CN85105121B - 高效安全电加热装置 - Google Patents

Abstract

高效安全电热装置。用两组交错排列的电极与被加热物质直接接触，被加热物本身成为发热元件而发热。采用多极片提高加热速度和功率，在加热区附近设置多级零电位，使离开加热区的被加热物不带电。

Description

高效安全电加热装置

本发明涉及高效安全电加热装置，特别是直热式电加热装置。

在工业及民用各领域中，电加热技术得到广泛应用，现有的各种各样的电加热方法和装置，按其加热方式可分为两大类，即以电热元件为发热体，将热量传送给被加热物的间热式电热方法及装置，和不采用电热元件，而让电流直接流过被加热物，从而使被加热物自身发热的直热式电热方法及其装置。

采用第一种方法时，由于使用了电热元件，因此在能量转换过程中增加了能量损耗、热效率较低，而且造价高，结构复杂，当散热不良时，电热元件本身容易损坏

而采用第二种电热方法，由于省去了电热元件这个中间环节，因此能量损耗小，热效率高，结构简单，成本低，而且寿命长，安全可靠。

美国专利2，850，610号公开了一种直热式水加热器的结构。该加热器有一个圆周为金属、上下底部为绝缘材料制成的容器壳体。在壳体内部中央有一个芯电极，一组围绕着芯电极的各自分离的电极，这些电极由石墨制成，各电极之间以及电极与壳体之间保持绝缘。在容器底部有一个进水口，上部有一个出水口，容器内靠近进水口处有一个接地板。被加热的水从各极片间通过并被加热后，从容器顶部中央的出口流出。这种加热器的优点是效率高，结构简单。但是，这种热水器也有缺点。其中最主要的是，水在被加热过程中是带电的，这些带电的水从各极片间以及沿着绝缘材料制成的容器顶部从出口流出时，水中所带的电不可能安全消除，特别是当水的流速较高时，出水带电问题更严重。这样，使该装置的用途受到很大限制，只能适用于加热静置在容器中的水或者流速极低的水，而且容器的容积也必须较大。

本发明的目的是克服上述的现有直热式电加热装置的缺点，提供一种高效、安全的电加热装置。

本发明的目的是通过制造以下装置实现的：

在一个带有进出口的壳体中，用两组交错排列并分别与市电电源相线和零线连接的电极与被加热物质直接接触，接通电源，位于不同电极间的被加热物上就有电流通过，由于被加热物具有电阻，所以在这部分被加热物上就产生了热量，从而使其本身被加热。当电源电压和被加热物质的数量一定时，加热的速度与电级间被加热物质的电阻有关，与电极的有效面积也有关，所以为了提高加热的效率，可以适当减小各电极之间的距离、或增大每个电极的有效面积。但在有些场合，过分增大每个电极的有效面积有困难，这时可以采用增加每组电极中电极数量的方法来扩大有效面积。加热过程中，被加热物质是带电的。为了解决这一现象带来的问题，在两组电极附近设置了多级零电位，使得离开电极区域的被加热物基本不带电。在本发明中，采用了两级零电位，在两组电极附近设置一个与电源零线相接的第一零电位，然后在该第一零电位的外面再设置一个与地线相接的第二零电位。被加热物离开第一零电位时，其带电程度极大降低，所残留的漏泄电流在被加热物通过第二零电位时几乎全部被接地短路，从而实现了高效安全加热。

用这种装置，可以加热固体，如碱类和盐类，使它们熔化。

用这种装置，也可以加热液体，比如油类，含有各种物质的水溶液或含水的混合物，以及工业或生活用水等。

被加热的，可以是静置在适当容器中的物质。此时，第一和第二零电位宜将整个加热区（包括电极和位于加热区的被加热物质）包围起来，这样就不会有电流向外漏泄。

被加热的物质也可以是流动的。它们既可以依次流经每个极间，也可以分别流经各个极间，然后汇合一起流出。此时，与电源零线连接的第一零电位可以设置在加热区靠近流体出口和进口的地方，流体流进或流出时，必须穿过第一零电位。而与地线连接的第二零电位则离加热区再远些，即在第一零电位的外面。同样，流体应全部穿过第二零电位。

图1是本发明熔化卤装置的示意图。

图2是实现本发明的电热装置的示意图。

图3是带有透明观察窗的实施例的示意图。

图4是图2-图3所示实施例中电极组的另一排列方式的示意图，图中只画出了有变动的部分。

图1是本发明熔化卤装置的示意图。在一个绝缘容器（21）内底部放置一块作为电极的带孔的金属板（22），上面铺一层待熔化的卤（28），然后再放上一块极板（23），板上再放一层卤，这样依次放置多层，最上面用一块极板盖住并使各极片的位置固定，极片交叉与电源相线和零线相连，并使其中最上面和最下面的极板接电源零线，在容器底部熔化的卤的出口（25）有一个封住出口的金属网状物（24），该网状物与地线相接，这样当接通电源后，固态卤被熔化，从出口（25）流出不带电的液态卤。

图2是实现本发明的一种高效安全电热装置的示意图，该装置有一个金属容器壳体（1），壳体上有进出口（3，4），壳体（1）内有一绝缘材料（尼龙或塑料）制成的内套（2），内套外壁与外壳内壁无间隙，被加热物可从进出口（3、4）流入内套空腔或从内套空腔流出，电极组（5、6）置于内套（2）内，两组电极平行交叉排列，电极组（5）的接线穿过密封的出线塞（11）与电源相线（8）连接，电极组（6）的接线穿过出线塞（11）与电源零线（9）相接，在壳体内接近进出口（3、4）附近设置了第一零电位，在该装置中，第一零电位由接零线的电极组（6）中位于最外端的两个极片（6a）形成。在该装置中还设置了接地线（10）的第二零电位（7），它由金属制件形成。在本装置中，该第二零电位是封住进出口（3、4）的细目金属网。

在该第一实施例中，被加热物质依次流经每对极片间的空间，因此，所有极片上都制有若干孔或缺口，以便其穿过。

为了调整加热器的功率，各极片间的距离可以调整。

各极片都是用金属制成的，为了延长使用寿命和保持清洁，电极宜用不锈钢制作。

壳体的进口和出口可以备有螺纹或各种便于装卸的接口，以便方便地与其它管路或装置配接。

图3体现了本发明另一实施例，其基本结构与所用材料与第一实施例中所叙述的装置的结构与所用材料完成一致，因此相似部分使用了相同的参考标号，其不同之处是，在该装置的壳体上设置了一个纵向的细长的透明的观察窗（14），以便观察及控制容器中的液量。

以上所述的装置中电极片的平面与被加热物流动的大方向垂直。也可以改变电极片的位置，使电极片所在平面与被加热物流动的大方向平行。如图4所示，这时被加热物分别从各对极片间流过，然后在出口处汇合，这时极片上不必再开孔或缺口，而第一零电位也应改成用两个单独的导体（19）制成，其排列方向与电极组中极片平面垂直，进出的被加热物都从该导体的孔或缺口中穿过。

本发明具有现有的直热式电加热法的所有优点，即：热效率高，结构简单，造价低，由于用被加热物本身作电热元件，所以当电极间没有被加热物时，电路自动形成断路，不会使加热器烧毁。

此外本发明还具有独特的优点，它们是：

安全可靠，因为采用了多级零电位，使得离开加热区的被加热物质基本上不带电，以按本发明制造的电热水器为例，根据“辽宁省计量产品质量检测中心站”的测试报告，流出的热水的对地电压在0.08v～0.25v之间。

可用于流动式加热，由于采用了多级零电位保护，所以可以用于即用式加热，即边加热边使用，绝无触电危险。亦即，可以安全地用于对流动物质的加热。

加热速度快，热效率高。由于上一优点，当加热物质的需求量较大时，可使其分别流过加热器，这样所有的被加热物温度的增高都是由于各部分依次成为电热元件直接发热，而不是由其它部分发热以后，通过热传导使全部被加热物温度提高，因此加热速度快，而且其效率超过一般的直热式电加热装置，根据“辽宁省计量产品质量检测中心站”的测试报告，在电源电压在210V～215V之间浮动时，效率高达91.3～95.2%。

采用多极片，使得功率增大，也可提高加热速度。

由于可进行流动式加热，所以大大缩小了加热器的体积。

由于以上优点，所以本发明在工业、农业、交通运输和日常生活领域内都可得到广泛应用。例如，利用本发明可以制成各种热水淋浴器，饮用开水器，蒸汽发生器，各种电热式烹调器具，各种工业用蒸发器，加热器等等。

Claims (15)

1、高效安全电加热装置，有一个容器壳体，一个进口和一个出口，在壳体内绝缘地安装两组片状电极，其中一组电极接电源零线，另一组电极接电源相线。

其特征在于，

这两组极片互相平行地交错布置，

在容器壳体内靠近进口处和出口处附近分别设置与电源零线连接并允许被加热物质通过的金属材料制成的零件作为第一零电位，

在容器壳体的进口和出口处设置了两个分别盖住出口和进口并允许被加热物质通过的接地的金属制作件作为第二零电位。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，两组电极片的平面与被加热物质的流动方向平行地设置。

3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，两组电极片的平面与被加热物质的流动方向垂直地设置。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所说的形成第一零电位的金属制件就是位于电极组两端最外层的电极片。

5、如权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置的所有电极片上都有若干孔或缺口，使被加热物质可以从中通过。

6、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的形成第二零电位的金属制件是细目金属网。

7、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的电极是用金属制成的。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的金属电极是用不锈钢制成的。

9、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的容器壳体上有一沿纵向的透明的观察窗。

10、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的电极片之间的距离可调。

11、如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置的进口和出口具有可以方便地与其它装置或管路连接或拆卸的结构。

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