CN114026372A - 热交换机用电极部及利用其的电锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换用电极部及利用其的电锅炉，提供一种能够提高热效率的热交换机用电极部及利用其的电锅炉，其中所述热交换机用电极部包括三个电极片通过绝缘体相互连接构成的圆锥形的外部电极、以及可旋转地设于所述外部电极的内侧且由一个电极片构成的圆筒形的内部电极。

Description

热交换机用电极部及利用其的电锅炉

技术领域

本发明涉及热交换机用电极部及利用其的电锅炉，更具体来讲涉及一种能够提高热效率的热交换机用电极部及利用其的电锅炉。

背景技术

通常锅炉是用于加热供应将用作热水和取暖水的水的装置，采用气、油、煤、电等作为热源，但气、油、煤具有燃烧气体泄漏导致事故的隐患，近来有报道发生实际死亡事故等各种问题，因此无气体泄漏隐患的电锅炉需求在剧增。

电锅炉利用电极对水进行加热，包括用设于热交换管内部的一对电极之间流通的电流对水进行加热的热交换机。例如，专利第10-1454558号公开了一种热交换机，包括热交换用腔体、贯通热交换用腔体设置的多个热交换管、以及设于热交换管的内侧的电极部。

但是所述热交换机的结构具有热效率低的问题。具体来讲，所述热交换机具有包括圆筒形外部电极、可旋转地设于外部电极的内侧的圆筒形内部电极，且外部电极与内部电极各自的三个电极片通过绝缘体相互连接的结构。

因此对所述热交换机而言，向外部电极施加电源的情况下电流同过水从外部电极向内部电极流通，电流再从内部电极向外部电极流通，在此过程中发热从而能够对水加热。但是这种热交换机由于内部电极旋转，因此反复出现构成内部电极的三个绝缘体和构成外部电极的三个绝缘体彼此相对的瞬间，在该瞬间，三个内部电极片作为导体的功能受到限制，因此电流无法顺畅移动，因此热效率低下在所难免。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决上述现有技术的问题，目的在于提供一种内部电极作为导体的功能不受限制，因此能够提高热效率的热交换机用电极部、利用其的电锅炉。

技术方案

作为解决如上所述的技术问题的技术方案，本发明提供一种热交换机用电极部，包括：三个电极片通过绝缘体相互连接构成的圆锥形的外部电极；以及可旋转地设于所述外部电极的内侧，由一个电极片构成的圆筒形的内部电极。

该情况下，在所述内部电极可凸出形成有凸起。

该情况下，在所述内部电极可设置有扇叶。

该情况下，所述内部电极的内侧可设有磁铁。

该情况下，所述磁铁收容于收纳壳，所述收纳壳可插入到所述内部电极的内侧。

并且，本发明提供一种电锅炉，其特征在于，包括上端形成有空气排出口的外筒；设于所述外筒的内侧，上端形成有空气排出孔的内筒；所述内筒的内部沿着上下方向被划分为多段形成的多个热交换腔体；贯通所述热交换腔体中至少一个热交换腔体设置的多个热交换管；以及设于所述热交换管中至少一个热交换管的内部的权利要求1至5中任一项所述的热交换机用电极部，其中，所述内筒的上端与所述外筒的上端相隔构成，使得在所述热交换腔体对水进行加热而产生的空气层通过所述空气排出孔排出到所述外筒与所述内筒之间后通过所述空气排出口排出到外部。

该情况下，热介质可注入到所述热交换机用电极部所在的热交换腔体中热交换管与内筒之间的空间使得热交换腔体起到热管的作用。

该情况下，所述外部电极与所述热交换管之间通过O形圈密封，从而能够使得水只流动到所述外部电极与所述内部电极之间。

技术效果

根据本发明，内部电极由具有圆筒形结构的一个电极片构成，因此不需要以往用于连接电极片的绝缘体，因此构成外部电极的三个电极片通过内部电极始终导通，因此能够最大化热效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例的电锅炉的立体图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的B-B剖面图；

图4是示出图1所示电锅炉的内部结构的底面立体图；

图5是本发明优选实施例的电极部的立体图；

图6是图5所示电极部的分解立体图；

图7是图5的C-C剖面图。

具体实施方式

以下参见附图对本发明的实施例进行详细说明使得本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易实施。但是本发明可以以多种不同的方式实现，不限于以下说明的实施例。并且为了对本发明进行明确说明而省略了与说明无关的部分，在整篇说明书中对相似的部分标注了相似的附图标记。

图1是本发明优选实施例的电锅炉的立体图，图2是图1的A-A剖面图，图3是图1的B-B剖面图，图4是示出图1所示电锅炉的内部结构的底面立体图，图5是本发明优选实施例的电极部的立体图，图6是图5所示电极部的分解立体图，图7是图5的C-C剖面图。

参见图1至图7，本发明优选实施例的电锅炉100包括外筒110、内筒120、热交换腔体130、热交换管150及电极部160。

外筒110包括圆筒形本体111、分别结合于本体111的上部与下部的上板112及下板113。

本体111的一侧形成有取暖水注入口114、热水注入口115及热水排出口116。取暖水注入口114是用于注入待加热成取暖水的水的通道，形成于本体111的下端，热水注入口115是用于注入待加热成热水的水的通道，同样形成于本体111的下端，热水排出口116为用于向外部排出加热的热水的通道，形成于本体111的上端。该情况下，用于向外部排出加热的取暖水的取暖水排出口121形成于内筒120的一侧上端，通过外筒110的本体111露在外部。

并且，上板112形成有空气排出口112a，这种空气排出口112a用于向外部排出在热交换腔体130对水进行加热时产生的气泡。

内筒120具有圆筒形结构，设于外筒110的内侧且上部与侧部与外筒110相隔。因此内筒120与外筒110之间形成预定的空间，通过外筒110的取暖水注入口114注入的水能够填充于该空间。

内筒120的一侧形成有用于使热交换腔体130，更具体来讲第一腔体131用作热管的用于注入热介质的热介质注入口122(参见图2)。作为参考，为了便于说明，图中图示成热介质注入口122与热水管123干涉，但实际制造时应设计成避开与热水管123干涉。

内筒120的上端形成有与热交换腔体130中配置于最上端的第三腔体133连通的空气排出孔120a(参见图3、图4)。

热水管123可沿着上下方向在内筒120的外侧卷绕成螺旋形。热水管123的一端连接于外筒110的热水注入口115，另一端连接于热水排出口116，因此注入到热水注入口115的水可在沿着热水管123移送的过程中被加热后通过热水排出口116排出。

另外，如以上所述，内筒120的一侧上端形成有取暖水排出口121。

热交换腔体130是沿着上下方向将内筒120的内部划分成多段形成的。

具体来讲，如图4所示，热交换腔体130包括通过第一上部划分板136与第一下部划分板139划分的具有预定的空间的第一腔体131、在第一腔体131的上方通过第二上部划分板137划分的具有预定的空间的第二腔体132、在第二腔体132的上方通过第三上部划分板138划分的具有预定的空间的第三腔体133、在第一腔体131的下方通过第二下部划分板140划分的具有预定的空间的第四腔体134及在第四腔体134的下方通过外筒110的下板113划分的具有预定的空间的第五腔体135。该情况下，如上所述，第三腔体133的上方形成有外筒110与内筒120相隔产生的预定的空间S。

热交换管150包括贯通热交换腔体130中至少一个设置的第一热交换管151、第二热交换管152、第三热交换管153及第四热交换管154。

具体来讲，第一热交换管151为了使得内筒120与外筒110之间的空间S与第五腔体135能够连通，贯通它们之间的腔体131、132、133、134设置，第二热交换管152为了使得第五腔体135与第三腔体133能够连通而贯通它们之间腔体131、132、134设置，第三热交换管153为了使得第三腔体133与第四腔体134能够连通而贯通它们之间的腔体131、132设置，第四热交换管154为了使得第四腔体134与第二腔体132能够连通而贯通第一腔体131设置，多个第二热交换管152、第三热交换管153及第四热交换管154配置在第一热交换管151的周边。

因此第一热交换管151的下端与第二热交换管152的下端通过第五腔体135连通，第二热交换管152的上端与第三热交换管153的上端通过第三腔体133连通，第三热交换管153的下端与第四热交换管154的下端通过第四腔体134连通，第二腔体132的一侧配置有内筒120的取暖水排出口121(参见图2)。

其结果，填充到内筒120与外筒110之间的空间S的水可依次通过第一热交换管151、第五腔体135、第二热交换管152、第三腔体133、第三热交换管153、第四腔体134、第四热交换管154、第二腔体132的过程中，通过电极部160加热后通过取暖水排出口121向外部排出用于取暖。

电极部160设于热交换管150，更具体来讲设于第一热交换管151的内部，包括外部电极161与内部电极166。

外部电极161中，可被施加三相交流电源的三个电极片162结合于绝缘体163的两侧槽组装成圆锥形，通过上部支座164与下部支座165固定。该情况下，外部电极161的下端向下方延长形成使得能够连接到用于设置电极部160的支架168的电极169。并且，下部支座165的外侧结合有O形圈170，从而如图2紧贴第一热交换管151的内壁。即，下部支座165与第一热交换管151之间的空间不是被电极直接加热的区域，因此水持续向该空间流动的情况下难免热效率低下。因此本发明用O形圈170密封该空间使得水只能流动到直接被电极加热的外部电极161与内部电极166之间以提高热效率。

内部电极166构成为圆筒形，上端与下端可旋转地结合在支座167与支架168之间，以此设于外部电极161的内侧。支座167像下部支座165一样在外侧结合有O形圈171以紧贴固定于第一热交换管151的内壁。但是对支座167而言，水需要向下方流动以向外部电极161与内部电极166之间流动，因此具有除内部电极166的结合部位以外其余开放的结构。

不同于外部电极161，这种内部电极166由一个电极片构成。内部电极166由一个电极片构成的情况下不需要用于相互连接多个电极片的绝缘体，因此内部电极166旋转时可不间断地起到导体功能，因此能够提高热效率。

另外，通过设于外部电极161的三个电极片162施加三相电压的情况下，电流以在热交换管150内部流动的水为导电体从外部电极161向内部电极166侧流通，此时被施加电压的外部电极161与作为导电体的水起到与电动机线圈相同的作用，因此内部电极166通过磁场和线圈中流通的电流根据弗莱明左手定则进行旋转。内部电极166起到加速外部电极161的电流流通的功能，电磁感应现象产生的感应加热效果促使内部电极166与热交换管150处产生大量的热，这些热用作对水进行加热的能源。

内部电极166旋转使得水发生涡流现象，这降低水的电流电阻促使热更快传递。为了更容易诱导涡流现象以提高热效率，可在内部电极166的表面凸出形成凸起166a。为了诱导涡流，优选的是沿着内部电极166的圆周方向以120度间隔形成凸起166a，但无特殊限制，可考虑电锅炉100的大小、容量进行适当调节。

为了进一步提高内部电极166的旋转力，还可以在内部电极166的下部设置扇叶166b。扇叶166b通过从上方向下方流动的取暖水产生旋转力促使内部电极166更快旋转，因此外部电极161与内部电极166之间的电流更容易发生移动，因此能够提高热效率。

内部电极166的内侧可设有磁铁172。磁铁172的功能是对水进行打碎以提高热传递效率。即，水的分子结构为H₂O，这种分子结构形成团簇以大分子结构存在。水的团簇是由水分子之间的氢键形成的，这种氢键被磁力切断而变成小型化的团簇。分子结构为H₂0的水形成团簇的状态下经过由N极与S极构成的磁铁的磁场的情况下水的团簇结构被磁场分解变成较小的团簇结构。其中，团簇是指多个原子或分子结合的形态。就像水的团簇大小越小则人体吸收量越大，团簇被打碎变小的水中电流移动阻力小，因此电流消耗少，减少的电流消耗量相当于提高的热效率。

磁铁172可以由圆板形的多个永磁铁层叠多段而成，永磁铁可具有多种磁极排列。例如，将永磁铁排列成N、S、S、N、N、S、S、N、N、S......这种相同的极相对且接触使得水经过多个磁场的情况下能够进一步减小团簇的大小。但由于磁铁172的磁力强，因此不容易向内部电极166的内部按上述磁极排列插入。为了解决这种问题，可用别的工具将磁铁172插入到收纳壳(未图示)并密封，然后将收纳壳设于内部电极166内部。利用收纳壳的情况下容易设置及拆卸磁铁170，更便于维修、保养内部电极166，因此优选。

为了最大化电极部160的加热效果，也可以构成为设有电极部160的第一腔体131起到热管的功能。

热管是在真空状态的金属管内注入沸点低且蒸发潜热大的惰性气体等工作流体制成的，利用低压条件下工作流体容易发生从液体到蒸汽的相变化的特性，通过相变化时的潜热传递热的装置。这种热管的作用温度范围在0℃到200℃范围，在一般空调及房间制冷制热、电子设备冷却、中温范围的废热回收、太阳热聚热等用作有效的热传递要素，其最大的优点是无需动力源也能够达到铜的最高数千倍的热传递性能。

因此通过形成于第一腔体131的一侧的热介质注入口122注入热介质对第一腔体131内部加热的情况下，相比于只用电极部160对水加热，能够得到更高的温度，因此能够更加提高热效率。

以上说明了本发明优选实施例的热交换机用电极部与利用其的电锅炉的构成。以下对本发明的作用进行说明。

首先，向取暖水注入口114注入水的情况下水填充到内筒120与外筒110之间的空间，水位逐渐升高达到内筒120的上方空间S。

之后，水流入第一热交换管151内部以流入内部电极166与外部电极161之间。该情况下，外部电极161与第一热交换管151之间通过电极部160的支架168的O形圈170密封，因此流入第一热交换管151的水均流到内部电极166与外部电极161之间。

在上述状态下向外部电极161施加三相交流电源的情况下，电流从构成外部电极161的任意一个电极片162经过水和内部电极166并向其他电极片移动的过程中通过感应加热效果对水进行加热。该情况下，内部电极166通过凸起166a与扇叶166b更快速度旋转的同时产生涡流使得电流流通更顺畅，并且通过设于内部电极166的内侧的磁铁172更好地打碎水分子结构使得热传递更快，因此能够提高热效率。并且，设有电极部160的第一腔体131在热介质通过热介质注入口122注入的情况下起到热管的作用，从而能够进一步提高加热温度。

经过电极部160加热的水依次通过第五腔体135、第二热交换管152、第三腔体133、第三热交换管153、第四腔体134、第四热交换管154、第二腔体132的过程中被电极部160与热介质持续加热后从第二腔体132通过取暖水排出口121排出供应到取暖处。

另外，在热交换腔体130对水进行加热时产生由气泡等构成的空气层，这种空气层产生压力起到降低取暖水量和热效率的作用，因此必须向外部排出。关于此，在本发明中空气层由于与水存在密度差，因此聚集到热交换腔体130中配置于最上端的第三腔体133。聚集于第三腔体133的空气层通过空气排出孔120a中间排出到内筒120与外筒110之间的空间S，再通过外筒110的空气排出口112a最终排出。即，由于空气层含有大量热能，因此如果直接排出到外部将难免造成大量的热损失。因此在本发明中将空气层一次排出到内筒120与外筒110之间的空间S使得与供应水热交换后最终排出到外部，以此最小化热损失。供应水以与空气层热交换从而升温的状态流入电极部160，因此能够得到提高热效率的效果。

以上参考附图对本发明的优选实施例进行了详细说明。本发明的说明用于例示，本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解可在不变更本发明的技术思想或必要特征的前提下轻易变形成其他具体方式。

因此本发明的范围示于所附权利要求范围而不是上述具体说明，从权利要求范围的意思、范围及其等同概念导出的所有变更或变形的方式应解释为包含于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种热交换机用电极部，包括：

三个电极片通过绝缘体相互连接构成的圆锥形的外部电极；以及

可旋转地设于所述外部电极的内侧，由一个电极片构成的圆筒形的内部电极。

2.根据权利要求1所述的热交换机用电极部，其特征在于，在所述内部电极凸出形成有凸起。

3.根据权利要求1所述的热交换机用电极部，其特征在于，在所述内部电极设置有扇叶。

4.根据权利要求1所述的热交换机用电极部，其特征在于，所述内部电极的内侧设有磁铁。

5.根据权利要求4所述的热交换机用电极部，其特征在于，所述磁铁收容于收纳壳，所述收纳壳插入到所述内部电极的内侧。

6.一种电锅炉，其特征在于，包括：

上端形成有空气排出口的外筒；

设于所述外筒的内侧，上端形成有空气排出孔的内筒；

所述内筒的内部沿着上下方向被划分为多段形成的多个热交换腔体；

贯通所述热交换腔体中至少一个热交换腔体设置的多个热交换管；以及

设于所述热交换管中至少一个热交换管的内部的权利要求1至5中任一项所述的热交换机用电极部，

其中，所述内筒的上端与所述外筒的上端相隔构成，使得在所述热交换腔体对水进行加热而产生的空气层通过所述空气排出孔排出到所述外筒与所述内筒之间后通过所述空气排出口排出到外部。

7.根据权利要求6所述的电锅炉，其特征在于，热介质注入到所述热交换机用电极部所在的热交换腔体中热交换管与内筒之间的空间，使得热交换腔体起到热管的作用。

8.根据权利要求6所述的电锅炉，其特征在于，所述外部电极与所述热交换管之间通过O形圈密封，使得水只流动到所述外部电极与所述内部电极之间。

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