專(zhuān)利名稱：蓄熱器中的管道設(shè)備的制作方法
迄今為止，對(duì)于現(xiàn)有的熱交換系統(tǒng)，例如熱交換系統(tǒng)中使用的熱鍋爐結(jié)構(gòu)，有效和永久地建立蓄熱器仍存在著問(wèn)題，因?yàn)樗谕瓿珊蟮亩唐趦?nèi)就會(huì)龜裂和毀壞。
此外，由于能量?jī)r(jià)格的日益提供，節(jié)能的研究促使在白天利用便宜的夜間電能，并把它投入實(shí)際應(yīng)用。在PCT專(zhuān)利申請(qǐng)No.0183327和No.0183328中對(duì)將廉價(jià)的夜間電能轉(zhuǎn)換成熱并儲(chǔ)蓄起來(lái)以便在白天使用的方法進(jìn)行了研究，在No.0183327專(zhuān)利申請(qǐng)中介紹了一種接觸式蓄熱器裝置，而在No.0183328專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種與冷卻/加熱機(jī)以熱交換關(guān)系而設(shè)置的蓄熱器。
現(xiàn)有技術(shù)的EPO專(zhuān)利申請(qǐng)No.83903597.9是關(guān)于蓄熱器與熱交換器相結(jié)合的更有效的蓄熱器。這種已知的方法例如利用了一個(gè)水箱作為存貯容器，為了提供合理水平的能量存貯能力，需要具有空間大和費(fèi)用高的結(jié)構(gòu)。其它已知的結(jié)構(gòu)也是基于復(fù)雜的裝置上，費(fèi)用昂貴，并且對(duì)于解決利用廉價(jià)的夜間能源來(lái)說(shuō)是值得懷疑的方案。在該現(xiàn)有技術(shù)中，該蓄熱器與一加熱系統(tǒng)串聯(lián)連接，并在一大容量的蓄熱器設(shè)備中設(shè)置了腔室型的大容積傳熱管道。
這些管道的尺寸制成為在該設(shè)備不傳熱時(shí)使蒸汽在所述腔室中形成。在重新開(kāi)始傳熱時(shí)，將蒸汽連續(xù)地從各腔室中壓出。這種工作涉及到一些控制問(wèn)題。
為了減低蒸汽不受控制的散布的危險(xiǎn)，建議在蓄熱器的出口和/或各腔室單獨(dú)的蒸汽排氣道設(shè)置一個(gè)冷凝器。另一種系統(tǒng)需要有一包括水系統(tǒng)的輔助冷凝器裝置，該水系統(tǒng)包括一膨脹容器、水泵和該泵所用的檢測(cè)由蓄熱器加熱的系統(tǒng)中的溫度的控制裝置。
本發(fā)明涉及將作為這種蓄熱器的傳熱材料的水蒸發(fā)狀態(tài)的水蒸汽壓出的管道。除水之外，也可用其他的材料作為傳熱材料。為了簡(jiǎn)便地說(shuō)明本發(fā)明，下面用水來(lái)作為傳熱材料。該蓄熱器包括一用具有高熱容量和高熔點(diǎn)材料例如鑄鐵、陶瓷等制成的主體。該主體用來(lái)在從下午10點(diǎn)到第二天早上6點(diǎn)由電能加熱至比熱交換器的最高溫度還要高許多的高溫。由電能加熱的蓄熱器主體用一絕熱材料復(fù)蓋以保持其中的熱量。
白天，從早上9點(diǎn)到下午6點(diǎn)絕大部分電能用于工廠和商業(yè)部門(mén)，而儲(chǔ)存在蓄熱器中的熱量便產(chǎn)生向家庭提供的熱水。在從上午12點(diǎn)到下午1點(diǎn)的午休期間，可用電能給蓄熱器加熱，就象利用夜間廉價(jià)電能一樣。
設(shè)置了含有較低沸點(diǎn)的液態(tài)相的流體(例如水)的管道，以與熱交換器和蓄熱器主體連接進(jìn)行熱量的傳送。
在管道中設(shè)置了一個(gè)循環(huán)泵，用以在蓄熱器主體和熱交換器之間輸送水，在該泵的抽水側(cè)具有與膨脹容器連通的管道，以便承受最大的壓力。設(shè)置了一溫度檢測(cè)裝置使得當(dāng)熱交換器到達(dá)預(yù)定的溫度時(shí)水泵停止工作。從而使蓄熱器主體的管道中的無(wú)水蒸汽保持為在該膨脹容器中所產(chǎn)生的適度壓力狀態(tài)?；蛘?，溫度檢測(cè)裝置也可以是一室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)器，它在該蓄熱器連接至一地板加熱系統(tǒng)時(shí)使用。
因此，當(dāng)水泵從所述溫度檢測(cè)裝置接收到一起動(dòng)信號(hào)，以重新開(kāi)始蓄熱器主體與熱交換器之間的熱傳送時(shí)，蒸汽立刻被輸送出去而充滿管道。熱交換器可以有一個(gè)敞開(kāi)式的或閉環(huán)式的膨脹容器以承受膨脹壓力。水泵的控制裝置最好采用溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器或半導(dǎo)體閘流管裝置來(lái)檢測(cè)熱交換器系統(tǒng)中或在熱交換器進(jìn)口或出口處的水溫。
蓄熱器主體例如可以用大約具有下列成分的陶瓷材料來(lái)制造，該陶瓷材料包括重量百分比為90%的MgO，4%的SiO2，4%的CaO和2%其他不同的種類(lèi)的氧化物。蓄熱器是由陶瓷材料所組成的。電發(fā)熱線安置在陶瓷材料的孔中，并與電源串聯(lián)連接。在蓄熱器主體中設(shè)置了熱管道。蓄熱器主體用厚的絕熱材料復(fù)蓋，并復(fù)有熱反射層或反射膜以便能更好地保持熱量。管道插入蓄熱器中，水在其中流過(guò)，以便在蓄熱器主體和管道系統(tǒng)之間進(jìn)行熱交換。系統(tǒng)中的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器和半導(dǎo)體閘流管根據(jù)入口管溫度或流入和流出水溫之間的溫差來(lái)控制循環(huán)泵的循環(huán)速度。
從下面的詳細(xì)描述和示例性的附圖，可以更充分地理解本發(fā)明，附圖中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明蓄熱器的示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的管道設(shè)備的剖面圖，圖3(A)(B)(C)是根據(jù)本發(fā)明的蓄熱器中管道實(shí)施例的示意圖。
圖中的標(biāo)表示下列部件標(biāo)號(hào)1表示蓄熱器，標(biāo)號(hào)2表示電發(fā)熱線，標(biāo)號(hào)3和8表示管道，標(biāo)號(hào)4表示絕熱材料，標(biāo)號(hào)5和6表示循環(huán)泵，標(biāo)號(hào)18表示一蒸汽冷凝設(shè)備，標(biāo)號(hào)7表示一輔助蓄熱箱，標(biāo)號(hào)30表示熱水箱，標(biāo)號(hào)16表示散熱器，標(biāo)號(hào)20表示控制單元，標(biāo)號(hào)24表示溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器，標(biāo)號(hào)14表示蓄熱系統(tǒng)，標(biāo)號(hào)25表示膨脹室，標(biāo)號(hào)17表示連接器，標(biāo)號(hào)19表示冷水閥。
圖1示出熱交換系統(tǒng)的示意圖，該熱交換系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的蓄熱器和熱交換器。蓄熱器(1)中的蓄熱材料由連接至控制電源的控制單元(20)的電發(fā)熱線(2)加熱。蓄熱器(1)可加熱至600℃有時(shí)甚至達(dá)850℃，熱能儲(chǔ)存在諸如鑄鐵或陶瓷的蓄熱材料中。
為了利用所儲(chǔ)存的熱能，通過(guò)循環(huán)泵(5)(6)的工作使蓄熱器(1)的管道(3)中的水循環(huán)，儲(chǔ)藏在蓄熱器(1)中的熱量通過(guò)蒸汽冷凝設(shè)備(18)送至熱水箱(30)。通過(guò)進(jìn)口(34)充入熱水箱的冷水由管道(3)中的熱水在螺旋槳(5)的幫助下加熱，然后從出口(35)供應(yīng)到廚房或浴室和其他需要的地方。管道(3)也可以連接至散熱器(16)，以便暖和睡房和起居室。如上所述，膨脹室(25)可以以封閉的形式裝在管道(3)中，或以敞開(kāi)的形式單獨(dú)安裝在外面。
循環(huán)泵(5)(6)將低溫水供應(yīng)到蓄熱器(1)中。此外也控制夜間電能供應(yīng)的控制單元(20)與蓄熱器(1)一起構(gòu)成蓄熱系統(tǒng)(14)。在加熱至超過(guò)蓄熱器(1)的容量，或者高于850℃時(shí)，多余的熱量存儲(chǔ)在輔助蓄熱箱7中，輔助蓄熱箱可以設(shè)置多個(gè)，以提高蓄熱能力。根據(jù)房間或加熱空間的大小，蓄熱器(1)可以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接，以控制熱儲(chǔ)存的能力。
在本發(fā)明中，蓄熱器(1)中的管道(3)可被加熱至高達(dá)600℃，有時(shí)甚至達(dá)850℃，并被形成為
形，以便將蒸汽長(zhǎng)時(shí)間地保持在蓄熱器(1)的頂部。
結(jié)果，蒸汽可從管道附近吸收高溫?zé)崃?，并且通過(guò)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器(24)(33)的工作，將管道(3)中的水溫控制成與熱水箱和蓄熱器(1)中的水溫相對(duì)應(yīng)，并保持在預(yù)定的溫度。當(dāng)水溫降低時(shí)，循環(huán)泵(6)的速度提高，以便將水溫保持在預(yù)定的溫度，例如70℃。
根據(jù)本發(fā)明，可在管道(3)與蓄熱材料(1)之間的孔(3a)中充填具有高熱引導(dǎo)能力的粉末3b，以供蓄熱器隨著溫度變化膨脹，具有高熱引導(dǎo)能力的粉末(3b)例如可由銅粉、水泥粉或碳化硅組成，它們可以根據(jù)管道的溫度變化補(bǔ)償不同材料之間的溫度膨脹常數(shù)的差別，從而預(yù)先保護(hù)根據(jù)本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)中蓄熱器不發(fā)生開(kāi)裂和破碎的事故。管道(3)中的流體可以是具有高沸點(diǎn)和低沸點(diǎn)的液態(tài)的熱傳輸材料。
本發(fā)明在用陶瓷，或瓷料制成的蓄熱器(1)的進(jìn)口和出口之間還設(shè)置了管道連接器(17)(17′)，通過(guò)在管道(3)和蓄熱系統(tǒng)(14)中的循環(huán)泵(5)之間的非導(dǎo)電材料制成的連接器來(lái)防止熱損耗和漏電。
圖3(A)(B)(C)中示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，可將管道(3)垂直或水平地安裝在系統(tǒng)中，根據(jù)地方和狀況有效地加以利用。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)(14)可用來(lái)將冷卻機(jī)(16)或加熱機(jī)(16)連接在蓄熱器(1)中，根據(jù)建筑物或房間的大小，若干個(gè)系統(tǒng)可以串聯(lián)或并聯(lián)安排。
根據(jù)本發(fā)明的蓄熱器(1)的管道設(shè)備即使由于根據(jù)高溫在不同材料之間的膨脹-收縮常數(shù)的差異，也可以永久使用而不會(huì)產(chǎn)生龜裂或破裂。而且垂直或水平安裝的設(shè)備可以用作為適合于各種情況或環(huán)境的經(jīng)濟(jì)和高熱效率的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于該蓄熱器(1)中的管道(3)可以被加熱至水的沸點(diǎn)以上，并形成為“
”形，以保持諸如水或其他液體物質(zhì)之類(lèi)的傳熱材料的蒸汽狀態(tài)，并且該管道設(shè)置成與例如地板加熱系統(tǒng)(30)的熱交換器和蓄熱器(1)相連，通過(guò)循環(huán)泵(5)(6)來(lái)輸送該傳熱物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于，在蓄熱器(1)中的如陶瓷或鑄鐵之類(lèi)的蓄熱材料和管道(3)之間的孔(3a)中充填有例如銅和水泥或碳化硅組成的高熱引導(dǎo)能力的粉末(3b)，以防止因溫度變化引起的膨脹所造成的龜裂或破裂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于傳熱材料具有高和低的沸點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于管道(3)可以垂直地或水平地安裝在蓄熱器(1)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于所述管道(3)可以與一散熱器(16)或與空調(diào)的冷卻機(jī)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于該管道(3)可以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接以適合于相當(dāng)?shù)男顭崞鲾?shù)目和大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的蓄熱器(1)的管道設(shè)備，其特征在于連接至蓄熱器(1)的導(dǎo)道(3)的進(jìn)口(17)和出口(17′)的連接器(17)(17′)是由例如塑料、陶瓷，瓷料的非導(dǎo)電材料制成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及蓄熱器中的管道設(shè)備，尤其是涉及熱交換系統(tǒng)中的蓄熱器或利用由廉價(jià)夜間電能所存儲(chǔ)的積蓄的熱能的蓄熱器中的管道設(shè)備。在本發(fā)明中，蓄熱器1中的管道被加熱至850℃且被形成為“”形，以便長(zhǎng)時(shí)間地將蒸汽噴在蓄熱器(1)的頂部，根據(jù)本發(fā)明的管道設(shè)備中，在蓄熱器中的管道和儲(chǔ)熱材料之間的孔中充填有高熱引導(dǎo)能力的粉末，以防止因溫度變化而造成的蓄熱器的膨脹力的變化。
文檔編號(hào)F24D11/00GK1042603SQ8910873
公開(kāi)日1990年5月30日 申請(qǐng)日期1989年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月5日
發(fā)明者利夫·雅各森 申請(qǐng)人:利夫·雅各森