本發(fā)明涉及電極鍋爐，更具體地說，涉及利用渦流的電極鍋爐的電極加熱裝置，利用電極在電極之間產(chǎn)生離子來對(duì)水進(jìn)行加熱時(shí)，使電極之間的截面積極大化，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)加熱水。

背景技術(shù)：

通常，鍋爐(boiler)可以說是用于加熱水并使加熱的水通過水管循環(huán)來進(jìn)行供暖的裝置。根據(jù)加熱水的加熱源，可分為不同種類的鍋爐。

在此，在利用電的鍋爐中，一般來說電鍋爐類型是利用鎳鉻合金絲和被覆線來加熱水的方式。這樣的電鍋爐，在將電能轉(zhuǎn)換成熱能時(shí)，可能發(fā)生能量損失，因此能效低，在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，可能發(fā)生因電阻體的高溫導(dǎo)致的氧化過程，即，異物被吸附到如鎳鉻合金絲和被覆線這樣的加熱體上，從而存在能效降低的問題。

近年來，為了消除如上所述的電鍋爐的缺點(diǎn)，采用在電極棒和電極棒之間使電流流過水中、從而直接加熱水的電極鍋爐，而不是通過加熱加熱源來加熱水的間接的方式。

電極鍋爐是與電鍋爐相比使用相同的電量來提供高熱效率的鍋爐裝置，如上所述，并不采用在電鍋爐中對(duì)加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱來加熱水的方式，而是采用通過電極棒使水中的化學(xué)成分經(jīng)物理反應(yīng)而被還原從而產(chǎn)生熱量的、將水作為加熱介質(zhì)的鍋爐裝置。

這樣的電極鍋爐是，在罐中排列兩個(gè)以上的電極棒，并對(duì)電極棒提供電壓以使電流在電極棒和電極棒之間流過，從而直接加熱水罐內(nèi)部的介質(zhì)的方式，所述水罐內(nèi)部的介質(zhì)有兩種方式：一種是介質(zhì)由高濃度的電解質(zhì)溶液構(gòu)成，另一種是介質(zhì)由水(當(dāng)然，也可以包含少量電解質(zhì))構(gòu)成。

本申請(qǐng)的發(fā)明人曾在韓國專利授權(quán)公報(bào)為第10-1249468號(hào)的″電極鍋爐的電極棒結(jié)構(gòu)″中對(duì)如上所述的電極鍋爐的電極棒結(jié)構(gòu)進(jìn)行過改進(jìn)。

這種以往的電極棒結(jié)構(gòu)解決了水罐內(nèi)的水被加熱而溫度上升時(shí)的內(nèi)部壓力引起的問題，并試圖利用熱管(heatpipe)來提高熱效率。

但是，這種以往的電鍋爐的電極加熱裝置，電極直接浸泡在水罐內(nèi)，因此與電鍋爐相比，雖然提供高熱效率，但是提高熱效率是有限的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題

在本發(fā)明中，為了使電極之間產(chǎn)生的離子的量增加，提出了能夠增加與水接觸的電極之間的截面積的結(jié)構(gòu)，提供一種利用渦流的電極鍋爐的加熱裝置，由圓筒管形狀的電極來構(gòu)成水的流通路徑，并使水沿著圓筒管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)流經(jīng)由電極形成的流通路徑，從而能夠使電極之間的截面積(旋轉(zhuǎn)截面積)極大化。

解決問題的方法

本發(fā)明的利用渦流的電極鍋爐的電極加熱裝置的構(gòu)成如下：

以外筒為主體，從外筒向其內(nèi)部構(gòu)成至少一個(gè)內(nèi)筒，并具有主體蓋部和固定部，所述主體蓋部覆蓋并密封所述外筒，并且與被固定的各內(nèi)筒電連接，所述固定部固定所述外筒和所述內(nèi)筒，并包括注入并供應(yīng)循環(huán)的供暖水的單元，

從與所述外筒構(gòu)成第一次電極之間的截面積的內(nèi)筒開始依次被所述固定部和所述主體蓋部固定并密封，在與被固定并密封的一端相反的一端形成開放部，在中央最里側(cè)的內(nèi)筒被固定到主體蓋部，使得供暖水被排出到外部，由此從所述固定部流入的水沿著內(nèi)筒的開放部旋轉(zhuǎn)并形成水的流通路徑，

所述主體蓋部和固定部具有連接有彼此不同的電極的電極端子，所述外筒到其內(nèi)部的內(nèi)筒交替具有彼此不同的電極，所述彼此不同的電極為陽極或陰極，

所述固定部被構(gòu)成為和外筒、內(nèi)筒以及與內(nèi)筒連接的電極電絕緣，

通過沿著供暖水的流通路徑構(gòu)成的電極之間的截面積所產(chǎn)生的離子簇，使供暖水升溫，所述流通路徑由所述外筒和內(nèi)筒構(gòu)成。

并且，還包括：

渦流產(chǎn)生單元，所述渦流產(chǎn)生單元使被注入到所述固定部的供暖水流入端的供暖水在沿著外筒和提供第一次電極之間的截面積的內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力增加；

氣泡產(chǎn)生單元，所述氣泡產(chǎn)生單元使被供應(yīng)到所述固定部的供暖水產(chǎn)生氣泡。

發(fā)明效果

根據(jù)如上所述的本發(fā)明，隨著電極間之的截面積增大，產(chǎn)生更多數(shù)量的離子，由此能夠以少的能量來使水更迅速地升溫，通過產(chǎn)生渦流使其沿著圓筒形的電極移動(dòng)，由此能夠在以相同的電極長(zhǎng)度構(gòu)成的裝置中，使電極之間的截面積極大化。

另外，通過供應(yīng)氣泡，能夠使水更迅速地升溫。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的電極鍋爐的電極加熱裝置的外觀的立體圖；

圖2是本發(fā)明的電極加熱裝置的分解立體圖；

圖3是本發(fā)明的電極加熱裝置的剖視圖；

圖4是示出在本發(fā)明中水的旋轉(zhuǎn)方向的圖；

圖5是示出本發(fā)明的電極加熱裝置的設(shè)置示例的圖；

圖6是示出本發(fā)明中的固定部的例子的立體圖；

圖7是示意性地示出在本發(fā)明中水的旋轉(zhuǎn)方向的圖；

圖8是用于說明在本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)截面積的示意圖；

圖9是示出在本發(fā)明中離子產(chǎn)生狀態(tài)的圖；

圖10是示出在本發(fā)明中氣泡行進(jìn)狀態(tài)的圖；

圖11是示出本發(fā)明的電極加熱裝置的控制系統(tǒng)的實(shí)施例的圖；

圖12是示出本發(fā)明中的氣泡產(chǎn)生單元的另一實(shí)施例的圖；

圖13是示出本發(fā)明中的氣泡產(chǎn)生單元的另一實(shí)施例的剖視圖；

圖14是示出在本發(fā)明中使用了氣泡產(chǎn)生單元的另一實(shí)施例的設(shè)置示例的圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖1至11所示的實(shí)施例，說明本發(fā)明的電極鍋爐的電極加熱裝置的構(gòu)成和作用。

本發(fā)明的電極鍋爐的電極加熱裝置包括：

主體10，其為圓筒形的水罐管，并且連接有陰極；

陽極管20，其位于主體10的內(nèi)部，其外周表面構(gòu)成被注入的水的第一次接觸面，其上部開放，從而提供被注入的水的流通路徑，并且其與陽極連接；

出水管30，其位于陽極管20的中央，并且其外周表面提供其與陽極管20的內(nèi)周表面作為水的接觸面而發(fā)揮作用的水的流通路徑，與所述陽極管20的開放部相反地，其下部被開放，以便水流入，并使得被加熱的水排出到外部，并且其與陰極連接；

固定部40，其固定所述主體10和陽極管20，構(gòu)成相對(duì)于外部密封的水桶，并具有用于從外部注入水的單元；

主體蓋部50，其覆蓋并密封被固定到所述固定部40的主體10的上部，在其中央固定所述出水管30，在其一側(cè)連接陰極，其具有與主體10和出水管30電連接的陰極端子60和接地端子70；

旋轉(zhuǎn)單元80，其位于所述出水管30的項(xiàng)端，并與用于將供暖水向供暖管道供應(yīng)的供暖水供應(yīng)管90連接，并使供暖水供應(yīng)管90正反旋轉(zhuǎn)，使得排出的供暖水左右旋轉(zhuǎn)，從而將水快速供應(yīng)到供暖管道側(cè)；

氣泡產(chǎn)生單元100，其使通過泵110循環(huán)的供暖水產(chǎn)生氣泡；以及

泵110，其與供暖管道連接，并通過固定部40使供暖水循環(huán)。

并且，所述固定部40具有位于其中央并與陽極管20電連接且連接陽極的陽極端子120，以及覆蓋并保護(hù)陽極端子120的蓋130，并且包括：

注水部41，其位于固定部40的一側(cè)，從泵110供應(yīng)循環(huán)的供暖水；

渦流產(chǎn)生單元42，其朝向注水部41構(gòu)成流入端并決定水的路徑，使得被注入的水沿著陽極管20旋轉(zhuǎn)并上升的旋轉(zhuǎn)力增加；以及

主體結(jié)合部43，主體10與其結(jié)合。

如上所述的本發(fā)明的電極鍋爐的電極加熱裝置的特征在于，

(a).使得電極之間的截面積(旋轉(zhuǎn)截面積)極大化，產(chǎn)生大量的離子，從而能夠使水快速升溫的結(jié)構(gòu)，

(b).在向加熱器注入循環(huán)的水時(shí)，同時(shí)提供氣泡，從而能夠提高熱效率。

所述主體10由圓筒形的管構(gòu)成，并通過固定部40被構(gòu)成為密封的水罐管，上部被主體蓋部50密封。

所述主體蓋部50和主體10被構(gòu)成為電連接，通過位于所述主體蓋部50的陰極端子60連接陰極。

所述固定部40是密封固定所述主體10、并且將陽極管20固定到主體10的中央的單元，由絕緣材料構(gòu)成，具有用于使主體10和陽極管20電絕緣的結(jié)構(gòu)。

所述固定部40使與陽極管20結(jié)合而固定陽極管20并與陽極管20電連接的陽極端子120露出到下端，以連接陽極。

包括蓋子130，用于將所述陽極端子120與外部隔絕。

如圖6所示，所述固定部40具有：注水部41，其位于固定部40的一側(cè)，用于注入從供暖管道循環(huán)過來的水；渦流產(chǎn)生單元42，其與注水部41對(duì)置地設(shè)置并具有逐漸增加的傾斜度。

所述注水部41被構(gòu)成在固定部40的一側(cè)部，因此，被注入的水與內(nèi)部陽極管20碰撞，并由于流入的水的壓力而旋轉(zhuǎn)，從而沿著陽極管20旋轉(zhuǎn)上升。

所述渦流產(chǎn)生單元42其傾斜度從注水部41開始逐漸增加，并沿著陽極管20的外周表面形成，從而當(dāng)從注水部41供應(yīng)水時(shí)，沿著陽極管20的外周表面旋轉(zhuǎn)的力進(jìn)一步增加。

即，當(dāng)水沿著通過陽極管20以及出水管30形成的水的流通路徑移動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)力有可能降低，因此，通過進(jìn)一步提高旋轉(zhuǎn)力來使得主體10和陽極管20、以及陽極管20和出水管30的截面積增加。

在本發(fā)明中，將如上所述那樣水旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的陽極管20和主體10的截面積定義為旋轉(zhuǎn)截面積。

所述出水管30是用于排出最終升溫后的水的單元，設(shè)置并固定在所述主體蓋部50的中央，作為陰極來發(fā)揮作用。

因此，最外側(cè)的主體10和最中央的出水管30為陰極，位于出水管30和主體10之間的陽極管20為陽極，由此構(gòu)成水的流通路徑，從而構(gòu)成增加了截面積的結(jié)構(gòu)，形成如上所述那樣使水旋轉(zhuǎn)以使得其截面積極大化的結(jié)構(gòu)。

所述出水管30的頂端連接有供暖水供應(yīng)管90，所述供暖水供應(yīng)管90通過旋轉(zhuǎn)單元80連接。

所述旋轉(zhuǎn)單元80使供暖水供應(yīng)管90正反旋轉(zhuǎn)，從而能夠快速輸送排出的供暖水。

所述泵110是使供暖管道的水循環(huán)并向所述固定部40的注水部41供應(yīng)的單元。

所述氣泡產(chǎn)生單元100是用于在泵110內(nèi)產(chǎn)生氣泡并將氣泡向固定部40內(nèi)供應(yīng)的單元。

說明具有如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的電極鍋爐的電極加熱裝置的動(dòng)作和作用如下。

供暖水通過泵110進(jìn)行循環(huán)，在泵110上連接有氣泡產(chǎn)生單元100，通過氣泡產(chǎn)生單元100產(chǎn)生的氣泡被供應(yīng)到固定部40。

所述固定部40的注水部41被構(gòu)成在固定部40的一側(cè)部，因此，被注入的水與內(nèi)部陽極管20的邊緣部碰撞，并沿著陽極管20旋轉(zhuǎn)，通過被注入的水的壓力而上升。

此時(shí)，由于注水部41具有渦流產(chǎn)生單元42，因此，由注水部41注入的水通過渦流產(chǎn)生單元42獲得更強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)力，從而沿著陽極管20旋轉(zhuǎn)。

如上所述，水如圖4和圖7所示的那樣沿著陽極管20旋轉(zhuǎn)并上升，若到達(dá)上部，則流入到陽極管20的內(nèi)部，沿著出水管30旋轉(zhuǎn)并向與所述方向相反的方向行進(jìn)，在下端流入到出水管30并排出。

此時(shí)，主體10和出水管30為陰極，陽極管20為陽極，因此，如圖9所示，產(chǎn)生離子簇(ioncluster)，+離子和-離子交替產(chǎn)生。

于是，水沿著陽極管20旋轉(zhuǎn)的同時(shí)通過與主體10之間流動(dòng)的電流升溫，當(dāng)流入到陽極管20的內(nèi)部而沿著出水管30旋轉(zhuǎn)時(shí)，水通過在陽極管20和出水管30之間流動(dòng)的電流升溫。

在此，使水旋轉(zhuǎn)的同時(shí)為了產(chǎn)生離子簇引導(dǎo)水循環(huán)，這是為了使電極之間的旋轉(zhuǎn)截面積極大化。

旋轉(zhuǎn)截面積是電極之間的接觸長(zhǎng)度越長(zhǎng)其旋轉(zhuǎn)截面積越大，因此，可以利用下述的數(shù)學(xué)式1來設(shè)計(jì)本發(fā)明的加熱裝置。

數(shù)學(xué)式1

({(c-bout)pl}+{(bins-a)pl})n

所述數(shù)學(xué)式1是考慮以下情況來導(dǎo)出的數(shù)學(xué)式：不僅是隨著水所經(jīng)過的長(zhǎng)度變長(zhǎng)而電極之間的接觸長(zhǎng)度變長(zhǎng)，還利用渦流來使水在電極之間的暴露長(zhǎng)度變長(zhǎng)。

在此，參照?qǐng)D7以及圖8，a是出水管30的內(nèi)部空間(體積)，b是陽極管20的內(nèi)部空間(體積)，c是主體10的內(nèi)部空間(體積)，n是水的轉(zhuǎn)數(shù)，p是向注水部41供應(yīng)的水的壓力，l是接觸長(zhǎng)度(主體的整個(gè)長(zhǎng)度)。

電極間的接觸是由陽極管20的外部空間(bout)和主體10的內(nèi)部空間、以及出水管30的外部空間和陽極管20的內(nèi)部空間(bins)形成的水的路徑空間，因此，在這些空間中，電極之間的暴露長(zhǎng)度，根據(jù)水的壓力和沿著陽極管20、出水管30旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)而其長(zhǎng)度不同，考慮這些可以設(shè)計(jì)構(gòu)成電極的主體10、陽極管20、出水管30的孔徑以及長(zhǎng)度。

在所述數(shù)學(xué)式1中，在水第一次流入時(shí)，從主體10的內(nèi)部空間減去陽極管20的內(nèi)部空間求出水所經(jīng)過的空間(c-b)，在第二次，從陽極管20的內(nèi)部空間減去出水管20的內(nèi)部空間求出水所經(jīng)過的空間(b-a)，對(duì)此分別應(yīng)用水的壓力p和接觸長(zhǎng)度l，求出水在第一次、第二次的路徑空間中在電極之間的暴露長(zhǎng)度，并應(yīng)用轉(zhuǎn)數(shù)n來求出水的暴露總長(zhǎng)度。

即，水在一邊旋轉(zhuǎn)一邊行進(jìn)時(shí)，在電極之間的暴露長(zhǎng)度變長(zhǎng)，其結(jié)果意味著能夠增加旋轉(zhuǎn)截面積，因此，通常將轉(zhuǎn)數(shù)n設(shè)定為10，由此設(shè)計(jì)加熱裝置。

如上所述，對(duì)于各接觸的主體10的整個(gè)長(zhǎng)度l、即主體10的長(zhǎng)度適用所施加的壓力，并根據(jù)水的轉(zhuǎn)數(shù)來確定暴露長(zhǎng)度，從而求出所要設(shè)計(jì)的電極之間的暴露長(zhǎng)度，由此設(shè)計(jì)加熱裝置。

并且，在氣泡產(chǎn)生單元100中產(chǎn)生的氣泡隨著水沿流通路徑旋轉(zhuǎn)而行進(jìn)，如圖10所示，當(dāng)?shù)竭_(dá)出水管30時(shí)，逐漸減小，變成大量的小氣泡。

通常，當(dāng)水一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著流通路徑行進(jìn)時(shí)，在流通路徑上產(chǎn)生氣泡，為了產(chǎn)生更多的氣泡來提高熱效率，最初流入的氣泡沿著流通路徑一邊旋轉(zhuǎn)一邊行進(jìn)時(shí)由于溫度上升和受到?jīng)_擊而破裂，從而變成更多數(shù)量的氣泡。

在流通路徑上，通過電極的電極之間的電流傳遞到氣泡，形成氣泡的水中的分子離子化為氫離子(h+)和氫氧根離子(oh-)，從而氣泡分裂。(等離子電離化現(xiàn)象)

空氣比水更快速升溫，并且熱損失少，因此，被包含在氣泡中的空氣能夠快速升溫，在相同大小的空間中，與包含在氣泡中的空氣的量相當(dāng)?shù)乃牧繙p少，由于存在比水更快速升溫的空氣，因此，能夠用相同的功率在短時(shí)間內(nèi)使水升溫。

如上所述，通過出水管30排出的水被供應(yīng)到供暖水供應(yīng)管90，此時(shí)，供暖水供應(yīng)管90通過旋轉(zhuǎn)單元80被正反旋轉(zhuǎn)，因此，在供暖水供應(yīng)管90內(nèi)迅速完成排水。

圖11示出本發(fā)明的電極鍋爐的電極加熱裝置的實(shí)施例。

根據(jù)控制器的控制，從高頻波產(chǎn)生單元產(chǎn)生高頻波，這樣的高頻波被供應(yīng)給陽極管20，通過如上所述的作用，使水升溫并通過供暖管道循環(huán)。

從各進(jìn)水溫度傳感器、出水溫度傳感器接收溫度信息，并執(zhí)行高頻波控制，從而控制水的溫度。

眾所周知的那樣，可以構(gòu)成各種各樣的電極鍋爐的控制系統(tǒng)，根據(jù)需要，可以實(shí)施如下的各種控制系統(tǒng)：通過控制泵以及氣泡產(chǎn)生單元來調(diào)整水的壓力、氣泡量等，從而能夠控制水的溫度。

另一方面，圖12至圖14示出在本發(fā)明中構(gòu)成氣泡產(chǎn)生單元的另一實(shí)施例。

在所述固定部40的注水部41的任一側(cè)構(gòu)成用于產(chǎn)生氣泡的副注水部44，并從泵110向所述注水部41、副注水部44供應(yīng)水，由此構(gòu)成氣泡產(chǎn)生單元。

這是將副注水部44的水與被注入到注水部41的水正交的方式供應(yīng)，使得副注水部44的水與被注入到注水部41的水碰撞，從而產(chǎn)生氣泡。

所述副注水部44的內(nèi)徑與所述注水部41的內(nèi)徑相比小1/3，從而能夠提供壓力更高的水。

這具有不需要另外構(gòu)成氣泡產(chǎn)生單元的優(yōu)點(diǎn)。