利用涡流的电极锅炉的加热装置 |
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| 申请号 | CN201480080485.8 | 申请日 | 2014-11-12 | 公开(公告)号 | CN107076457A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 表准; | 发明人 | 表准; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及利用 涡流 的 电极 锅炉 的加热装置。本发明能够利用电极在电极之间产生离子从而加热 水 ，本发明涉及通过使电极之间的截面积极大化来使水快速升温的利用了涡丝电极反应的电极锅炉的加热装置。在本发明中，为了使电极之间产生的离子的量增加，提出了能够增大与水 接触 的电极之间的截面积的结构，利用涡丝电极反应的电极锅炉的电极加热装置，由圆筒管形状的电极来构成水的流通路径，并使水沿着圆筒管旋转的同时流经由 电极形成 的流通路径，从而能够使电极之间的截面积(旋转截面积)极大化。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用涡流的电极锅炉的加热装置，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 利用涡流的电极锅炉的加热装置技术领域背景技术[0002] 通常，锅炉(Boiler)可以说是用于加热水并使加热的水通过水管循环来进行供暖的装置。根据加热水的加热源，可分为不同种类的锅炉。 [0003] 在此，在利用电的锅炉中，一般来说电锅炉类型是利用镍铬合金丝和被覆线来加热水的方式。这样的电锅炉，在将电能转换成热能时，可能发生能量损失，因此能效低，在长时间使用时，可能发生因电阻体的高温导致的氧化过程，即，异物被吸附到如镍铬合金丝和被覆线这样的加热体上，从而存在能效降低的问题。 [0004] 近年来，为了消除如上所述的电锅炉的缺点，采用在电极棒和电极棒之间使电流流过水中、从而直接加热水的电极锅炉，而不是通过加热加热源来加热水的间接的方式。 [0005] 电极锅炉是与电锅炉相比使用相同的电量来提供高热效率的锅炉装置，如上所述，并不采用在电锅炉中对加热介质进行加热来加热水的方式，而是采用通过电极棒使水中的化学成分经物理反应而被还原从而产生热量的、将水作为加热介质的锅炉装置。 [0006] 这样的电极锅炉是，在罐中排列两个以上的电极棒，并对电极棒提供电压以使电流在电极棒和电极棒之间流过，从而直接加热水罐内部的介质的方式，所述水罐内部的介质有两种方式：一种是介质由高浓度的电解质溶液构成，另一种是介质由水(当然，也可以包含少量电解质)构成。 [0009] 但是，这种以往的电锅炉的电极加热装置，电极直接浸泡在水罐内，因此与电锅炉相比，虽然提供高热效率，但是提高热效率是有限的。 发明内容[0010] 所要解决的技术问题 [0011] 在本发明中，为了使电极之间产生的离子的量增加，提出了能够增加与水接触的电极之间的截面积的结构，提供一种利用涡流的电极锅炉的加热装置，由圆筒管形状的电极来构成水的流通路径，并使水沿着圆筒管旋转的同时流经由电极形成的流通路径，从而能够使电极之间的截面积(旋转截面积)极大化。 [0012] 解决问题的方法 [0013] 本发明的利用涡流的电极锅炉的电极加热装置的构成如下： [0014] 以外筒为主体，从外筒向其内部构成至少一个内筒，并具有主体盖部和固定部，所述主体盖部覆盖并密封所述外筒，并且与被固定的各内筒电连接，所述固定部固定所述外筒和所述内筒，并包括注入并供应循环的供暖水的单元， [0015] 从与所述外筒构成第一次电极之间的截面积的内筒开始依次被所述固定部和所述主体盖部固定并密封，在与被固定并密封的一端相反的一端形成开放部，在中央最里侧的内筒被固定到主体盖部，使得供暖水被排出到外部，由此从所述固定部流入的水沿着内筒的开放部旋转并形成水的流通路径， [0016] 所述主体盖部和固定部具有连接有彼此不同的电极的电极端子，所述外筒到其内部的内筒交替具有彼此不同的电极，所述彼此不同的电极为阳极或阴极，[0017] 所述固定部被构成为和外筒、内筒以及与内筒连接的电极电绝缘，[0018] 通过沿着供暖水的流通路径构成的电极之间的截面积所产生的离子簇，使供暖水升温，所述流通路径由所述外筒和内筒构成。 [0019] 并且，还包括： [0020] 涡流产生单元，所述涡流产生单元使被注入到所述固定部的供暖水流入端的供暖水在沿着外筒和提供第一次电极之间的截面积的内筒旋转的旋转力增加； [0021] 气泡产生单元，所述气泡产生单元使被供应到所述固定部的供暖水产生气泡。 [0022] 发明效果 [0023] 根据如上所述的本发明，随着电极间之的截面积增大，产生更多数量的离子，由此能够以少的能量来使水更迅速地升温，通过产生涡流使其沿着圆筒形的电极移动，由此能够在以相同的电极长度构成的装置中，使电极之间的截面积极大化。 [0025] 图1是示出本发明的电极锅炉的电极加热装置的外观的立体图； [0026] 图2是本发明的电极加热装置的分解立体图； [0027] 图3是本发明的电极加热装置的剖视图； [0028] 图4是示出在本发明中水的旋转方向的图； [0029] 图5是示出本发明的电极加热装置的设置示例的图； [0030] 图6是示出本发明中的固定部的例子的立体图； [0031] 图7是示意性地示出在本发明中水的旋转方向的图； [0032] 图8是用于说明在本发明中旋转截面积的示意图； [0033] 图9是示出在本发明中离子产生状态的图； [0034] 图10是示出在本发明中气泡行进状态的图； [0035] 图11是示出本发明的电极加热装置的控制系统的实施例的图； [0036] 图12是示出本发明中的气泡产生单元的另一实施例的图； [0037] 图13是示出本发明中的气泡产生单元的另一实施例的剖视图； [0038] 图14是示出在本发明中使用了气泡产生单元的另一实施例的设置示例的图。 具体实施方式[0039] 参照附图1至11所示的实施例，说明本发明的电极锅炉的电极加热装置的构成和作用。 [0040] 本发明的电极锅炉的电极加热装置包括： [0041] 主体10，其为圆筒形的水罐管，并且连接有阴极； [0042] 阳极管20，其位于主体10的内部，其外周表面构成被注入的水的第一次接触面，其上部开放，从而提供被注入的水的流通路径，并且其与阳极连接； [0043] 出水管30，其位于阳极管20的中央，并且其外周表面提供其与阳极管20的内周表面作为水的接触面而发挥作用的水的流通路径，与所述阳极管20的开放部相反地，其下部被开放，以便水流入，并使得被加热的水排出到外部，并且其与阴极连接； [0044] 固定部40，其固定所述主体10和阳极管20，构成相对于外部密封的水桶，并具有用于从外部注入水的单元； [0045] 主体盖部50，其覆盖并密封被固定到所述固定部40的主体10的上部，在其中央固定所述出水管30，在其一侧连接阴极，其具有与主体10和出水管30电连接的阴极端子60和接地端子70； [0046] 旋转单元80，其位于所述出水管30的项端，并与用于将供暖水向供暖管道供应的供暖水供应管90连接，并使供暖水供应管90正反旋转，使得排出的供暖水左右旋转，从而将水快速供应到供暖管道侧； [0049] 并且，所述固定部40具有位于其中央并与阳极管20电连接且连接阳极的阳极端子120，以及覆盖并保护阳极端子120的盖130，并且包括： [0050] 注水部41，其位于固定部40的一侧，从泵110供应循环的供暖水； [0051] 涡流产生单元42，其朝向注水部41构成流入端并决定水的路径，使得被注入的水沿着阳极管20旋转并上升的旋转力增加；以及 [0052] 主体结合部43，主体10与其结合。 [0053] 如上所述的本发明的电极锅炉的电极加热装置的特征在于， [0054] (a).使得电极之间的截面积(旋转截面积)极大化，产生大量的离子，从而能够使水快速升温的结构， [0055] (b).在向加热器注入循环的水时，同时提供气泡，从而能够提高热效率。 [0056] 所述主体10由圆筒形的管构成，并通过固定部40被构成为密封的水罐管，上部被主体盖部50密封。 [0057] 所述主体盖部50和主体10被构成为电连接，通过位于所述主体盖部50的阴极端子60连接阴极。 [0058] 所述固定部40是密封固定所述主体10、并且将阳极管20固定到主体10的中央的单元，由绝缘材料构成，具有用于使主体10和阳极管20电绝缘的结构。 [0059] 所述固定部40使与阳极管20结合而固定阳极管20并与阳极管20电连接的阳极端子120露出到下端，以连接阳极。 [0060] 包括盖子130，用于将所述阳极端子120与外部隔绝。 [0061] 如图6所示，所述固定部40具有：注水部41，其位于固定部40的一侧，用于注入从供暖管道循环过来的水；涡流产生单元42，其与注水部41对置地设置并具有逐渐增加的倾斜度。 [0062] 所述注水部41被构成在固定部40的一侧部，因此，被注入的水与内部阳极管20碰撞，并由于流入的水的压力而旋转，从而沿着阳极管20旋转上升。 [0063] 所述涡流产生单元42其倾斜度从注水部41开始逐渐增加，并沿着阳极管20的外周表面形成，从而当从注水部41供应水时，沿着阳极管20的外周表面旋转的力进一步增加。 [0064] 即，当水沿着通过阳极管20以及出水管30形成的水的流通路径移动时，其旋转力有可能降低，因此，通过进一步提高旋转力来使得主体10和阳极管20、以及阳极管20和出水管30的截面积增加。 [0065] 在本发明中，将如上所述那样水旋转时产生的阳极管20和主体10的截面积定义为旋转截面积。 [0066] 所述出水管30是用于排出最终升温后的水的单元，设置并固定在所述主体盖部50的中央，作为阴极来发挥作用。 [0067] 因此，最外侧的主体10和最中央的出水管30为阴极，位于出水管30和主体10之间的阳极管20为阳极，由此构成水的流通路径，从而构成增加了截面积的结构，形成如上所述那样使水旋转以使得其截面积极大化的结构。 [0068] 所述出水管30的顶端连接有供暖水供应管90，所述供暖水供应管90通过旋转单元80连接。 [0069] 所述旋转单元80使供暖水供应管90正反旋转，从而能够快速输送排出的供暖水。 [0070] 所述泵110是使供暖管道的水循环并向所述固定部40的注水部41供应的单元。 [0071] 所述气泡产生单元100是用于在泵110内产生气泡并将气泡向固定部40内供应的单元。 [0072] 说明具有如上所述构成的本发明的电极锅炉的电极加热装置的动作和作用如下。 [0073] 供暖水通过泵110进行循环，在泵110上连接有气泡产生单元100，通过气泡产生单元100产生的气泡被供应到固定部40。 [0074] 所述固定部40的注水部41被构成在固定部40的一侧部，因此，被注入的水与内部阳极管20的边缘部碰撞，并沿着阳极管20旋转，通过被注入的水的压力而上升。 [0075] 此时，由于注水部41具有涡流产生单元42，因此，由注水部41注入的水通过涡流产生单元42获得更强的旋转力，从而沿着阳极管20旋转。 [0076] 如上所述，水如图4和图7所示的那样沿着阳极管20旋转并上升，若到达上部，则流入到阳极管20的内部，沿着出水管30旋转并向与所述方向相反的方向行进，在下端流入到出水管30并排出。 [0077] 此时，主体10和出水管30为阴极，阳极管20为阳极，因此，如图9所示，产生离子簇(ion cluster)，+离子和-离子交替产生。 [0078] 于是，水沿着阳极管20旋转的同时通过与主体10之间流动的电流升温，当流入到阳极管20的内部而沿着出水管30旋转时，水通过在阳极管20和出水管30之间流动的电流升温。 [0079] 在此，使水旋转的同时为了产生离子簇引导水循环，这是为了使电极之间的旋转截面积极大化。 [0080] 旋转截面积是电极之间的接触长度越长其旋转截面积越大，因此，可以利用下述的数学式1来设计本发明的加热装置。 [0081] 数学式1 [0082] ({(C-Bout)PL}+{(Bins-A)PL})n [0083] 所述数学式1是考虑以下情况来导出的数学式：不仅是随着水所经过的长度变长而电极之间的接触长度变长，还利用涡流来使水在电极之间的暴露长度变长。 [0084] 在此，参照图7以及图8，A是出水管30的内部空间(体积)，B是阳极管20的内部空间(体积)，C是主体10的内部空间(体积)，n是水的转数，P是向注水部41供应的水的压力，L是接触长度(主体的整个长度)。 [0085] 电极间的接触是由阳极管20的外部空间(Bout)和主体10的内部空间、以及出水管30的外部空间和阳极管20的内部空间(Bins)形成的水的路径空间，因此，在这些空间中，电极之间的暴露长度，根据水的压力和沿着阳极管20、出水管30旋转的转数而其长度不同，考虑这些可以设计构成电极的主体10、阳极管20、出水管30的孔径以及长度。 [0086] 在所述数学式1中，在水第一次流入时，从主体10的内部空间减去阳极管20的内部空间求出水所经过的空间(C-B)，在第二次，从阳极管20的内部空间减去出水管20的内部空间求出水所经过的空间(B-A)，对此分别应用水的压力P和接触长度L，求出水在第一次、第二次的路径空间中在电极之间的暴露长度，并应用转数n来求出水的暴露总长度。 [0087] 即，水在一边旋转一边行进时，在电极之间的暴露长度变长，其结果意味着能够增加旋转截面积，因此，通常将转数n设定为10，由此设计加热装置。 [0088] 如上所述，对于各接触的主体10的整个长度L、即主体10的长度适用所施加的压力，并根据水的转数来确定暴露长度，从而求出所要设计的电极之间的暴露长度，由此设计加热装置。 [0089] 并且，在气泡产生单元100中产生的气泡随着水沿流通路径旋转而行进，如图10所示，当到达出水管30时，逐渐减小，变成大量的小气泡。 [0090] 通常，当水一边旋转一边沿着流通路径行进时，在流通路径上产生气泡，为了产生更多的气泡来提高热效率，最初流入的气泡沿着流通路径一边旋转一边行进时由于温度上升和受到冲击而破裂，从而变成更多数量的气泡。 [0091] 在流通路径上，通过电极的电极之间的电流传递到气泡，形成气泡的水中的分子离子化为氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)，从而气泡分裂。(等离子电离化现象)[0092] 空气比水更快速升温，并且热损失少，因此，被包含在气泡中的空气能够快速升温，在相同大小的空间中，与包含在气泡中的空气的量相当的水的量减少，由于存在比水更快速升温的空气，因此，能够用相同的功率在短时间内使水升温。 [0093] 如上所述，通过出水管30排出的水被供应到供暖水供应管90，此时，供暖水供应管90通过旋转单元80被正反旋转，因此，在供暖水供应管90内迅速完成排水。 [0094] 图11示出本发明的电极锅炉的电极加热装置的实施例。 [0095] 根据控制器的控制，从高频波产生单元产生高频波，这样的高频波被供应给阳极管20，通过如上所述的作用，使水升温并通过供暖管道循环。 [0097] 众所周知的那样，可以构成各种各样的电极锅炉的控制系统，根据需要，可以实施如下的各种控制系统：通过控制泵以及气泡产生单元来调整水的压力、气泡量等，从而能够控制水的温度。 [0098] 另一方面，图12至图14示出在本发明中构成气泡产生单元的另一实施例。 [0099] 在所述固定部40的注水部41的任一侧构成用于产生气泡的副注水部44，并从泵110向所述注水部41、副注水部44供应水，由此构成气泡产生单元。 [0100] 这是将副注水部44的水与被注入到注水部41的水正交的方式供应，使得副注水部44的水与被注入到注水部41的水碰撞，从而产生气泡。 [0101] 所述副注水部44的内径与所述注水部41的内径相比小1/3，从而能够提供压力更高的水。 [0102] 这具有不需要另外构成气泡产生单元的优点。 |
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