快速热水器.pdf

一种管线式水加热器，其使用用于电极(48、49)的导电聚合物结构。彼此相对的电极面积能够被改变，从而被加热的水的温度能够可变化地调节。热量不是由电极产生，而由水对它们之间所流过电流的电阻产生。虽然电极能够彼此相对移动，优选它们被固定，并且非导电的电流门板(47)可调节地放置在它们之间，以可变地调节相对面积的量。可以在加热器壳体的进口和出口处设置场阻隔物(46、53)，以防止来自加热器电极电流漏出，并且也可以在适当位置上提供非导电的接地滤网(43、57)用于辅助安全保护。

1.  一种用于快速热水器的电极，所述电极浸入待加热的水流中使用，在水中所述电极可能遭受水冲击力和磨损，并且为导电以用来加热位于该电极自身和一相对的类似电极之间的水，所述电极具有以下特征：低的电阻率、注射模制成形、以及包括由导电聚合物制成的主体，所述主体在暴露于受加热水的表面上没有金属。

2.  如权利要求1所述的电极，其中所述聚合物中掺有导电石墨。

3.  如权利要求1或2所述的电极，其中所述电极包括内部金属导体以及与所述导体导电和结构接触的外壳，所述导体具有用于连接在电路中的触头。

4.  如权利要求3所述的电极，其中所述触头包括可安装到水加热器结构上的柱，其穿过所述结构内的一孔并与所述结构形成密封。

5.  一种快速热水器，包括：
具有水进口和水出口的室；
位于所述室内的一对间隔开的、如权利要求1所述的电极，所述电极具有相对的表面；所述电极适于连接到电流源；
籍此所述电极之间流动的水由从一个电极到另一个电极流过所述水的电流加热。

6.  如权利要求5所述的水加热器，其中所述电极中的至少一个可相对于另一个移动，籍此可调节地改变彼此相对的所述表面的面积。

7.  如权利要求6所述的水加热器，其中所述表面是平行的。

8.  如权利要求7所述的水加热器，其中所述可移动表面是可线性移动的，同时板之间的间距保持恒定。

9.  如权利要求7所述的水加热器，其中所述可移动表面垂直地移向所述表面，改变它们之间的间距，但保持它们互相平行。

10.  如权利要求6所述的水加热器，其中所述电极是同轴圆筒体的片段，所述电极中的至少一个可相对于另一个旋转，以改变彼此相对的面积。

11.  如权利要求6所述的水加热器，其中所述表面是平行叶片，叶片可彼此相对旋转，籍此改变彼此相对的面积。

12.  如权利要求6所述的水加热器，其中一个电极是柱状物，且另一个是管状的，所述柱状物可在所述管状结构内轴向移动，以改变它们表面的相对面积。

13.  如权利要求5所述的水加热器，其中包括非导电材料制的主体的电流门放置在一对所述电极之间，在所述电流门和每个所述电极之间具有间距，所述电极和电流门安装为使得电极相互之间的直接暴露程度是可调节的，籍此可调节地改变它们之间的流场通路的长度以及它们之间的水路的电阻。

14.  如权利要求13所述的水加热器，其中所述电极是一组基本平行的板，相间地连接在电路中，并且所述电流门是插入相邻电极之间的平行板构成的类似梳子的结构，所述电流门被安装成相对于所述电极可调节地往复移动。

15.  如权利要求14所述的水加热器，其中连接到所述电流门上的杠杆从壳体外部是够得着的，以相对于所述电极移动所述电流门。

16.  如权利要求15所述的水加热器，其中所述杠杆相对于所述电流门的位置是可调节的。

17.  如权利要求5-16中任一项所述的水加热器，其中在进口和出口都设置有场阻隔物，所述场阻隔物包括具有相当大长度的水通道，以提供对泄漏电流的高电阻。

18.  如权利要求17所述的水加热器，其中所述水通道是蛇形的。

19.  如权利要求18所述的水加热器，其中所述水通道在平面板内是螺旋形的。

20.  如权利要求17所述的水加热器，其中包括导电塑料材料的环状结构的电流接地放置在所述进口或出口处并接地。

21.  如权利要求5-16中任一项所述的装置，其中提供第二室以接收来自所述第一室的加热后的水，籍此在流到电极的电流已经结束之后为加热后的水提供暂时的存储。

22.  如权利要求13所述的水加热器，其中，当室压由于下游用户设备开启而下降时，反向暴露于所述进口处及所述室内的压力的隔膜启动一开关，以供应电流到所述电极。

23.  如权利要求13所述的水加热器，其中所述电极为一组基本平行的板，相间地连接在电路内，并且所述电流门为由插入相邻电极之间的平行板构成的类似梳子结构，所述电流门安装成相对于所述电极可调节地往复移动；并且其中连接到所述电流门上的杠杆从壳体外部是够得着的，以相对于所述电极移动所述电流门；并且其中所述杠杆相对于所述电流门的位置是可调节的；并且其中在所述进口和出口处都放置场阻隔物，所述场阻隔物包括具有相当大长度的水通道，以提供对电泄漏电流的高电阻；并且其中所述水通道在平面板内是螺旋形的；并且其中包括导电塑料材料的环状结构的电流接地设置在所述进口或出口处并接地；并且其中提供第二室以接收来自所述第一室的加热后的水，在流到电极的电流已经结束之后为加热后的水提供暂时的存储；并且其中当室压由于下游用户设备开启而下降时，反向暴露于所述进口处及所述室内的压力的隔膜启动一开关，以供应电流到所述电极。

24.  一种水加热器，其中提供第二室以接收来自所述第一室的加热后的水，在流到电极的电流已经结束之后为加热后的水提供暂时的存储。

快速热水器
技术领域
一种快速热水器，其加热在两浸入电极之间流过的水。
背景技术
本发明涉及这种类型的水加热器，其加热在两个电极之间流过的水，而不是通过提供由水进行接触的热元件来进行加热。在本发明中，当水处在两个电极之间时，水由流经过水的电流进行加热。
所谓的“即时”水加热器不同于传统的水加热器，其缺少用于储存热水的储存容器。作为为了将来的使用而加热和储存水的替代，快速热水器接收冷水或凉水、对其加热并将其即刻直接传送到用户点。这种加热器最通常用于水槽龙头、淋浴器和浴盆，尽管它们能够用于需要热水的其它任何用途。
它们能够距离使用点很近放置是它们的优点之一。例如在热水从中心水源到达之前，不需要将长度很长的管道中的冷水清空。而且，与提供远程容器或者提供长管道从中心水源传送热水到远程使用地点相比，更易于架设至远程加热器的电路。
众所周知，军团病是长时间储存在中温的水造成的。根本没有存储水则显著减小这种病的风险。
已知的快速热水器确实具有主要的缺点，包括短的产品寿命、短的使用期限、易于被水损坏、中等的流速、高能量消耗、以及金属离子释放到水中。
而且现有快速热水器的另一个缺点在于它们不能适应由水流预定用途决定的变化的输入电压和电流强度。经常听到抱怨从许多不同型号中购买了错误的快速热水器。用于多个变量地必要的宽范围对于许多顾客来说太让人困惑，这些变量诸如电压和电路短路电流强度以及加仑的服务流动。
现有快速热水器的另一个缺点是它们经常由于水冲击、水管道中的空气或者电流超载而烧掉或烧坏线圈。这些造成有电压的断掉线圈端部与水直接接触的危险。然后电流直接流入水中。歧管连接到地上并具有接地线腐蚀，并且在使用中，在腐蚀的歧管或者烧坏线圈将全部电流释放到水中及到龙头上或者其它管子附件上之前，对于用户危险来说仅仅是一个时间问题。
根据一方面，本发明提供一种快速热水器，它的能量消耗低于已知的传统类型，并且它的寿命更长，不需要频繁的服务。
根据另一方面，本发明提供一种水加热器，它的输出温度容易调节，并且它是电安全的。
而且根据另一方面，本发明提供用于快速热水器的电极，这些电极抗磨损和腐蚀，并且在热特征方面比金属导体更类似热绝缘体。
在另一方面，本发明提供具有耐腐蚀的接地滤网的快速热水器，而不是传统的金属接地滤网或接地歧管。
依旧在另一方面，本发明提供一种适应于十分大范围的可用输入电压和水流的水加热器，仅仅通过两个简单的装置调节。
还是在另一方面，本发明通过在水加热器进口和出口都引入耐腐蚀的场阻隔物(field obstructor)，防止了电击危险。这些场阻隔物消除了从水加热器电极漏出的危险泄漏电流。
依旧在另一方面，本发明在水加热器进口和出口处设置由导电聚合物制成的不腐蚀的接地滤网，进一步消除系统中由于腐蚀或者破损造成的不可避免的电击可能性。
还是在另一方面，本发明通过消除整个系统中所有液体与金属的接触，寻求消除腐蚀并延长水加热器的寿命，从而消除电解腐蚀、电镀腐蚀和所有其它形式的腐蚀。附带地提供了金属离子不进入热水供应的优点。
发明内容
根据本发明的快速热水器包括具有进口和出口的加热室。待加热的水通过进口进入该室，并在加热后通过出口流出到使用点。
一对分开的电极安装在该室内，被设置和安置为使得合适比例的水在它们之间流过，以便被从一个电极流过水到另一个电极的电流加热。
被加热水的温度是独立于流速的。它能够通过调节布置在电极之间的电流幅度流量控制设备(此处通常称为“电流门(current gate)”)进行调整。该电流门调节电极相对面积的量。调节电极之间的间距或者相互之间相对移动也能够或者替代地调整达到的水温。
根据本发明，电极主要由导电聚合物树脂制成，并且它们的暴露表面特定地由导电聚合物树脂制成。根据本发明的优选但非必须的特征，该聚合物带有有石墨或者结合了碳纤维的石墨，以减小材料的大部分电阻并为电极提供合适的导电率。
本发明的上述和其它特征将会从下面的详细描述和附图中得到完全理解，其中附图为：
图1是示出现有技术的水加热器的示意图；
图2是示出根据本发明无容器的水加热器实施例的示意图，该水加热器是一个采用人工温度控制的重力出水加热器；
图3是示出图2中所示的实施例变体的示意图，其中使用自动温度控制；
图4是图2中所示基本示意图的实施例的立体图；
图5是图4的实施例的截面图；
图6是图4的实施例的剖视图，其中电极被移动；
图7是图4所示实施例的分解图，其中电盖被移去；
图8是图3所示基本结构的实施例的立体图；
图9是沿图8中线9-9的剖视图；
图10是在另一调节位置类似于图9的剖视图；
图11是图8所示结构的分解图；
图12是本发明的一个电极的立体图，在所述电极上连有一根导线；
图13是图12所示电极的剖面图；
图14、15、16、17、18、19、20和21示出其它有用的电极构造；
图22是一立体图，示出在图10实施例中使用的场阻隔物的一侧；
图23类似于图22，示出相同场阻隔物的另一侧；
图24是图22的场阻隔物的立体分解图；以及
图25是沿图24中线25-25的横截面。
虽然本发明试图制造一些用于有效加热及用于调整和选择温度的物理装置，但本发明的主要优点来自于它们都使用的独特电极。
现有技术的快速热水器的基本方案在图1中示出。它的壳体20具有由孔23相连接的室21、22，并具有水进口28和水出口29。室24、25由弹性隔膜26分隔开。室24和21以及室25和22分别由横截面充分大于孔23的水路相连接。金属进口和出口歧管27连接到进口28和出口29上，并与地39电连接。
杠杆30穿过防水垫圈31。弹簧32偏压杠杆30，使之抵靠隔膜26。安装开关33以来接收杠杆30在所示方向上的运动。
电阻丝加热器线圈34、35安装在室22内。引线36、37通过开关33连接到各个线圈34、35，并连接到电流电源38。待加热的水由箭头所示方向进入进口28，而加热后的水从出口29流出，从出口29连接到使用点例如龙头。安装的快速热水器在进口28处被加以管路压力。当加热器不使用时，隔膜26两侧的压力相等。
当使用点例如龙头被打开时，水流过室21、孔23和室22。移动的流体在孔23处被约束。这使室22、25内的压力下降，从而在箭头所示方向上移动隔膜26。杠杆30作用于开关33以闭合电路并供应电流到加热器线圈34、35。在电流流过加热器线圈的同时，流过室22的水用于电流流动和线圈电阻而被加热。这加热线圈，并且水与线圈的直接接触加热水。出口处的水温由电能和水流的总组合来进行限定。
本发明的改进和简化方案在图2中示出。主壳体40由非导电材料制成。其具有带水进口42的室41。由导电聚合物制成的接地滤网43具有多个穿过它的孔44。它连接到进口42上并与地45电连接。
非导电聚合物场阻隔物46设置在室41和进口42之间。由非导电聚合物制成的可调节电流门47设置在相对的电极48、49之间。所述电极由导电聚合物制成或者至少其表面由导电聚合物制成。
连接杆50连接到电流门47上。枢轴销51连接到连接杆50上。有一臂连接到调节旋钮52上，而枢轴销51穿过该臂端部的槽。加热水混合贮水槽壳体54具有室55和出口56。场阻隔物53设置在室41和室55之间。由导电聚合物制成的并有多个孔穿过的接地滤网57连接到出口56并与地45电连接。
电引线59、60连接到各个电极48、49并连接到电流61的电源。在运转中，水加热器的进口连接到上游阀用于接通和关断水路，而其出口连接到下游管口或淋浴头。该水加热器被安装为进口在上、出口在下，使得作用于水的重力会在每次使用结束时清空室41。
水通过接地滤网44进入，并通过进口42。随后经过场阻隔物46并在电极48、49之间通过，从而注满室41。在相对电极48和49之间通过的水像开关一样起作用，完成电路。水以其自身电阻的方式被加热。加热后的水穿过场阻隔物53进入热水混合贮水槽室55，并通过接地滤网57内的多个孔58流出。
加热水混合贮水槽55的容水量等于或大于室41的容水量，用于收集从室41流出的加热后的水，这些水由于当上游阀被关闭时压力消失而以较低流速流出。这些水，这些室41内剩余的水将被加热到比理想使用温度更高的温度。它会在压力流动停止后缓慢流出。
使用中，水温通过旋转调节旋钮52调节。旋转该旋钮移动电流门47以便暴露更多或更少的电极48、49彼此直接暴露的面。由水汲取的电流通过电极48、49的暴露面也即相对表面的量而进行可变调节。在相对面最大时水被加热到最高温度，而在相对面最小时水被加热到最低温度。旋钮52用于将输出的水调节到两个极端之间的所需温度。
完善前面实施例特征的本发明的进一步实施例在图3中示出，其增加卷曲隔膜、节流螺栓、开关和用于调节所示电流门的装置。
参考图3，主壳体60由非导电材料制成。它形成带有水进口62的室61。由导电聚合物制成并有多个孔64穿过的接地滤网63连接到进口62并与地65电连接。场阻隔物66设置在电极68、69之间。所述电极由导电聚合物制成。开关73连接到壳体60上。引线71、72通过开关73连接到各个电极68、69并连接到电流电源74。
连接杆75的一端连接到电流门67上。该杆的相对端连接到活塞76上。它保持卷曲隔膜77抵靠活塞76的面。连接到连接杆75的枢轴销78穿过位于枢轴板79的臂端部的槽。枢轴板79由螺栓80可调节地连接到开关凸轮板81上。弹簧82设置在壳体60之间，在与箭头所示相反的旋转方向上偏压枢轴板79。
松开螺栓80以调节在枢轴板79和开关凸轮板81之间的开关启动设定点关系。当开关73被启动时，电流门67的这种调节改变电极68、69相对的面互相暴露的量。当开关73处在关闭位置时，如图所示，在枢轴板79(其连接到连接杆75上)、电流门67、隔膜77和活塞76被调节的同时，开关凸轮板81和开关73的关系保持它们的相对位置。这种调节用于将来自电源74的输入电压与在电极68，69的暴露面之间流动的水所汲取的电流相匹配。
由非导电材料制成的隔膜壳体83具有带水出口85的室84。由导电聚合物制成的并有多个孔87穿过的接地滤网86连接到出口85上并与地65电连接。非导电聚合物场阻隔物88布置在室84和出口85之间。将室61连接到室84的水路由节流螺栓89可调节地约束。
在运转中，待加热的水通过接地滤网63进入，通过场阻隔物66并在电极68、69之间通过，从而注满室61。加热后的水流过节流螺栓89并进入室84，然后通过场阻隔物88和接地滤网86。从接地滤网86水流到使用地点例如龙头。
移动的水通过节流螺栓89进行约束。这在室84内强加压力下降，从而卷曲隔膜77在箭头所示方向上移动。注意对枢轴板79和它的连接件进行偏压的弹簧82。室84内的压力下降与相连接的使用点的可变水流速度成比例，其中该使用点可能是龙头。当在龙头处的水流增加时，室84内的压力逐渐地下降，并且隔膜及其相连接件在箭头方向上移动。在隔膜77相对侧的压力差值由弹簧82成比例地偏压。弹簧82用来通过相对于所述压力下降动态地调整电流门67，以调整电极面68，69的补偿暴露，籍此提供一种即使对于变化的流速也流出恒定温升的水的装置。
电流以水路通过场阻隔物66、88适当长度的方式包含在室61、84内。通过与地65相连接的进口和出口接地滤网63、86，经由障碍物66、88漏出的低的泄漏电流进一步得到消除，使得该装置安全。图22-25示出场阻隔物66(场阻隔物88类似地形成)，并具有后面描述的相当大长度的螺旋路径。这个长度提供的水流中的电阻足以将电流泄漏减小到可忽略的值。如果提供足够的场阻隔物，接地滤网63和86事实上能够省略。
图4是图2中所示结构的更细化实施例的轴测图。它示出电进口100、端帽电盖101、主壳体电盖102、温度控制旋钮103、加热水混合贮水槽104、进口105和出口106。这些零件显示被适当地称为“重力出水加热器”的实施例的基本外形。在运转中，该装置将处在图4所示的竖直状态，并且进口105在出口106之上。它的运转与图2中所描述的相同。
图5示出电极120、121，所述电极被定位为在它们之间接收电流门122。示出完全拉出状态的电流门122，在此状态允许电极120、121相对面的最大暴露。在该位置，电极汲取最大量的电流，其结果是水流将最热。在所示箭头方向旋转旋钮123将通过杠杆124在所示箭头方向在电极120、121的叶片之间推动电流门。这将产生低温度的加热水。
可以观察到所提供的电极及电流门作为成组的平行板，因此电流门的叶片与电极交错。注意电流门的叶片是整体模制的并具有可调节的底座122a，并且适当地连接到引线的电极固定到非导电壳体上。
图6示出图5的实施例的横截面图，其中电流门122完全插入在电极120、121之间，遮蔽电极相对面的直接暴露。在该位置，电极引起最小量的电流。结果是水流将处在最冷。在所示箭头方向旋转旋钮123将在所示箭头方向推动电流门，以使电极互相暴露的面更大。这将产生加热到更高温度的水。
图7示出图4的实施例，其中暴露了它的电线接头。接头130是线132、133的连接点，以电连接到内部安装的电极。在内部电极内模制的接线柱以示出的方式伸出注射模制端帽131，以易于成型和水密封。其重要性将在电极构造的描述中变得明显。注意在将暴露于水的电极表面上没有金属。
图8是图3中实施例的更细化的轴测视图，示出电入口160、端帽电盖161、主壳体电盖162、卷曲隔膜壳体163、以及进口164和出口165。这些零件示出此处适当地称为“自动控制水加热器”的实施例的基本外形。
图9示出图8实施例的横截面图，其使用卷曲隔膜壳体180和活塞181，它们以与图3实施例所描述的方式一样作用于电流门。
图10示出图8实施例的横截面图，其中，当下游龙头打开时，作为室181内压力下降的结果，卷曲隔膜180展开到它的伸展位置。节流螺栓182设置在隔膜壳体内的水路内，并由端丝板184保持在适当位置。节流螺栓182具有与隔膜壳体186内的锥形相匹配的锥形端185。这允许节流螺栓182的高精度的调节。该螺栓的作用已经在上面图3的实施例中完全描述。
图11示出图8的实施例，其中暴露的电线接头191作为电线192，193的连接点，以电连接到内部安装的电极。在内部电极内模制的接线柱以示出的方式伸出注射模制端帽194，以易于成型和水密封。电开关195置于电路内，其作用在图3实施例中完全描述。
图12示出一个电极210的立体图，其上连有一根电线211。它包括用于接收如图13所示的水密封O形圈213的槽212。
图13是导电树脂电极210和插入物215的横截面图。该插入物具有螺纹，以接收美国保险商实验室(Underwriters Laboratories)所要求的终端连接螺栓214。所有电连接必须连接至金属而不是塑料这一重要要求通过利用所述导电弹性材料的接收模制金属插入物的能力来满足。
用于密封的O形圈213放置在槽212内(图12)。它模制在所述电极内。该树脂可以是热固性的，但通常是热塑性塑料。用于本发明的这些树脂的优点是它们的耐腐蚀性、很低的电阻、以及对水冲击物理破坏的抗性。这些树脂也具有可注射成型的优点，以便通过模制来接收插入物。
如同下面所更完全地描述的，电极不仅必须是非金属的，也必须具有很低的电阻率。对于这些特征，特别是当需要诸如对磨损和物理冲击例如水冲击具有抗性之类的结构性能时，人们通常不会注意塑料。在最近的几年，已经发明具有这些性能的有机塑料材料。
在电极必须具有基本的物理支撑和用于电路的金属连接的同时，现在能够提供由塑料材料适当覆盖的具有所需性能的电极。在这一点上，2001年4月17日公告的美国专利No.6,217,800由于示出这样一种塑料材料，故而在此引入其全文。对于该材料的完整细节，应当参考该专利本身。概括地可以解释为在适当的树脂内结合了特定处理的石墨，导致实际的但是适当低的电阻率。
1999年3月16日公告的美国专利No.5,882,570由于公开了另一种导电树脂，在此也进行参考并引入其全文，该文献是较次要的但有用的。在该专利中，金属部件结合在石墨内。这把表面的水暴露于金属，但是在所述金属(在该情况下为镍)溶解，至少在其表面附近溶解的情况下，可制造一种较少益处但是依然有用的电极。
注意通过电极的电流在电极自身中产生的热量很低。因为快速热水器多数是间断性地使用，进入电极自身的热量通常失去，而不是交换到正被加热的水直接使用。相反电极残余热量将加热留在加热器内的水。具有适当低的电阻率(这在快速热水器中不是传统的)，热效应处在水自身中，而不是如现有技术一样在加热元件例如电阻线圈内。加热元件不是热量的储存器。
合适的材料不限于上面的实例：任何具有足够低的电阻率和足够耐用性的可塑聚合物(带有或未带有导电材料)均满足。
该塑料材料能抵抗水冲击的强力，这种强力会破坏传统线圈加热元件。另外，它们的可塑性使得制成可用的形状以调整水温，这些形状是几乎不能由金属制成的。
图2和3所示的基本构造适用于许多装置。然而，虽然优点是这些板易于制造和安装，但是缺点是水流相对平稳。当有电极形状的更宽选择时，湍流以及更多紧凑的构造也是潜在可行的。
使用平行板电极的温度调节在图14中示出。在该实例中，电极240和241在箭头所示方向上以平面关系移动，以调节相对面积的量并将它们相互之间朝向和远离移动。
使用平行板电极的温度调节也在图15中示出。电极242和243在由箭头所示方向上以线性关系移动，以调节相对面积的量并将它们彼此共线和平行移动。
图16示出使用一个具有多个孔244的电极和一个包括多个相应的棒245的第二电极的温度调节。在该装置中，电极如箭头所示以线性关系移动，从而调节它们之间相对面积的量。
图17示出一对电极246、247，其形成蛇形水路从而压缩它们的相对表面，形成更紧凑的构造。这些电极如箭头所示以线性关系移动。
图18示出使用模制成型柱250的一对电极248，249，使得通过及在柱之间的水流沿着更湍流的路径。
图19示出一对圆柱形电极251、252的片段，该圆柱形电极251、252由可围绕公共轴253彼此相对旋转从而调节相对面积量的圆柱体线性片段形成。为了相同的目的，它们也能够彼此相对轴向移动。
图20示出一对蝴蝶轮电极254、255，其可旋转地安装在公共轴256上以调节相对面积的大小。
图21示出可沿着它们的公共轴259相对移动的两个圆柱形电极257、258，以调节相对面积的大小。
在这些布置中，不使用单独的电流门。电流门在固定电极之间移动。在这些可替换方案中，一个电极移动或两个电极都移动。在每种情况下都利用了塑料电极的益处。
具有各自优点的可能构造这种广泛集合之所以是可获得的，是因为电极的独特特性。除了构造优点外，该新颖的电极有其自身优点，例如冲击抗性、低的导电率和不溶性。
可以观察到，由于导电聚合物具有这种低电阻，它基本上根本不发热。相反，作为电流通过的结果，热量几乎完全在水中产生。
图22示出由两部分制成的场阻隔物66：在每侧具有平表面的板270，和一相对板271，所述两块板被设置为两块板的相对面互相挤压。水进口孔272用于允许水进入两块板270、271之间。
图23是板270、271旋转后的视图，示出了出水孔273。
图24示出分开的板270和271，露出螺旋沟槽274，该螺旋沟槽274在与板270的进孔272对齐的点275处开始，并引出于点274以及图23的出孔273。该沟槽具有一长度和横截面，并形成场阻隔物的路径。
图25是板271的横截面视图，示出螺旋沟槽的深度和相对的横截面。该螺旋沟槽274在形状上并非必须是螺旋形的。蛇形路径或者类似迷宫的设计都可以采用。该沟槽的长度基于水的电阻、沟槽的横截面面积和路径长度。在每种情况下，高电阻的水的加长路径减小任何泄漏电流。场阻隔物88在构造上类似于场阻隔物66。
因为在优选实施例中电极能够被固定在适当位置上，因此在这些装置中没有存在“热点”的风险。事实上电流门内的板能够是不平行的，因为它们是非导电的。它们的仅有功能是通过使流场线沿着不同长度的路径来调节电流。
公知从一个电极到另一个电极的流场线不能被切断。最终它们会在电极之间全部通过。然而，在本发明的所有实施例中，这些路径的长度能够改变。路径越长，沿着特定路径会有更大的电流电阻及更少的电流。因此，较长路径的加热作用比较短路径中低。这正是为什么当电流门在板之间完全插入时，在水路内会有更大的电阻的原因。然后较小电流通过水并产生较凉的水。
当没有电流门的电极彼此相对移动时，流场通路的长度依旧改变，并产生相同作用。
处在加热器端部的场阻隔物用于增加电流电阻。这极大减小会最终到达物理地的任何泄漏电流，通常不必需要接地。
通过在每端提供长的水路，例如横截面相对小的卷绕或蛇形流通路径，在水中提供足够长的路径，使得不会有危险电流漏出。已经发现长度大约为30英寸且具有1/8横截面直径的路径将会合适地绝缘采用110伏特电流的加热器，并且可在水槽龙头上安全使用。为此目的类似螺旋形的通道在图22-25中示出。
本发明并不由附图所示出的及在说明书中所描述的实施例限制，给出这些实施例作为举例而不作为限制，本发明仅仅根据所附加的权利要求的范围来限定。