[發(fā)明專利]流體加熱設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 91103676.8
• 申請(qǐng)日: 1991-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN1026150C
• 公開（公告）日: 1994-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅斯·J·H·沃克;帕特里克·S·波德格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 特蘭斯弗勒克斯集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): F24H1/10
• 分類號(hào): F24H1/10;H05B6/10
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊松齡

本發(fā)明涉及一種對(duì)流體（即液體或氣體）加熱的設(shè)備，特別涉及一種不需使用外露加熱元件或明火而能夠以高效對(duì)連續(xù)的流體流加熱的設(shè)備。

本發(fā)明的設(shè)備特別適用于商業(yè)或工業(yè)規(guī)模的水加熱，本文所敘述的也專對(duì)這方面的應(yīng)用。但是，應(yīng)當(dāng)理解這種設(shè)備并不僅限于這種應(yīng)用，而是也可以用于加熱各種各樣的流體。

目前，商業(yè)和工業(yè)規(guī)模的水加熱一般都使用批量加熱法，也就是裝在貯液箱內(nèi)的水由電熱元件或煤氣燃燒器予以加熱，然后留在貯液箱內(nèi)以備應(yīng)用。這種方法有若干缺點(diǎn)，貯液箱體積龐大，如果為了避免輸送管道的熱損耗，貯液箱必須安置在靠近使用的地方;如果熱水的使用率很低，則大量的能量就被不必要地消耗在保持大容量的水在高溫狀態(tài)上;或者如果水的使用率很高，則從貯液箱中供應(yīng)水就顯得不適合。為克服這些缺點(diǎn)，數(shù)種不同設(shè)計(jì)的“通流”。熱水器已經(jīng)應(yīng)市，但是所有這些到目前為止的設(shè)計(jì)都只能以比較低的流率供應(yīng)熱水，而且安置費(fèi)用很高。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種通流（即連續(xù)的）流體加熱器，這種加熱器的制造和安裝費(fèi)比較低，并且能夠有效地以較高的流率工作。

在大部分的的商業(yè)和住宅房屋中通用的是電網(wǎng)電力。如果這種電網(wǎng)電力（即頻率為50-60Hz的交流源）能被應(yīng)用而無(wú)需對(duì)其電源的種類或其頻率加以變更，則將大大地減少安裝和操作電流體加熱器的費(fèi)用。因此本發(fā)明的又一個(gè)目的就是提供一種能利用電網(wǎng)電力的流體加熱設(shè)備。

以前有過許多建議想利用一個(gè)變壓器來(lái)對(duì)流體，特別是水，予以加熱。

例如，在美國(guó)專利第1，458，634號(hào)（1923年授于Aluin????Waage）中公開了一種裝置，它具有一個(gè)共同的鐵芯，其上卷繞有一次和二次線圈。二次線圈是短路的，因而在二次線圈中的感應(yīng)電壓引起一個(gè)電流從二次線圈流過并對(duì)其加熱。這個(gè)二次線圈是管狀的，準(zhǔn)備加熱的水被安排從中流過。一次線圈也可以是管狀的。

像這種普通類型的加熱器在美國(guó)專利第4，602，140號(hào)和第4，791，262號(hào)中也有記載。

這種設(shè)計(jì)的一種變型公開在美國(guó)專利第1，656，518號(hào)中，其中，準(zhǔn)備加熱的流體流經(jīng)一個(gè)起短路二次線圈作用的箱形容器。

另一種變型公開在美國(guó)專利第2，181，274號(hào)中，其中準(zhǔn)備加熱的流體流經(jīng)變壓器的鐵芯;一次和二次線圈同心地圍繞著鐵芯，而二次線圈實(shí)際上是一個(gè)單圈的短路線匝。

又一種變型公開在美國(guó)專利第1，671，839其中的一次和二次線圈以及共同的鐵芯都可以是空心的，而準(zhǔn)備加熱的流體經(jīng)過鐵芯（隨意地）也經(jīng)過一次和二次線圈循環(huán)。二次線圈是短路的。

然而，在所有的上面提到的裝置中，變壓器都有一個(gè)鐵芯。

在電氣工程操作規(guī)程中一個(gè)確定已久的原則是，對(duì)于電源頻率裝置，只有在使用了變壓器鐵芯之后才能獲得有效的磁鏈。無(wú)鐵芯變壓器雖然早已為人們所知并且已應(yīng)用了許多年，但只能被用于高頻率的用途中（典型的是50kHz，也就是高出于電源頻率一千倍），因?yàn)樵诟哳l率應(yīng)用中，可以沒有鐵芯而獲得有效的磁鏈。

然而，本發(fā)明的設(shè)計(jì)卻具有意想不到和令人驚奇的優(yōu)點(diǎn)，那就是雖然本發(fā)明的裝置是無(wú)鐵芯的，但它卻能在電源頻率下以非常高的效率工作。

無(wú)鐵芯變壓器比有鐵芯變壓器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于不需要制造或裝配鐵芯，可節(jié)省很多成本。其次，無(wú)鐵芯變壓器通常展現(xiàn)出一種近直線型的磁化曲線，而與此對(duì)比，有鐵芯變壓器展現(xiàn)的是平穩(wěn)的磁化曲線。近直線型磁化曲線意味著變壓器可以有效地在一個(gè)很大的電壓范圍內(nèi)工作，因而是更加容易控制的，也就是說(shuō)，可能使電壓在很大范圍內(nèi)予以變化而不受曲線平穩(wěn)段的影響。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無(wú)鐵芯變壓器更容易冷卻，這是因?yàn)檫@里已沒有鐵芯來(lái)作為冷卻流體的障礙;因此，變壓器的效率就有了改善。

所有上面提到的這些裝置的另一特點(diǎn)是流體基本上只靠一種單一的方法予以加熱，也就是靠短路的二次線圈的熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。二次線圈通常是用低電阻材料制成的，因?yàn)檫@對(duì)于有效電力傳輸是必要的。但是，低電阻材料對(duì)于電阻加熱元件卻不是理想的材料，對(duì)于這種加熱元件最好還是用高電阻材料制造。

美國(guó)專利第4，471，191號(hào)公開了一種流體加熱器，它主要包括有一個(gè)無(wú)鐵芯變壓器;一個(gè)一次線圈圍繞著一個(gè)容器，容器的內(nèi)部由數(shù)個(gè)金屬圓筒體分割成幾部分，形成若干通道，準(zhǔn)備加熱的流體就從這些通道中流過。金屬環(huán)或螺旋形狀的二次線圈位于容器的內(nèi)部，與圓筒體相間隔開。