[发明专利]用于电阻性加热流体的装置

说明书

一种用于加热旱电流体的电阻性加热器具有安装在结构上的多个电极，所述电极之间具有空间。所述电极(4)选择性地连接到电源的极(38、40)，使得一些电极连接到所述极，其它电极与所述极保持绝缘。设置分流开关用于两个或多个所述被绝缘电极彼此连接。所述分流开关允许在具有相对少电极和空间的情形下形成大数量的不同连接方案，其具有通过空间中的流体的各个不同的旱电路径和在所述极之间的各个电阻。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月13日递交的美国临时专利申请No.62/458,201的申请日的权益，并且要求于2016年11月7日递交的美国临时专利申请No.62/418,493的权益，这两份美国临时专利申请通过参引而合并于本申请中。

技术领域

本申请涉及电阻性流体加热装置以及加热流体的方法。

背景技术

电阻性流体加热器可以用来加热导电流体，例如饮用水。这种加热器通常包括彼此间隔开的多个电极。电极与待加热的流体接触，使得流体填充相邻电极之间的空间。所述电极中的两个或更多个电极连接到电源，从而不同的电位被施加到所述电极中的不同电极。例如，在使用诸如可从家用电插头获得的正常交流市电来操作电阻性加热器的情况下，所述电极中的至少一个电极连接到承载交流电位的一个极，而至少一个其它电极连接到承载中性或接地极的相对极。电通过位于电极之间的至少一个空间中的流体流过电极之间，并且电能通过流体的电阻转换成热。

在这样的加热器中，期望控制电能转换为热的速率，(“加热速率”)，以实现被加热流体的期望温度。已经提出通过相对于彼此机械地移近电极，由此改变电极之间的电阻来改变加热速率。然而，这样的布置需要复杂的机械元件，包括暴露于流体的运动部件。此外，难以使这样的机械装置快速响应来处理快速变化的条件。例如，如果在“瞬时加热”布置中使用电阻性加热器来加热被供应到诸如淋浴喷头的管道装置的水，则水在所述装置使用的同时连续地通过加热器直接到达所述装置。如果使用者突然增加水的流速，如通过打开所述装置上的阀，则加热器应快速反应以增加加热速率，以便将供应到所述装置的水保持在基本上恒定的温度。

还提出了提供具有大量电极和电力开关的电阻性加热器，以将所述电极中的不同电极选择性地连接到电源的极。举例来说，电极阵列可安置成线性布置，电极之间具有空间。该阵列包括在阵列的末端处的两个电极以及在两个末端电极之间的多个中间电极。为了提供最小加热速率，所述两个末端电极连接到电源的相反的极，并且中间电极与所述极绝缘。电流从一个末端电极穿过第一空间中的流体到达最接近的一个中间电极，然后通过下一个空间中的流体到达下一个被绝缘电极等，直到电流到达最后的中间电极，并且从最后一个中间电极流到另一个末端电极为止。因此，所有空间内的流体在两个末端电极之间串联地电连接。该连接方案提供电源的极之间的高电阻和低加热速率。

对于最大加热速率，所有电极连接到所述极，使得每个电极与其下一个最近的相邻电极连接到相反的极。换言之，所述电极中的交替电极连接到热极和中性极。在这种情况下，每个空间中的流体直接连接在电源的极之间，与每个其它空间中的流体并联。所述连接方案提供了所述极之间的最小电阻。通过将电极的各种组合连接到电源的极可以实现中间加热速率。例如，在一种这样的连接方案中，中间电极中的两个连接到电源的相反的极，并且其余电极与电源的极相电绝缘。所连接的中间电极通过一些其它中间电极和一些空间彼此分开，使得仅一些空间中的流体在所述极之间串联连接。该连接方案提供了在所述极之间的电阻，该电阻大于最大加热速率方案中的电阻，但是小于最小加热速率方案中的电阻。对于具有给定导电率的流体，不同的连接方案将在所述极之间提供不同的电阻，并且因此提供不同的加热速率。因为具有给定连接方案的电阻随着导电率增加而减小，在本申请中使用这里称为“比电阻(specific res i stance)”的参数来表征具有由流体电连接的元件的电路或电路的一部分。所述比电阻是电路的电阻或电路的一部分的电阻与电路中的流体的电阻率之间的比率。