TWM554159U - 石墨導體直接電阻液體加熱裝置 - Google Patents

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TWM554159U
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Qiu-Sen Huang
shi-xian Huang
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Huang Qiu Sen
Huang Shi Xian
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Description

石墨導體直接電阻液體加熱裝置
石墨導體直接電阻液體加熱裝置:包括多個電極隔開的電極間,通過該被加熱的液體通道,通過電極各由一個或多個開關連接到電源供應的液體加熱腔室控制器,控制、從溫度傳感器感測所述液體和電流傳感器。感測由電極的數目和間隔的液體加熱器,選擇使用的電流和開關的數量提供的溫度,所接收的數據開關控制器與各種電流電頻的選擇,以應用於所述液體被加熱的電流電平可跨度從最小電流的範圍。最大電流使得控制器可以增量增大或減小,施加到液體中的電流,而不會中斷同功率的其他娤置。
大多數現有技術的電熱水器液體的加熱裝置使用電阻式,加熱元件來加熱液體。雖然使用電加熱元件是公開的,廣泛實施在電熱水器液體加熱設備中,它們有相當大的缺點。其中最重要的是乾燒的發生,即當它是不完全浸入在液體中時,或沿加熱元件的表面上附著過量的沉積物,因而元件故障,系統損壞,甚至引起意外發生的可能性。附加的功能和昂貴的組件才能解決這一問題,即利用電阻式電加熱元件的液體加熱器、另一個缺點是元件本身具有相當大的熱質量和熱電阻。
在發生如何管理潛熱元素時、液體流速急劇接近零或零減小到其還未跳過熱量的問題,這種潛熱必須通過圍繞元件的液體被吸收,但是這樣增加周圍液體溫度,可能是一種不良的控制。
本創作顯而易見,在石墨導體直接電阻液體加熱裝置上,具有許多獨特和先前未公開的一面。
第一個方面:本創作包括具有液體入口和液體出口,其中多個薄的,間隔開的電極、包括電極陣列的液體加熱腔室,電極限定了多個通道,在電極之間的空間中,通過每個其中液體從入口流向出口,其中當連接一對或多對電極之間的電壓的液體被加熱。使用下顯著潛熱從而有助於最小化可能的感應時間、液體流量或電導率變化的創作。
第二方面:本創作提供電連接的電極和一個交流電源,通過選擇性的打開或關閉、所述加熱需求開關的控制器、操作的交換機間可操作的開關。開關被閉合,其包括一個或多個完整的AC週期間內。
第三方面:開關可以與連接一對之間的一個或多個未連接的電極、或者可替換的將電源連接到一個或多對電極,根據由控制器到開關和配置提供的信號確定的連接,提供必要的功率,可將電源連接到相鄰電極交替,被連接到電源的相對側和所有電極都連接,使得最大電流通過由電極定義的每個信道。
第四方面:在電極之間的間隔是不均勻的,即每一個信道寬度是和各個的信道寬度不同。
第五方面:電極間距或通道寬度的選擇是這樣的,或多或少對數個間隔、電流、功率電頻的最大數量可以用適當的選擇開關連接配置來實現。
第六個方面:目前水平的足夠數量定義,在全方位液體電導率,以使溫度控制迴路的良好操作,並提供電流控制,使得預先設定的最大電流不超過但密切接觸。
第七方面:電極間距被選擇,以使該被最小化或選擇,能夠利用低成本的半導體開關、用在最大半導體開關的電流。
第八方面:本創作提供一個熱感測元件包括在電極的一個短距離內、設置在加熱腔室的熱端、高導熱溫度傳感片,得其垂直在液體,並使得液體通過在溫度傳感片穿過溫度傳感片,從而提供了液體溫度在加熱腔室熱端的指示。
第九個方面:一個溫度傳感器熱耦合到感測板中,溫度傳感器是一個半導體結構,如在一個二極管或雙極晶體管,這些性能是高度可重複的使用。
第十個方面:所述溫度控制器感應、作為由溫度傳感器及其變化率進行測定。
第十一個方面:所述控制器的最大一個電流電頻步驟每一AC週期的調整。由本創作提供的電流電頻之步驟、相對小的尺寸避免從電源汲取的電流而快速變化,並消除光之閃爍。
第十二方面:操作的開關是半導體開關,其中兩者和熱耦合到所述電極,使得電能和熱能的傳遞從半導體開關電極時發生。電極被用於冷卻半導體開關。
第十三方面:所述電極包括取向性的石墨和聚合物或彈性體的一小部分,其作用是將石墨結合成固體塊的組合。這使得在電極機械上堅固,幾乎消除了腐蝕問題,這些電極也高度和電極的平面內導熱。
第十四方面:液體平均速率其大致在湍流開始的點。這往往會抵抗電極上的沉積物的形成。通道尺寸的選擇是兩個液體流動的紊流性質和加熱腔室的性能涵數,如上所述這導致通道尺寸一旦溝道寬度的相對比例已經建立同時滿足所有的要求的一個獨特範圍。
第十五方面:本創作提供的電流的漏電流之電極,所述入口和加熱腔室和所述溫度傳感器和出口之間的與其他之間的一個。這些電極被連接到彼此電流中的電壓源。
第十六方面:本創作提供了石墨導體直接電阻液體加熱裝置、不摻入流量開關並且取向獨立。加熱功率的控制是嚴格的液體溫度在加熱腔室的端部和一個最大電流額定值確定。
參照附圖中下面提供的本創作。電極間的間隔陣列由順序編號電極:
(1)5.49mm
(2)1.49mm
(3)5.76mm
(4)6.22mm
(5)1.19mm
(6)5.77mm
(7)3.82mm
(8)5.04mm
(9)5.37mm
(10)3.15mm
(11)6.78mm
(12)6.12mm
(13)5.49mm
(14)6.91mm
(15)3.69mm
(16)5.11mm
(17)4.98mm
分別通過電極編號1和2,2和3,3和4電極之間編號16.17。這些電極尺寸和間距導致了石墨導體直接電阻液體加熱裝置具有顯示控制點。
圖4其中最大總電流為55.A和最最大可空矽電流為15.5當液體電導率為200μS/cm的和1500μS/cm的與220VAC電源之間
本創作的一個優先實施例具有附加方面和特徵更為實用。
圖5,一個電流測量裝置11由液體加熱器的一部分。交流電源7連通經由電流測量裝置11交換矩陣6的電流信號13,由所述電流測量裝置11測得的電流,被傳遞到控制器10。電流測量裝置11和電流信號13被用於由控制器10通過調整開關矩陣6的配置,使得所測量的電流不超過電流設定點,以測得的電流。以這種方式通過石墨導體直接電阻液體加熱裝置,引出的最大電流可以控制獨立於液體電導率或溫度。
2‧‧‧入口
3‧‧‧出口
4‧‧‧電極(電極陣列)
5‧‧‧連接件
6‧‧‧交換矩陳(開關矩陳)
7‧‧‧電源
8‧‧‧開關
9‧‧‧信息
10‧‧‧控制器
11‧‧‧電流傳感器
12‧‧‧溫度傳感器
13‧‧‧電流量
14‧‧‧溫度
第一圖 石墨導體直接電阻液體加熱裝置,加熱腔室的示意圖
第二圖 開關矩陣的示意圖。
第三圖 各開關矩陣配置相對電流電平的分佈,當電極是等距的曲線圖。
第四圖 選擇開關矩陣配置與最佳隔開電極相對的電流電平的曲圖。
第五圖 一個電流傳感器,溫度傳感元件和控制裝置的功能圖。
圖1示出包括一個液體入口2,多個電極4(電極陣列),電極限定了多個通道,在電極之間的空間中,通過每個液體從入口2流到液體出口3,該液體當它流經通道和在電極之間施加電壓加熱。為清楚起見,該液體加熱腔室被示出具有一個底部,但沒有一個頂部,使得在電極和由它們所限定的通道可以更清楚地看到,電極4中是示出的電極,圖1作為具有非均勻或不等間距,這將在後面解釋。
電極4經由連接件5連接到交換機矩陳6經由AC電源7被傳遞到電極上,電極4是相對於通道的寬度薄。電極4優先比最窄通道的寬度薄,這最小化可存儲在電極和提供在一個信道,創造了加熱腔室中加熱的一些平衡,可以通過電極對相鄰信道進行通信的潛熱的量。
圖1還示出了一些方面是示例性的,不應被解釋為限制。例如電極被示為平面的和平行的,這不是本創作的範圍的限制。例如電極可以是所需要的多個信道的形成(在這種情況下,信道也將是錐形的),並在本創作的範圍之內同軸地位於該不同半徑的錐體部分。
電懸空在電極的任何幾何結構,通過每一個液體可從液體入口2被傳遞到液體出口3,並且當導電液體因它提供了在兩個最末端電極之間的導電路徑,多個信道在通道和插入的電極電源未連接的是本創作的範圍之內。
圖2示出了開關矩陳6的細節及其對電源7連接。示出兩個開關8的每個連接件5到電極,連接到一側或相交流電源7的另一連接到交流電 源7的第二側或相兩個開關的兩個開關中的一個。然而由於存在電源相位的多相電源與每個連接件5一樣多的開關使用。
例如,對於三相電源,可以有多達每個連接件5三個開關。所有的開關8是由各自的控制信號9單獨可操作的。開關8是任何種類的電操作開關,即在利用電輸入信號以操作的開關。合適的開關包括繼電器,並且更好的,半導體開關,如三端雙向可控矽。
在操作中,開關選擇性的通過控制器關閉,從而將電極間的電源電壓。傳遞到熱電極之間的液體中,通常正比於從電源汲取的電流的功率,為1的(涵數的電極和2)這是通過電源7接通電源電極對的數量之間間隔。本創作的開關矩陳6在這方面提供了很大的靈活性。例如當需要的最小電流,開關8中的一個電連接到第一最末端電極4(即只定義一個通道的兩個中的一個)被關閉,從而將電極連接到電源的第一側和開關8連接到對面的最末端電極(電極最遠離的所述第一最末端電極)中的一個被關閉,使得其被連接到電源的第二側。所有其他開關8的保持開放,因此,最末端電極之間的電極4保持電不連接。此放置在電極之間的最大距離,以該電壓源可以連接,從而使電之間的電傳導性被最小化,同樣的電流,因此,輸送到液體加熱功率可以同樣最小化。有可能通過經由開關8即物理的和更接近第一電極中的一個連接電源到電極,以增加的電流。因此本創作提供用於調節電流和功率傳遞加熱,根據被施加的電壓電極之間的距離。
通過兩個相鄰的電極之間的開關8施加電源7的電壓最大化是通過由所限定的信道傳遞的電流的量。另外也可以通過施加電源7的功率的電壓,以一對或多對相鄰電極來調整液體的加熱功率。
因此除了基於被施加電壓的電極之間距離的液體加熱功率調整,本創作通過控制電極、對同時連接到電源的數量為總液體加熱功率的調整通過開關矩陳6。用於控制加熱電源的同時使用這兩種方法、提供了一個更大的範圍內的液體加熱功率控制比可通過本身任一種方法來實現的,因此提供了其中克服了大範圍液體的電導率難度和一種方式液體流速。
本領域技術,有眾多的升高到開關數目的、電源開關位置或開關的配置,即圖2的可能組合尺寸也明顯的是共同開關配置是沒有用的。例如它還沒有用以關閉連接,導致它被連接到在它兩側連接之電極電源同一側電極的開關,因為這不執行有用功能,因為沒有電之電極,因此沒有電流之間產生的場合,而流過開關連接電極。
此外這是沒有作用以同時閉合,因為這將只是短暫的電源連接到相同的電極兩個開關。開關是相對昂貴的部件,因此希望盡可能減少其數量。在本創作的優先實施,因此理想的是最小化使用的開關和開關的組合數量。最優先情況下,每個電極一個開關,連接電極到電源的不同終端以循環模式的開關,或者如果僅存在兩個電源端子,以交替的圖案。
包括開關矩陳6每個電極一個開關通常可以提供開關配置和對應的電流電頻的足夠量。然而可能存在的情況下在開關配置數量、增加是足夠值得的 方法、開關可能數目多個或全部交換開關矩陳6、更充分或完全使用於電極和電源之間的連接電。
雖然採用了多個電極4,多個信道,並且所述相關連的開關矩陳6已被證明提供最大和最小電流和功率電平用於加熱之間最大的比率,以滿足本創作的目標。電極4(相當於提供通道寬度的)之間均勻間隔的規定並不是開關矩陣配置之間產生均勻間隔的當前工作點。
圖3示出了相對於目前水平用於石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其包括17電極與電極4之間等間隔的分佈。雖然一個以上的足夠250:1的電流範圍內,有該範圍的量無開關配置存在可產生一個中間電流的很大一部分。在這個例子中,有一個20:1的電流範圍內的量、如沒有開關的配置這是不可能獲得的,例如,一個電流,該電流的最大電流的25%。此電流水平是一個,如果液體流量減少到25%,或者如果液體的電導率是四倍的最小液體電導率的,可能是非常有用的。不具有此電流水平意味著平均25%的電流電頻具有由兩種電流水平是相當不同的,因此這可以創建電源波動,並相應的光閃爍之間循環來實現,因此使用均勻間隔的電極不能滿足本創作目標。
非均勻間隔的電極利用率克服了這一困難。電極之間的間隔選擇、一個選擇能產生更多或更少的對數均勻間隔、當前步驟開關矩陳6的配置就可以實現。這種間隔的一個例子是在本創作的一個優先實施的描述在後面討論。合適的電極間距是使用傳統算法有其目的是最大限度的減少最大 電流階段的電流比值。用於確定適當的一組電極間隔方法也是存在的。它是本創作的意思,即足夠電極間距優先產生最大電流的10%或更少的最大長處,在1.2的任何步驟中較小的兩種電流水平之間的最大比率,選擇開關矩陳6的配置與最佳電極間距。然而任何一組電極間距和符合本創作目標電流步驟的意圖是在其範圍內。
操作的開關最好包括半導體開關和最優先包括雙向晶閘管。鑑於它們的數量,這是可能的雙向晶閘管的成本、將包括液體加熱器的元件成本一個顯著部分。三端雙向可控矽的成本有關,他們能夠處理的最大電流:更高的電流容量可控矽花費更多。因此期望以最小化對雙向晶閘管的最大電流的要求。本創作已經發現,僅僅優化電極間距為當前不自動產生一組電極間距也產生最低最大可控矽電流。然而創作已經發現,使用相同的傳統算法,通過將最大可控矽電流附加的目標,有可能產生電極間距同時滿足當前尺寸要求和最大可控矽電流的要求。因此在本創作的一個最優先的實施方案中,最大可控矽電流要求(從而可用於最低的成本可控矽)和當前的要求是由電極間距的選擇。
圖4示出了從選擇開關配置有一組優化電極間距內產生的相對電流。這些間隔,最大可控矽電流的約束已經實現,提供電流的範圍為308至1,和平均電流步驟比約為1.10和最大電流步進比為1.22。電流控制範圍和控制加熱的液體溫度,而不會導致過度的電源負載變化和相應的閃爍等。此外,電極間距使有可能在當前的液體加熱器相當接近(5%至10%),以當前的 設定點操作中,在設定點是最大電流,該液體加熱器可以得出,而不具有相當不同的電流電頻之間快速切換(以便通過平均達到設定點電流)
本創作的一個實例現在將討論。本實例石墨導體直接電阻液體加熱裝置,被設計為每分鐘0.6加侖流速為200μS/cm的電導率為1500μS/cm的加熱水以每分鐘2.5加侖並從220VAC電源供電。這是現有應用的標準點使用的熱水器。它由17電極即分別為0.9mm×長340mm厚。通道高度,即暴露於液體(其可以容納它們的安裝小於電極的實際的物理高度)在電極的高度為8.6mm。電極陣列具有下電極間的間距由順序編號電極:分別通過電極編號1和2,2和3,3和圖4電極之間編號16和17。這些電極尺寸和間距導致了直接電阻石墨導體液體加熱裝置,具有顯示當前控點圖。圖4其中最大總電流為55A和最大可控矽電流為15.5當液體電導率200μS/cm的和1500μS/cm的與220VAC電源之間。
本創作的一個優先實例具有附加的方面和特徵,使本創作更為有用。圖5一個電流測量裝置11由液體加熱器的一部分。交流電源7連通經由電流測量裝置11來切換開關矩陳6。的電流信號13,指示由所述電流測量裝置11測得的電流的,被傳遞到控制器10。電流測量裝置11和電流信號13被用於由控制器10通過調整開關矩陳6的配置,使得所測量的電流不超過電流設定點,以測得的電流感應。以這種方式,通過以石墨導體直接電阻液體加熱裝置,引出的最大電流可以控制獨立於液體電導率或溫度。
一個溫度檢測傳感元件12設置在加熱室的端部之前,出口3並產生一個溫度信號14表示被加熱的液體的溫度。被加熱的液體的溫度信號14被傳遞到控制器10,它通過調整開關矩陳6的配置來感應,使得水的溫度保持盡可能接近到一個溫度設定點,但在任何情況下,不超過它。矩陣開關6配置始終設置使得電流設定點超過溫度設定點優先。換言之不管電源以加熱液體溫度設定點的需求,則控制器阻止繪製從交流電源7比當前設定點更多的電流。
公開技術中用於從電源7的直流電源適於提供電力給控制器10和其他電子控制元件,根據需要變換的高壓AC到低電壓的電源,還提供這些元件都足以實現滿足本創作的目標。
本創作的實例的更多細節現在將澄清的目的,來描述和闡明本創作的進一步的改進。開關矩陣包括雙向晶閘管,每電極之一以交替的方式,也就是連接到電源,相鄰的電極連接到兩個終端電源的相對端子。
控制器包括一個計數器來控制功率電平,換言之,一個功率電平計數器,它的值確定的功率電平經由開關矩陳6被施加到電極4。功率電平計數器的操作,根據以下的算法,是在電源波形的每個週期執行一次:
Figure TWM554159UD00001
這個算法是嚴格示例性的實現相同結果的任何方法都是本創作的範圍之內。計數器有一個範圍對應於零功率和最大功率電頻之間的功率電頻的值。該算法還加入一種機制,以確保該計數器的操作範圍並沒有超出。
計數器的值被轉換通過任何合適的手段來切換矩陣的控制信號9。對於本例中使其中0表示開關是可操作開放和表示交換機是可操作封閉,SWI通過SWI7分別指通過17連接到電極1的開關。在功率電平0,則所有的開關6分別開放並施加用於加熱液體沒有電源。在功率級65中,所有的開關6被關閉,並施加用於加熱液體的最大功率。中間功率電頻對應於所示的相對電流水平。
圖4對於很多的功率電平的,開關矩陳6的配置的選擇不是唯一的。有時有存在能產生相同或相似的其他電流開關矩陣配置。實際上對於任何的功率水平相對於當前的選擇是在該有些平常,對於很多的功率電平,存在著可以與是如此接近所選擇的功率電平其它開關的組合來實現更高或更低功率電頻,以便是基本上等價的。在一般情況下,在該示例性表中所做的選擇,通過對在任何給定的功率水平加熱液體盡可能多電極,可能涉及加熱區最大寬度,之間的距離所限定兩個電極到電源接通。然而其他的也適用於功率水平和開關配置,可以更改查找表項的選擇。此外它也有可能是在該查找表中的一個功率電頻,以對應於多個條目。在這種情況下有可能通過一個給定的功率電頻不同控制器週期,以便在加熱腔室內可能更均勻的分佈在加熱。因此上述查找表的目的是純粹是示範性的。
在本創作的更廣闊的視野,一個功率電頻值,根據所測量的電流和測得的溫度,使得所測量的電流被維持在低於一個電頻或等於電流設定點,增加或減少,並且在可能的情況,被測液體的溫度維持在溫度設定點和功率電頻的值而轉換成開關矩陳6的配置,以便提供所需的加熱功率, 以該液體功率電頻值可以是任何的表示值,例如一個數字號碼,一個模擬電壓或模擬電流和功率電頻值的轉換,切換矩陣結構是通過任何合適的機制。
該算法每AC電源7的每個週期中執行一次,並造成了負載到電源的變化最大速率為每循環上10%在本創作實施例中。花了65個週期從零電流到最大電流(1秒以上為50Hz或60Hz電源)電流的變化。這種緩慢的變化率基本上消除電源電壓波動可導致燈閃爍,然而由於小電流步驟比率使系統能找到最佳功率電頻,足夠更多來調節的溫度液體。此外三端雙向可控矽被操作在零交叉電源波形,眾所周知和習慣,從而產生幾乎沒有電磁或無線電頻率的干擾,消除了對額外的濾波元件的需要。此外最佳的電阻負載總是連接電源上。
在本創作的一個優先實施方案中,溫度感測元件12包括穿孔導熱溫度傳感片,半導體結基於溫度傳感器,以及一個溫度信號調節器。該板置於盡可能靠近加熱腔室的端部並垂直於液體的流動,使得液體在離開加熱腔室必須通過在溫度傳感平板中的穿孔。假定該板是導電的,限制到板如何接近可放置於電極的端部,與所述電極的正常加熱操作板不受干擾。一種合適的非導電板可被使用。在這種情況下,可能期望調整該板的穿孔與由電極4定義的信道,並立即將其放置在由它們所限定的通道的出口端。該溫度傳感片的設計和它的位置實現兩個目標。第一個是在加熱腔室中的液體的溫度被精確的檢測到,即使是當沒有液體流動。第二個原因是,即使是在氣泡的存在和獨立加熱器取向,即從出口3流出的液體溫度被精確 的檢測。熱敏電阻或熱電偶結可以適當的用作本創作中,半導體結的溫度傳感器諸如二極管或晶體管,優先為成本低,容易獲得和高度的原因發射極結重複性,消除了校準的需要。半導體結可以是單獨的部件或併入一個較大的集成電路,也可包含部分或全部的溫度信號調節器的一部分。溫度信號調節來自溫度傳感器的電壓轉換成適合於所述控制器的溫度信號。此外它至少部分的補償了加熱液體的溫度,並且由熱傳感器,熱板和熱傳感器的安裝和熱質量的熱電阻、組合的感測之間的熱滯後或延遲供給。此調節是公開的現有技術,並且通常作為由溫度傳感器測得的包括創作代表所述溫度的變化率的信號,是由溫度測得的信號。有助於穩定溫度控制迴路的操作。該溫度信號調節器可以部分或全部在控制器內存在。溫度信號傳送到功率電頻是準確的。
在實施的另一個特徵,所述半導體開關8被電和熱連接到電極4,以便用於從半導體開關,電流同時連接件5開關8到電極4和半導體開關8內所產生的熱經由電極4。進入液體的每個連接件5被放置在靠近入口2。其中所述液體是接近電極的端部。所需的電極4是兩個高導電性和導熱性。電極的電和熱導率等於或高於。半導體開關8在具有導熱和導電表面可被直接施加到電極或電極的一個特徵,使連接件5安置封裝的軟件包。此包中提供已設計用於通信由裡面到散熱器、其所通常附著在半導體器件中產生的熱量相對較大的平坦面。該功能的要求,平板熱傳導的封裝的表面也被連接到半導體開關8的一個主終端,一個主終端是終端不專用到控制開關8的動作,而是貫通其中可開關的電流通行。連接任何合適的方式進行, 使得通過連接件5的電和熱電導是良好的性能。機械壓縮的連接是最好的。在本示例中機械壓縮用彈簧夾來實現,並且通過加熱腔室的殼體來製造的開關矩陳6連接件5目的是封裝和電極片之間形成的連接
提高石墨導體直接電阻液體加熱裝置的工作壽命原因,電極是機械堅固和耐腐蝕。優先的電極包括碳,所述電極包括石墨和聚合物彈性體的組合。所述聚合物和彈性體僅包括電極的總體積的一小部分,主要用於對結合的石墨目的。石墨是最優先取向性的石墨有定向使得其具有的電極平面內最高的電和熱傳導性。這個電極組合物滿足電導率和熱導需要,並且還提供與電極不受電化學腐蝕。這種電極可以通過任何合適的方法來製造。電極可包括附加的元件或材料,以便提供所有良好的性能和壽命所要求的特性。
一個附加的目的,是盡量減少對電極的沉積物形成,從而延長了加熱器的使用壽命。這是通過設置在通道中的液體流,使得它在湍流的發生中平均速度來完成。紊流的發生為定義的尺寸和橫截面的通道、速度的計算方法是公開的。液體流速較小的高度、給予體積流動速率越高之液體流速的通道高度的功能。因此滿足以實現期望的信道電導、電極高度的制定,用於獲得期望的體積流速所需的液體流動速度的原因,電極通道定義區,設定最佳的電極尺寸。這些電極的尺寸是在沒有其他電極的尺寸同時滿足所有的本創作的優先實施方案的要求。該例的電極尺寸滿足這些要求。應注意的是對於湍流的發生速度不是單數,但一個範圍內,因為湍流本身不是嚴格意義上的二進制數或質量。因此在優先的實施方案中,最佳 的電極尺寸落入由與湍流的發生和與液體加熱器的整體設計相關聯的其他參數、相關聯的速度範圍來確定,在本創作的範圍內。
本創作的一個優先實例還包括兩個洩漏電流收集極,一個液體入口2和加熱腔室之間,並且加熱腔室和液體出口3。它們被連接到電壓之間的。這些電極可以是相似的設計的作為電極用於石墨導體直接電阻液體加熱裝置或包括任何電導體即適當地耐腐蝕。它被設計和定位成最大化液體和電極並優先由入口2和出口3的漏電流電極是在所述的長度相關聯的,加熱容器壁限定的任何通道中心之間的接觸表面積至少兩次,並且將電極與沿垂直於所述洩漏電流電極的電極和容器壁之間、繪製線的容器壁之間的最大距離優先為10倍或更多倍。本創作已經發現,提供這樣的洩漏電流電極可以在當前的洩漏電流降低至低於1μA,遠低於危險值。這種其他漏電流的電極結構也是合適的。
本創作優先的溫度檢測傳感元件12的組合,其提供了寬的電流控制範圍和功率的精細調節的最優間隔的電極4中,開關矩陳6和控制器10都足以控制液體溫度為所有的流速,包括零和用於以石墨導體直接電阻液體加熱裝置的所有方向。此外本創作的石墨導體直接電阻液體加熱裝置能夠提供加熱的幾乎瞬間液體可用性,因為它保持的液體的小儲其加熱腔室內在或接近溫度設定點,並且能夠非常迅速地對液體流率影響由於與電極4和由溫度檢測傳感元件12的快速反應。因此液體流失相關的非常小的潛熱,由於未加熱液體的輸送的變化在很大程度上消除。
認識和理解的是,各種修改和改變可以在不脫離本創作的範圍和精神在此描述本創作實施方案製成。因此本創作並不被在附圖示出中描述的實施例,其通過舉例的方式說明而非限制的,而是僅根據所附的權利要求限定。
2‧‧‧入口
3‧‧‧出口
6‧‧‧交換矩陳(開關矩陳)
7‧‧‧電源
9‧‧‧控制信號
10‧‧‧控制器
11‧‧‧電流測量裝置
12‧‧‧溫度檢測傳感元件
13‧‧‧電流信號
14‧‧‧溫度信號

Claims (28)

  1. 一種石墨導體直接電阻液體加熱裝置:包括具有入口和出口的一加熱腔室內至少有三個電極,該加熱腔室乃該入口限定多個相鄰通道的液體流動到該出口,從而將液體流動通道之間劃分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一控制器,控制至少一個開關,用於各該電極的動作,從而控制連接該電極的電源連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一溫度傳感器感測液體的溫度,其中該控制器控制從該溫度傳感器接收的信息至少一個開關的操作。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一溫度傳感器感測液體的溫度穿過通道後,該控制器控制從該溫度傳感器接收的信息至少一個開關的操作。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置至少有一個開關的每一個電極被物理的連接到該電極,以便於從該開關中除去所產生的熱,到該電極並進入液體進行加熱。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一電流傳感器感測的電流量,並由該加熱裝置做利用,其中該控制器控制至少一個該開關的每一個該電極的操作中,基於從接收到的信息至該電流傳感器。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一溫度傳感器感測液體的溫度,和一電流傳感器檢測的電流量給該加熱裝置,其特徵在於,該控制器控制至少一個該開關的每一個該電極,基於信息接收從該溫度傳感器至該電流傳感器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一對電流洩漏電極,於該加熱腔室中靠近該入口,另一個位於該加熱腔室中靠近該出口,該一對電流洩漏電極彼此連接到電壓源。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該至少有三個電極由取向性的石墨和聚合物粘合劑的組合製造而成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一個開關,用於每一個該電極和電源連接具有兩個相對端,並且其中該開關可移除的連接,該電極到電源連接的相對端為相互相鄰。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一電源連接是具有三個端子的三相連接和該至少一個開關對每個該電極中的每一個電極,可移除連接至三相連接的端子中的一個。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一電源連接是具有三個端子和該至少一個開關,用於各電極的三相連接包括用於每個該電極的三個開關,每個該電極中的開關可移除的連接到該三相連接的每一個終端。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一其中電源連接具有兩個相對的終端和至少一個開關的每一個電極,每個該電極連接到一個或電源連接的另一端。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該控制器能夠連接和斷開的任意組合該電極以通過操作電源連接該開關。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該控制器有一控制開關,以便循環通過不同的組合表示,產生類似的電流電平,由此施加到液體的電流更均勻的在整個液體分佈和該電極被更均勻的利用。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一其中在進展的任何兩個相鄰步驟的當前水平之間的最大差異是不超過最大電流的10%以上。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一其中在具有非零電流的過程中,任何兩個相鄰步驟的電流之間的最大比率不大於1.22:1。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一其中在具有非零電流的過程中,任何兩個相鄰步驟的電流之間的最大比率不大於1.1:1。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一其中在過程的任何兩個相鄰步驟的當前水平之間的最大差異是不超過最大電流的5%以上。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一電極描述交換機的間距數量,該電極是足以提供至少60個不同的電流電平。
  21. 如申請專利範圍第4項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該控制器控制電力應用到基於該電極感測到的溫度,該溫度傳感器的溫度並通過感測的溫度的變化率。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該控制器週期性的確定是否需要改變以提高或降低施加到液體中的電流電平被加熱,基於從接收的該信息連接到該電源連接該電極的組合溫度傳感器和一個所需的液體溫度保持在該加熱腔室出口。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該控制器限制施加到電流的變化率與該電極,從而限制了在一功率電平可能影響由液體加熱裝置、所使用的功率源的其他激增的速率。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該控制器限制施加電流的變化率與該電極,通過調節施加到當前該電極只對由該電極的組合提供的下一個最高或最低可用的電流電平,每當該控制器週期性的確定是否存在需要在施加到液體中的電流電平的變化,以進行加熱。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一該控制器限制通過僅確定是否需要供給到電源連接的交流電流,每個週期進行一次改變連接到電源之該電極的組合施加到該電極的電流的變化率。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該電極可以是平面的、薄形的和長方形的。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置之該加熱腔室和該電極的尺寸間隔,使得通過通道間液體流動的設計速率為該電極是在層流和湍流之間的過渡範圍內。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之石墨導體直接電阻液體加熱裝置,其中該加熱裝置有一在最大電流和在最小非零電流之間的比率至少為250:1。
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