CN102428749A - 加热流体的改善方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在低电压下通过不绝缘加热元件加热流体的改进方法。

Description

加热流体的改善方法
背景技术
越来越多的消费者意识到要保护我们的环境。政府和私人企业企图提供更好的产品来迎合消费者的需求和顾虑。能源的消耗是环境问题讨论中的最大焦点之一，越来越多的项目和产品已经被计划来减少消耗。一种减少能源消耗的方法是提供更有效的加热流体的方法，特别是在家庭、企业、农业和商业中的使用。
传统的用于流体的加热方法包括一个加热元件，该元件被插入至一个绝缘设备内部，然后通过一系列的方法包括辐射、对流或电导将热量传递至一个输出面。在这种设备中的加热元件都是由一个包括有镍和/或铬的合金组成的带子或金属丝这样的典型形式。然而，如今操作该元件产生了一个安全性的问题，因为使用者会冒触电的危险。为了克服这种危险，元件在它的金属丝外通常具有一层绝缘层，同时，在这层绝缘层的外面具有一层保护壳。这些额外层需要一定的时间来加热，这就减少了效率。
因此，需要一种利于为流体提供安全和高效的加热方法。本发明的一实施例提供一种可在低电压下操作的不绝缘的安全加热元件。为了避免电的危害，“低电压”为本发明的目标，范围从1V到42V之间，理想状态为24V左右(依据应用状态)。
技术领域
本发明涉及一种加热诸如水或空气之类的流体的改善方法。
发明内容
本发明提供了一种加热流体的方法，包括：
步骤a：提供至少具有100V的高电压电源；
步骤b：将所述高电压转变为低电压；以及
步骤c：通过所述低电压加热一个元件，从而加热流体。
优选的，所述元件是不绝缘的。
优选的，所述元件是绝缘的或部分绝缘的。
优选的，所述元件由镍和铬的合金或其它合金形成。
优选的，所述元件实质上包括80％的镍和20％的铬或其他合金。
优选的，所述流体为液体或气体。
优选的，所述液体为水。
优选的，所述液体为丙二醇。
优选的，所述气体为空气。
优选的，所述元件的温度至少升至400℃。
优选的，所述元件的温度升至400℃到1700℃之间。
优选的，所述元件的温度升至700℃到1700℃之间。
优选的，所述元件的温度升至1200℃到1700℃之间。
优选的，所述元件形成金属丝。
优选的，所述金属丝的直径在0.2mm至4mm之间。
另一方面，本发明提供一种用于加热热水系统的加热组件，包括在特别低的电压下可操作的不绝缘的金属元件，其中，所述元件的温度超过800℃。
优选的，根据本发明的加热组件或加热流体的方法用于海洋船只。
优选的，本发明的加热组件包括能够选择直流电和交流电的开关。
另一方面，本发明提供一种加热水的方法，包括：
步骤a：提供至少具有100V的高电压电源；
步骤b：将所述高电压转变为低电压；以及
步骤c：通过所述低电压加热一个不绝缘的元件，从而加热水。
优选的，所述低电压范围为22V至28V之间。
本发明可用在低于42伏的不绝缘加热元件中，并且，24V左右为加热流体的安全高效电压值。
附图说明
图1是本发明的一种优选实施方式的线路图。
图2是根据本发明用于设计的浸入液体中的一种不绝缘加热元件的示意图。定义
为了本申请的本目，首先对各种术语进行如下定义。
“低电压”是指介于1V到42V之间的电压，理想的电压值为22V到28V范围内，优选为24V左右的电压。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种优选实施方式允许120V或240V的交流电输入(10)。这些交流电压基本来源于标准电输出(取决于国家)。可选的，本发明的一种优选实施方式可以使用24V的直流电输入(12)，例如，太阳能平板或电池。在一个优选实施方式中，可以使用通用电源。如果通用电源被使用，一种远程选择器开关(14)在使用控制板(16)和转换继电器(18)的输入电源之间被用于来回调节转换。其他在本发明范围内的输入源包括直流电/光电池、交流发电机、风力发电机、热交换机和其他电源。
如果使用的交流电电压高于42V，变压器(20)被用于将电压降低至小于42V，理想电压为22V到28V之间，一个优选实施方式的电压值选取为24V左右。这个优选实施方式使用一种环形变压器，但是其他的代替品对本技术领域的技术人员来说也是显而易见的，诸如降压变压器，转换其他电源供应的模式。不管使用哪种电输入，方式24V左右的低电压(如图1所示的优选实施方式中)被提供至不绝缘的加热元件(24)。
因为本发明使用低电压来加热元件(24)，因此所述加热元件比那些使用惯例的更高电压电源的元件更安全。此外，由于进入加热元的的电流对不绝缘的元件(24)发出/产生的热量起主导性作用，而不是电压，因此使用低电压更有效。由于输入至系统中的瓦特(保持常数)除以电压等于电流(安培数)，使用变压器(20)降低高电压输入源来增加电的效益，诸如从标准电输出。这种效率，加上由于安全的低电压供给而具有使用不绝缘加热元件24的能力，使用本发明使得使用者加热流体时更加安全，同时，也减少能源的消耗。
在图1的一种优选实施方式的中，加热元件(24)包括镍和铬的合金或其他合金。在一个具体实施方式中，加热元件包括80％左右的镍和20％左右的铬或其他合金。加热元件可能包括其他本技术领域中熟知的金属成分，包括具有40％的镍和21％的铬的合金，如熟知的Incoloy(因科镍镉合金)。对于本领域的技术人员来说用于加热元件(24)的不同的成分是显而易见的并且都落入本发明的范围内。
在一种优选的实施方式中，加热元件(24)形成不绝缘的线圈、金属丝或缎带，尽管许多其他形式的加热元件(24)能够使用，但是只要材料能够对抗高温都属于本发明的范围内的加热元件。
在图1的一种优选实施方式中，加热元件(24)的温度至少升高至400℃。取决于应用方面(和所加热的流体)，元件的温度可以在700℃和1700℃之间。
如图1所示的一种优选实施方式中，流体箱(30)可为任一尺寸，包括在市场上使用的各种生活用水箱。所述的水箱包括有容量从25升到2000升，传统的为25升、50升、200升、250升和500升。通常的，流体箱(30)由具有陶瓷涂层的低碳钢、塑料或不锈钢组成。然而，其他合适的材料诸如铬/钛合金可以用于箱子的制造，包括水箱。许多用于流体箱(30)的各种容量和制造材料对本领域的技术人员来说是显而易见的并且都落入本发明的范围内。
被加热元件(24)加热的流体包括水，但是其他流体诸如乙二醇和它的衍生物(包括丙二醇)能够被使用。此外，本发明能够用于诸如空气或其他气体之类的流体对本领域的技术人员来说是显而易见的。
如图1所示的一种优选实施方式，在箱子(30)中的流体被加热元件(24)加热。在图1所示的一种优选实施方式中，恒温器(32)与恒温导线(34)和控制板(16)连结在一起从而调节在箱子(30)中的流体的温度。恒温器(32)可以使用模拟控制或者数字控制，也可使用程序控制。
如图1所示的一种优选实施方式，冷的流体通过开口(26)进入箱子(30)中，而热的流体通过开口(28)流出箱子(30)。流体可以通过常规的方式流进或流出箱子(30)。本发明也将涉及封闭的加热方法。
在一种优选的实施方式中，如图2所示的加热元件。末端(1)与特别低的电压能源供给连结，导致元件(4)加热。冷栓(3)防止加热末端(1)。支撑臂(5)可为杆状或管状，来支撑陶瓷衬套(6)，同时，轮流支撑元件(4)。具有螺纹的圆形凸出物(2)转动插入外壳，或包括其他本技术领域中可得的固定装置，如法兰。
作为举例，对具备连接着引擎制冷系统的热交换机的使用舰船的交流电/直流电的50升的热水加热系统的电力供给进行讨论。
用于交流电的远程选择器开关(1)和用于直流电的远程选择器开关(2)，允许使用者依据实用性选择是否能够使用岸电/发电机或交流发电机/电池系统。先前所述的元件安装在箱子的基座上，并且通过电源包同时与主电源和电池连结。但使用时，选择器自动选择主电源/岸电。包括在电源供应包内的是一个印刷电路板，来保护发明避免瞬变电压(电压伏特的减弱等)。另外，装配组件包括LED指示器和警报器用于错误侦测。这个例子仅是一种特别低的电压不绝缘元件的使用方式。电源包被安装在任何干净的船底或者水能流过的地方，即使箱子被浸入也能够被运作而没有安全问题。浸入至主电源热水系统能够立刻使水通电并短路，如果保护不当，会电伤或电死任何站在水中的人。
因此，本发明适用于在家中、公共场所和商业中加热一种水系统。家庭使用包括在私人住处或公共住处加热水系统。公共住处包括用于汽车旅馆和野餐场合的小至中等尺寸的设备。商业场合包括使用在海洋和采矿场合。在采矿场合，加热系统根据本发明减少发明器的负载。
本发明可适用在现存的加热系统。现存系统通过使用上述的方法能够容易而且节约的翻新。此外，能量供给和加热元件能够对现存设备进行翻新来加热空气、水热系统、温泉浴场、游泳池、烤面包机、吹风机、家庭设备包括烤箱等。
本发明也能够被用于加热空气，例如，在衣物干燥机、烤箱、烤架和中央加热系统中加热空气。通常来说，这些产品使用来自标准电输出的高电压(240V的交流电或是120V的直流电，取决于不同国家)，包括用于工业应用的三个时段的能源供应。
本发明的另一实施例方式提供了一种加热一种流体的方法，包括在低电压状态下加热一元件。
在另一实施方式中，本发明提供了一种加热一种流体的方法，包括在低电压状态下加热一种绝缘或部分绝缘的元件。
在另一实施方式中，本发明提供了一种加热水的方法，包括在低电压状态下加热一种元件。所加热的水被储存在一个普通的热水系统或是箱子中，或者即刻给使用者使用。
本发明允许能够使用低电压来能源供给，以此能够增加效率和提高更好的电能安全。
在另一实施方式中，本发明提供了一种加热诸如水之类的流体的方法，包括在低电压状态下加热一种绝缘或部分绝缘的元件。因此，绝缘包括在元件周围能够完全的绝缘电。部分绝缘包括仅仅一部分，如元件的一侧被绝缘。
本发明的另一方面涉及加热农业产品，包括土壤材料或者包含土壤的材料。加热通过在土壤中加热湿气或者加热土壤材料本身来完成的，根据本发明上述所描述的。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种加热流体的方法，其特征在于，包括：
步骤a：提供至少具有100V的高电压电源；
步骤b：将所述高电压转变为低电压；以及
步骤c：通过所述低电压加热一个元件，从而加热流体。
2.根据权利要求1所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件是不绝缘的。
3.根据权利要求1所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件是绝缘的或部分绝缘的。
4.根据权利要求1至3任一所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件由镍和铬的合金或其他合金形成。
5.根据权利要求4所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件实质上包括80％的镍和20％的铬或其他合金。
6.根据权利要求1至5任一所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件的温度至少升至400℃。
7.根据权利要求6所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件的温度升至400℃到1700℃之间。
8.根据权利要求7所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件的温度升至700℃到1700℃之间。
9.根据权利要求8所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件的温度升至1200℃到1700℃之间。
10.根据权利要求1所述加热流体的方法，其特征在于，所述元件形成金属丝。
11.根据权利要求10所述加热流体的方法，其特征在于，所述金属丝的直径在0.2mm至4mm之间。
12.一种用于加热热水系统的加热组件，包括低电压能够在特别低的电压下操作的不绝缘的金属元件，其特征在于，所述元件的温度超过800℃。
13.根据权利要求1所述加热流体的方法，其特征在于，所述流体为液体或气体。
14.根据权利要求13所述加热流体的方法，其特征在于，所述液体为水。
15.根据权利要求13所述加热流体的方法，其特征在于，所述气体为空气。
16.根据权利要求1至15任一所述用于加热热水系统的加热组件或所述加热流体的方法，其特征在于，所述的方法用于海洋船只。
17.根据权利要求12所述用于加热热水系统的加热组件，其特征在于，包括能够选择直流电和交流电的开关。
18.根据权利要求13所述用于加热热水系统的加热组件，其特征在于，所述液体为丙二醇。
19.一种加热水的方法，其特征在于，包括：
步骤a：提供至少具有100V的高电压电源；
步骤b：将所述高电压转变为低电压；以及
步骤c：通过所述低电压加热一个不绝缘的元件，从而加热水。
20.根据权利要求19所述加热水的方法，其特征在于，所述低电压范围为22V至28V之间。
21.根据权利要求20所述加热水的方法，其特征在于，所述元件包括80％的镍和20％的铬。
22.根据权利要求21所述加热水的方法，其特征在于，所述元件的温度至少升至400℃。
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