专利名称：蓄热器中的管道设备的制作方法
迄今为止，对于现有的热交换系统，例如热交换系统中使用的热锅炉结构，有效和永久地建立蓄热器仍存在着问题，因为它在完成后的短期内就会龟裂和毁坏。
此外，由于能量价格的日益提供，节能的研究促使在白天利用便宜的夜间电能，并把它投入实际应用。在PCT专利申请No.0183327和No.0183328中对将廉价的夜间电能转换成热并储蓄起来以便在白天使用的方法进行了研究，在No.0183327专利申请中介绍了一种接触式蓄热器装置，而在No.0183328专利申请中公开了一种与冷却/加热机以热交换关系而设置的蓄热器。
现有技术的EPO专利申请No.83903597.9是关于蓄热器与热交换器相结合的更有效的蓄热器。这种已知的方法例如利用了一个水箱作为存贮容器，为了提供合理水平的能量存贮能力，需要具有空间大和费用高的结构。其它已知的结构也是基于复杂的装置上，费用昂贵，并且对于解决利用廉价的夜间能源来说是值得怀疑的方案。在该现有技术中，该蓄热器与一加热系统串联连接，并在一大容量的蓄热器设备中设置了腔室型的大容积传热管道。
这些管道的尺寸制成为在该设备不传热时使蒸汽在所述腔室中形成。在重新开始传热时，将蒸汽连续地从各腔室中压出。这种工作涉及到一些控制问题。
为了减低蒸汽不受控制的散布的危险，建议在蓄热器的出口和/或各腔室单独的蒸汽排气道设置一个冷凝器。另一种系统需要有一包括水系统的辅助冷凝器装置，该水系统包括一膨胀容器、水泵和该泵所用的检测由蓄热器加热的系统中的温度的控制装置。
本发明涉及将作为这种蓄热器的传热材料的水蒸发状态的水蒸汽压出的管道。除水之外，也可用其他的材料作为传热材料。为了简便地说明本发明，下面用水来作为传热材料。该蓄热器包括一用具有高热容量和高熔点材料例如铸铁、陶瓷等制成的主体。该主体用来在从下午10点到第二天早上6点由电能加热至比热交换器的最高温度还要高许多的高温。由电能加热的蓄热器主体用一绝热材料复盖以保持其中的热量。
白天，从早上9点到下午6点绝大部分电能用于工厂和商业部门，而储存在蓄热器中的热量便产生向家庭提供的热水。在从上午12点到下午1点的午休期间，可用电能给蓄热器加热，就象利用夜间廉价电能一样。
设置了含有较低沸点的液态相的流体(例如水)的管道，以与热交换器和蓄热器主体连接进行热量的传送。
在管道中设置了一个循环泵，用以在蓄热器主体和热交换器之间输送水，在该泵的抽水侧具有与膨胀容器连通的管道，以便承受最大的压力。设置了一温度检测装置使得当热交换器到达预定的温度时水泵停止工作。从而使蓄热器主体的管道中的无水蒸汽保持为在该膨胀容器中所产生的适度压力状态。或者，温度检测装置也可以是一室温自动调节器，它在该蓄热器连接至一地板加热系统时使用。
因此，当水泵从所述温度检测装置接收到一起动信号，以重新开始蓄热器主体与热交换器之间的热传送时，蒸汽立刻被输送出去而充满管道。热交换器可以有一个敞开式的或闭环式的膨胀容器以承受膨胀压力。水泵的控制装置最好采用温度自动调节器或半导体闸流管装置来检测热交换器系统中或在热交换器进口或出口处的水温。
蓄热器主体例如可以用大约具有下列成分的陶瓷材料来制造，该陶瓷材料包括重量百分比为90%的MgO，4%的SiO2，4%的CaO和2%其他不同的种类的氧化物。蓄热器是由陶瓷材料所组成的。电发热线安置在陶瓷材料的孔中，并与电源串联连接。在蓄热器主体中设置了热管道。蓄热器主体用厚的绝热材料复盖，并复有热反射层或反射膜以便能更好地保持热量。管道插入蓄热器中，水在其中流过，以便在蓄热器主体和管道系统之间进行热交换。系统中的温度自动调节器和半导体闸流管根据入口管温度或流入和流出水温之间的温差来控制循环泵的循环速度。
从下面的详细描述和示例性的附图，可以更充分地理解本发明，附图中，
图1是根据本发明蓄热器的示意图，图2是根据本发明的管道设备的剖面图，图3(A)(B)(C)是根据本发明的蓄热器中管道实施例的示意图。
图中的标表示下列部件标号1表示蓄热器，标号2表示电发热线，标号3和8表示管道，标号4表示绝热材料，标号5和6表示循环泵，标号18表示一蒸汽冷凝设备，标号7表示一辅助蓄热箱，标号30表示热水箱，标号16表示散热器，标号20表示控制单元，标号24表示温度自动调节器，标号14表示蓄热系统，标号25表示膨胀室，标号17表示连接器，标号19表示冷水阀。
图1示出热交换系统的示意图，该热交换系统包括根据本发明的蓄热器和热交换器。蓄热器(1)中的蓄热材料由连接至控制电源的控制单元(20)的电发热线(2)加热。蓄热器(1)可加热至600℃有时甚至达850℃，热能储存在诸如铸铁或陶瓷的蓄热材料中。
为了利用所储存的热能，通过循环泵(5)(6)的工作使蓄热器(1)的管道(3)中的水循环，储藏在蓄热器(1)中的热量通过蒸汽冷凝设备(18)送至热水箱(30)。通过进口(34)充入热水箱的冷水由管道(3)中的热水在螺旋桨(5)的帮助下加热，然后从出口(35)供应到厨房或浴室和其他需要的地方。管道(3)也可以连接至散热器(16)，以便暖和睡房和起居室。如上所述，膨胀室(25)可以以封闭的形式装在管道(3)中，或以敞开的形式单独安装在外面。
循环泵(5)(6)将低温水供应到蓄热器(1)中。此外也控制夜间电能供应的控制单元(20)与蓄热器(1)一起构成蓄热系统(14)。在加热至超过蓄热器(1)的容量，或者高于850℃时，多余的热量存储在辅助蓄热箱7中，辅助蓄热箱可以设置多个，以提高蓄热能力。根据房间或加热空间的大小，蓄热器(1)可以串联连接或并联连接，以控制热储存的能力。
在本发明中，蓄热器(1)中的管道(3)可被加热至高达600℃，有时甚至达850℃，并被形成为
形，以便将蒸汽长时间地保持在蓄热器(1)的顶部。
结果，蒸汽可从管道附近吸收高温热量，并且通过温度自动调节器(24)(33)的工作，将管道(3)中的水温控制成与热水箱和蓄热器(1)中的水温相对应，并保持在预定的温度。当水温降低时，循环泵(6)的速度提高，以便将水温保持在预定的温度，例如70℃。
根据本发明，可在管道(3)与蓄热材料(1)之间的孔(3a)中充填具有高热引导能力的粉末3b，以供蓄热器随着温度变化膨胀，具有高热引导能力的粉末(3b)例如可由铜粉、水泥粉或碳化硅组成，它们可以根据管道的温度变化补偿不同材料之间的温度膨胀常数的差别，从而预先保护根据本发明的热交换系统中蓄热器不发生开裂和破碎的事故。管道(3)中的流体可以是具有高沸点和低沸点的液态的热传输材料。
本发明在用陶瓷，或瓷料制成的蓄热器(1)的进口和出口之间还设置了管道连接器(17)(17′)，通过在管道(3)和蓄热系统(14)中的循环泵(5)之间的非导电材料制成的连接器来防止热损耗和漏电。
图3(A)(B)(C)中示出了根据本发明的设备的实施例，可将管道(3)垂直或水平地安装在系统中，根据地方和状况有效地加以利用。根据本发明的系统(14)可用来将冷却机(16)或加热机(16)连接在蓄热器(1)中，根据建筑物或房间的大小，若干个系统可以串联或并联安排。
根据本发明的蓄热器(1)的管道设备即使由于根据高温在不同材料之间的膨胀-收缩常数的差异，也可以永久使用而不会产生龟裂或破裂。而且垂直或水平安装的设备可以用作为适合于各种情况或环境的经济和高热效率的系统。
权利要求
1.一种蓄热器(1)的管道设备，其特征在于该蓄热器(1)中的管道(3)可以被加热至水的沸点以上，并形成为“
”形，以保持诸如水或其他液体物质之类的传热材料的蒸汽状态，并且该管道设置成与例如地板加热系统(30)的热交换器和蓄热器(1)相连，通过循环泵(5)(6)来输送该传热物质。
2.根据权利要求1的蓄热器(1)的管道设备，其特征在于，在蓄热器(1)中的如陶瓷或铸铁之类的蓄热材料和管道(3)之间的孔(3a)中充填有例如铜和水泥或碳化硅组成的高热引导能力的粉末(3b)，以防止因温度变化引起的膨胀所造成的龟裂或破裂。
3.根据权利要求2的蓄热器(1)的管道设备，其特征在于传热材料具有高和低的沸点。
4.根据权利要求1的蓄热器(1)的管道设备，其特征在于管道(3)可以垂直地或水平地安装在蓄热器(1)中。
5.根据权利要求1的蓄热器(1)的管道设备，其特征在于所述管道(3)可以与一散热器(16)或与空调的冷却机相连接。
6.根据权利要求1的蓄热器(1)的管道设备，其特征在于该管道(3)可以串联连接或并联连接以适合于相当的蓄热器数目和大小。
7.根据权利要求2的蓄热器(1)的管道设备，其特征在于连接至蓄热器(1)的导道(3)的进口(17)和出口(17′)的连接器(17)(17′)是由例如塑料、陶瓷，瓷料的非导电材料制成的。
全文摘要
本发明涉及蓄热器中的管道设备，尤其是涉及热交换系统中的蓄热器或利用由廉价夜间电能所存储的积蓄的热能的蓄热器中的管道设备。在本发明中，蓄热器1中的管道被加热至850℃且被形成为“”形，以便长时间地将蒸汽喷在蓄热器(1)的顶部，根据本发明的管道设备中，在蓄热器中的管道和储热材料之间的孔中充填有高热引导能力的粉末，以防止因温度变化而造成的蓄热器的膨胀力的变化。
文档编号F24D11/00GK1042603SQ8910873
公开日1990年5月30日 申请日期1989年11月4日 优先权日1988年11月5日
发明者利夫·雅各森 申请人:利夫·雅各森