair of electrodes between which an electric current passes through the fluid for resistively heating the fluid during its passage through the passage, and at least one of the heating sections contains at least one segmented electrode containing ETS electrically separated segments, providing effective control of the active area of the segmented electrode by selectively activating the segments such that upon application of a voltage to the segmented electrode current consumption will depend upon the effective active area;
conductivity sensor for measuring the conductivity of the fluid inlet; and a controller for determining, based on the measured conductivity of the fluid, the required voltage and current supplied to the fluid by the first heating section to increase the temperature of the fluid by a first desired amount, to determine the changed conductivity of the fluid as a result of the operation of the first heating section, to determine based on the changed fluid conductivity of the required voltage and current supplied to the fluid by the second heating section to increase the temperature of the fluid the second required value, and to activate the segments of the segmented electrode in such a way as to supply the required current and voltage to the segmented electrode.
11. Устройство по п.10, в котором каждая нагревательная секция содержит сегментированный электрод.11. The device according to claim 10, in which each heating section contains a segmented electrode. 12. Устройство по п.10, в котором каждый сегментированный электрод разделен на сегменты разного размера для обеспечения выбора комбинаций сегментов для обеспечения повышенной точности выбора требуемой эффективной площади.12. The device according to claim 10, in which each segmented electrode is divided into segments of different sizes to provide a choice of combinations of segments to provide increased accuracy in choosing the desired effective area. 13. Устройство по п.12, в котором сегментированный электрод разделен на n сегментов, имеющих относительные эффективные площади в соотношении 1:2:…:2(n-1).13. The device according to item 12, in which the segmented electrode is divided into n segments having a relative effective area in a ratio of 1: 2: ...: 2 (n-1) . 14. Устройство по п.10, в котором каждый электродный сегмент сегментированного электрода проходит по существу перпендикулярно направлению потока текучей среды для того, чтобы подвергнуть резистивному нагреву текучую среду по существу по всему проходу текучей среды.14. The device of claim 10, wherein each electrode segment of the segmented electrode extends substantially perpendicular to the direction of fluid flow in order to resistively heat the fluid substantially along the entire passage of the fluid. 15. Устройство по п.10, дополнительно содержащее средство измерения скорости потока для измерения скорости потока текучей среды для содействия определению соответствующего тока, напряжения и активации электродного сегмента при изменяющихся скоростях потока текучей среды.15. The device of claim 10, further comprising means for measuring a flow rate for measuring a flow rate of a fluid to help determine an appropriate current, voltage, and activation of an electrode segment at varying flow rates of a fluid. 16. Устройство по п.10, дополнительно содержащее средство измерения температуры текучей среды на выпуске для измерения температуры текучей среды на выпуске для обеспечения управления с обратной связью нагревом текучей среды.16. The device of claim 10, further comprising means for measuring the temperature of the fluid at the outlet for measuring the temperature of the fluid at the outlet to provide feedback control of the heating of the fluid. 17. Устройство по п.10, дополнительно содержащее средство измерения температуры текучей среды для измерения температуры текучей среды между первой и второй нагревательными секциями и управления мощностью к первой и второй нагревательным секциям в соответствии с измеренными температурами и требуемым увеличением температуры текучей среды в каждой соответствующей нагревательной секции.17. The device according to claim 10, further comprising means for measuring the temperature of the fluid for measuring the temperature of the fluid between the first and second heating sections and controlling the power to the first and second heating sections in accordance with the measured temperatures and the desired increase in the temperature of the fluid in each respective heating sections. 18. Устройство по п.10, в котором проход текучей среды содержит три или более нагревательные секции, каждая из которых имеет впуск и выпуск, при этом секции соединены последовательно. 18. The device of claim 10, in which the passage of the fluid contains three or more heating sections, each of which has an inlet and an outlet, while the sections are connected in series.
RU2010137848/06A 2008-02-11 2009-02-11 Fast segmented heating of fluid medium RU2484366C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2008900634A AU2008900634A0 (en) 2008-02-11 Segmented rapid heating of fluid
AU2008900634 2008-02-11
PCT/AU2009/000158 WO2009100486A1 (en) 2008-02-11 2009-02-11 Segmented rapid heating of fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010137848A RU2010137848A (en) 2012-03-20
RU2484366C2 true RU2484366C2 (en) 2013-06-10

Family

ID=40956552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010137848/06A RU2484366C2 (en) 2008-02-11 2009-02-11 Fast segmented heating of fluid medium

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20100322605A1 (en)
EP (1) EP2247894B1 (en)
JP (1) JP2011511919A (en)
CN (1) CN101952654B (en)
AU (1) AU2009214821B2 (en)
BR (1) BRPI0908467B1 (en)
CA (1) CA2712301C (en)
ES (1) ES2687417T3 (en)
MX (1) MX2010008829A (en)
NZ (1) NZ587587A (en)
RU (1) RU2484366C2 (en)
WO (1) WO2009100486A1 (en)
ZA (1) ZA201005703B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702257C2 (en) * 2015-07-17 2019-10-07 Бош Термотекноложия С.А. Heater device and heater operation control method
EA038717B1 (en) * 2017-07-21 2021-10-08 Роман Геннадьевич Дашков Electrode water heater

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8861943B2 (en) 2005-05-04 2014-10-14 Isi Technology, Llc Liquid heater with temperature control
MX2011001720A (en) 2008-08-13 2011-07-29 Ideas Well Done Llc Rapid liquid heating.
CN102438487B (en) 2009-05-16 2015-09-09 木石创新有限公司 There is the food steamer containers of sequential ohmic water heating
AU2011204746B2 (en) * 2010-01-07 2013-08-15 Microheat Technologies Pty Ltd A heat generator and method of generating heat using electrically energised fluid
WO2012092641A1 (en) * 2011-01-07 2012-07-12 Microheat Technologies Pty Ltd Electric fluid heater and method of electrically heating fluid
EP2614315B1 (en) * 2010-09-10 2016-03-02 ISI Technology, LLC Liquid heater with temperature control
JP2013141550A (en) * 2012-01-12 2013-07-22 Frontier Engineering Co Ltd Heater
KR101560373B1 (en) 2012-12-05 2015-10-15 김노을 electrode boiler with electrodes unit
WO2014102554A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Psomiadis Charalampos Electrode boiler featuring variable and controlled output
WO2014102555A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Psomiadis Charalampos Autonomous electrically stimulated radiator
PL2840404T3 (en) * 2013-08-20 2016-09-30 Electrical bare element continuous flow heater and method for controlling the same
JP6173980B2 (en) * 2014-07-25 2017-08-02 株式会社フロンティアエンジニアリング Heating method and heating apparatus
KR101840271B1 (en) 2016-03-10 2018-03-20 이극수 The multipole moments electric hot water equipment for using carbon electrodes
US11493233B2 (en) * 2016-09-26 2022-11-08 Stone Aerospace, Inc. Direct high voltage water heater
CN106325333B (en) * 2016-09-30 2018-11-13 北京婴萌科技有限公司 Instant heating type heating system
CN106535369B (en) * 2016-10-31 2019-10-18 中国核动力研究设计院 A kind of Novel supercritical water parallel port stepwise adjustable electricity-saving heating device
CA3042050C (en) * 2016-11-07 2021-03-16 Heatworks Technologies, Inc. Devices for ohmically heating a fluid
WO2018127577A2 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Waturu Holding Aps A water heating and treating device
CN110521280B (en) * 2017-04-03 2022-01-28 茵丝塔加热有限公司 System and method for ohmic heating of fluids
US20190282929A1 (en) * 2018-03-14 2019-09-19 Redhead Services, L.L.C. Electric heater treater
US10365013B1 (en) 2018-04-13 2019-07-30 Heatworks Technologies, Inc. Fluid heater with finite element control
US11060764B2 (en) * 2018-11-13 2021-07-13 White Knight Fluid Handling Inc. On-demand heater and temperature control system and related process
CN110067999B (en) * 2018-11-28 2020-06-30 山东交通学院 Design method of steam generator capable of heating in sections
CN110368313B (en) * 2019-08-13 2022-11-08 巨翊医疗科技(苏州)有限公司 Open type sleeve heating device for infusion hose
EP4062710B1 (en) 2019-11-20 2023-08-23 Heatworks Technologies, Inc. Ohmic heater with multiple operating states
GB2596792B (en) 2020-06-30 2022-10-19 Dyson Technology Ltd Resistive liquid heater
GB2596791A (en) * 2020-06-30 2022-01-12 Dyson Technology Ltd Resistive liquid heater
GB2596793A (en) 2020-06-30 2022-01-12 Dyson Technology Ltd Resistive liquid heater
WO2023158814A1 (en) 2022-02-17 2023-08-24 OhmIQ, Inc. Steam generator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349689A1 (en) * 1987-03-26 1990-01-10 Cedric Israelsohn Water heating apparatus
GB2268671A (en) * 1992-07-10 1994-01-12 Electricity Ass Tech Internal resistance ohmic heating apparatus for fluids
WO2003016791A1 (en) * 2001-08-13 2003-02-27 Microheat Pty Ltd System and method for rapid heating of fluid
RU2256302C1 (en) * 2003-12-04 2005-07-10 Терсков Николай Георгиевич Method for enhancing efficiency of electrode boiler and apparatus for performing the same
US20060239664A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-26 Ivanhoe Chaput Instant water heater with PTC plastic conductive electrodes
RU2308823C2 (en) * 2005-10-04 2007-10-20 Владимир Григорьевич Бартенев Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2680802A (en) * 1952-04-12 1954-06-08 Rainbows Inc Electrical fluid heater
GB745983A (en) * 1953-04-27 1956-03-07 Indevco Inc Improvements in or relating to a process and apparatus for heating water by electrical conduction
US4029937A (en) * 1974-10-04 1977-06-14 Russell Robert G Control system for electrically conductive liquid heating apparatus
GB8419987D0 (en) * 1984-08-01 1984-09-12 Cave N M Heating devices
CA1291785C (en) * 1988-07-14 1991-11-05 Andrew J. Read Water heating apparatus
JPH0688642A (en) * 1992-09-08 1994-03-29 Hitachi Home Tec Ltd Hot water supply device
CN2228631Y (en) * 1995-04-27 1996-06-05 王基烈 Fully-automatic quick electric water heater
CN2400745Y (en) * 1999-12-08 2000-10-11 袁文征 Quick-heating safety electric water heater
US7817906B2 (en) * 2005-05-04 2010-10-19 Isi Technology, Llc Direct electric resistance liquid heater

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349689A1 (en) * 1987-03-26 1990-01-10 Cedric Israelsohn Water heating apparatus
GB2268671A (en) * 1992-07-10 1994-01-12 Electricity Ass Tech Internal resistance ohmic heating apparatus for fluids
WO2003016791A1 (en) * 2001-08-13 2003-02-27 Microheat Pty Ltd System and method for rapid heating of fluid
RU2256302C1 (en) * 2003-12-04 2005-07-10 Терсков Николай Георгиевич Method for enhancing efficiency of electrode boiler and apparatus for performing the same
US20060239664A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-26 Ivanhoe Chaput Instant water heater with PTC plastic conductive electrodes
RU2308823C2 (en) * 2005-10-04 2007-10-20 Владимир Григорьевич Бартенев Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702257C2 (en) * 2015-07-17 2019-10-07 Бош Термотекноложия С.А. Heater device and heater operation control method
EA038717B1 (en) * 2017-07-21 2021-10-08 Роман Геннадьевич Дашков Electrode water heater

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010137848A (en) 2012-03-20
CN101952654A (en) 2011-01-19
AU2009214821B2 (en) 2012-12-13
CA2712301A1 (en) 2009-08-20
ZA201005703B (en) 2012-01-25
AU2009214821A1 (en) 2009-08-20
EP2247894B1 (en) 2018-06-20
US20100322605A1 (en) 2010-12-23
EP2247894A1 (en) 2010-11-10
JP2011511919A (en) 2011-04-14
ES2687417T3 (en) 2018-10-25
BRPI0908467A2 (en) 2016-06-21
MX2010008829A (en) 2010-09-07
EP2247894A4 (en) 2014-12-03
NZ587587A (en) 2012-04-27
BRPI0908467B1 (en) 2019-11-26
WO2009100486A1 (en) 2009-08-20
CA2712301C (en) 2016-08-16
CN101952654B (en) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2484366C2 (en) Fast segmented heating of fluid medium
CA2456926C (en) System and method for rapid heating of fluid
AU2008232295B2 (en) System and method for improved heating of fluid
AU2002322166A1 (en) System and method for rapid heating of fluid
RU2584514C2 (en) Energy-saving coffee machine
BRPI0909367B1 (en) footwear and method of manufacture
US20090092384A1 (en) High frequency induction heating instantaneous tankless water heaters
CN107005061B (en) Power management system
Gouws et al. Efficiency and cost analysis of a designed in-line water heating system compared to a conventional water heating system in South Africa
AU2007234597A1 (en) System and method for rapid heating of fluid
US20220252302A1 (en) Smart electric heating device
GB2589112A (en) Water heater for use in a plumbing system
KR20120032672A (en) Heating apparatus using water