DE2731513A1

DE2731513A1 - Mikrowellen-heizvorrichtung sowie diese verwendendes heizsystem und raumbeheizungsverfahren

Info

Publication number: DE2731513A1
Application number: DE19772731513
Authority: DE
Inventors: Elmer L Stubbs
Original assignee: INT MICROWAVE CORP
Current assignee: INT MICROWAVE CORP
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1977-07-12
Publication date: 1978-01-19
Also published as: US4114011A; GB1585356A; CA1089023A; JPS538850A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN »6, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22 International Microwave Corporation

88 South Steele Street

Denver, Colorado 80206, V.St.A.

Mikrowellen-Heizvorrichtung sowie diese verwendendes Heiz garsten und Ramnbehei sun gg ν erfahren

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Be schreibunt;

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Mikrowellen-Heizverfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Raumbeheizung und dergleichen.

Bei den derzeit in Gebrauch befindlichen Heizsystemen fur Räume und dgl. Räumlichkeiten wird ein unter Druck stehendes Gas verwendet, welches in Rohrleitungen abgegeben oder in Behältern untergebracht ist, und mittels einer Gasflamme wird Luft in einem Wärmeaustauscher erwärmt, durch den Luft zirkuliert wird. Bei einem anderen bekannten Heizsystem wird Wasser durch einen Boiler erwärmt, und das heiße Wasser wird durch Rohre zu einem Radiator hin geleitet, der an verschiedenen ausgewählten Stellen in einem oder mehreren Räumen untergebracht ist.

Einige Mängel dieser derzeit bekannten Heiζsyst emθ sind der Umfang, die Kosten der Konstruktion, die Unwirtschaftlichkeit und Gefahren, die durch die Anwendung von unter Druck stehendem Gas und einer Gasflamme hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kompakte, zuverlässige, geringe Kosten verursachende und wirtschaftliche Heizvorrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung von Mikrowellenenergie Wärme für die Erwärmung eines Raumes und dergleichen Räumlichkeiten erzeugt, überdies soll die neu zu schaffende Mikrowellen-Heizvorrichtung für einen Raum und dgl. Räumlichkeiten geeignet sein für die Verwendung in

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Verbindung mit Wärmeverteilungssystemen, die in Gebäuden und dgl. bereits vorhanden sind, ferner soll die neu zu schaffende Heizvorrichtung verbesserte Heizeigenschaften gegenüber verschiedenen Typen der derzeit benutzten Heizeinheiten aufweisen. Me neu zu schaffende Heizvorrichtung soll keine Verunreinigung hervorrufen, nicht giftig sein, keine Belüftung aufweisen, keine explosiven Lösungsmittel und keine Flammen verwenden sowie im Interesse der Energieerhaltung ausgelegt sein. Ferner soll die neu zu schaffende Heizvorrichtung energiesparend für die Erwärmung von Räumen und dgl. Räumlichkeiten vorgesehen sein, überdies soll die neu zu schaffende Mikrowellen-Heizvorrichtung vielseitig und in hohem Maße flexibel sein, um an eine Vielzahl von Erwärmungsanforderungen bezüglich der Erwärmung von Räumen, Gebäuden und dgl·, angepaßt werden zu können. Schließlich soll die neu zu schaffende Mikrowellen-Heizvorrichtung zusätzlich zu anderen Heiζsystemen, einschließlich der Solar-Heizsysterne, verwendet werden können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Gebäude, welches Bit einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Mikrowellen-Heizvorrichtung versehen ist, die mit einer erwäraten Strömungsflüssigkeit zusammenwirkt. Fig. 2 zeigt in einer Perspektivansicht eine Aueführungsfora einer mit einer erwärmten Strömungsflüeaigkeit betriebenen Mikrowellen-Heizvorrichtung.

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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 2 eingetragenen Linien 3-3.

Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht eine Heizvorrichtung entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Heizvorrichtung mit zwei Energiequellen.

Fig. 5 zeigt in einer Perspektivansicht eine gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Heizvorrichtung modifizierte Ausführungsform einer Heizvorrichtung, bei der ein fester Absorptionskörper mit Pyramidenflächen verwendet ist.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 5 eingetragenen Linien 6-6.

Fig. 7 zeigt in einer Perspektivansicht eine noch weitere Ausführungsform der Mikrowellen-Heizvorrichtung, die in Verbindung mit einer Flüssigkeit, die über erwärmte Korper strömt, und mit einem Radiator als Teil der betreffenden Vorrichtung zusammenwirkt. Fig. 8 zeigt in einer Schnittansicht einen Teil der Mikrowellen-Heizvorrichtung gemäß Fig. 7· Fig. 9 zeigt schematisch ein Gebäude, welches mit einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Mikrowellen-Heizvorrichtung versehen ist, die alt erwärmter ötrömungsluft betrieben wird.

Fig. 10 zeigt in einer Perspektivansicht einen 'feil der Hikrowellen-Heizvorrichtung gemäß Fig. 9* Fig. 11 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 10.

In Fig. 1 ist ein Gebäude bzw. Haus 11 dargestellt, welches einen Raum 12 in der unteren Etage und einen Raum 13 in der oberen Etage aufweist und welches mit einem elektrischen Anschluß 14 sowie mit einem Wasseranschluß 15 versehen ist. Eine Mikrowellen-Heizvorrichtung 16, die mit einer Strömungsflüssigkeit betrieben

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wird, ist als in dem Kaum 12 untergebracht dargestellt. Das Gebäude ist ferner als mit einem Fluid-Zirkuliarungs- und «ärmeaustauschersystem versehen dargestellt, welches als zwei Wärmeaustauscher oder Radiatoren 18 und 19 in dem oberen Raum 13 enthaltend dargestellt ist. Dabei ist ein Zulaufrohr 17 mit dem Einlaß des Radiators 18 verbunden, und zwischen den Radiatoren 18 und 19 befindet sich ein Zwischenrohr 20. Ein Auelaßrohr 21 leitet die Strömung von dem Radiator 19 weg·

Die Mikrowellen-Heizvorrichtung 16 heist im allgemeinen eine Kikrowellenenergie absorbierende Flüssigkeit auf, die durch die Heizvorrichtung 16 sowie durch das Pluidzirkulierungs- und Wärmeaustauschersystem zirkuliert. Die erwärmte Flüssigkeit wird von der Vorrichtung 16 durch ein Auslaßrohr 22 herausgeführt und mittels einer Pumpe 23 durch ein Durchlaß-Sperr-Steuerventil 24 zu der Zuführleitung 17 für den Radiator 18 gepumpt. Ferner ist eine Fülleitung 26 vorgesehen, die über einen Wasserhahn 27 mit dem Wasserzulauf 15 über ein ZuIauf-Absperr-Steuerventil 28 sowie ein Druckregulierventil 29 verbunden ist, welches seinerseits über ein !!-Verbindungsstück «it der Leitung 17 verbunden ist. Dadurch ist eine Druckentlastung in der AbflußLeitung 17 zur Außenseite bzw. Atmosphäre hin ermöglicht, wenn der Druck in der Leitung 17 einen gewählten Maximaldruck, wie ein Bar (entsprechend 15 Psi) übersteigt. Eine weitere Abflußleitung 15 ist mit dan Abgaberohr an bzw. über ein ^-Verbindungsstück verbunden und mit einem Ausdehnungsbehälter 31 sowie mit einem Sicherheitsventil 32 versehen, welches bei eines ausgewählten Maximaldruck, wie ca. 1,4 Bar (entsprechend 20 psi) ausgelöst wird. Mit der Strömungsleitung 22 ist auf der Einlaßseite der Pumpe 23 ein weiteres Entlüftungsventil 33 verbunden, um erforderlichenfalls Luft »ur

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Atmosphäre hin abzulassen.

In Fig. 2 und 3 ist die Mikrowellen-Heizvorrichtung 16 im einseinen dargestellt; sie enthält ein langgestrecktes Gehäuse oder einen langgestreckten Kasten 35» der eine #bsorptionsfähige Räumer bildet, in deren Innenseite eine Mikrowellenenergiequelle 36 angeordnet ist, deren Mikrowellenenergie in die betreffende Kammer durch eine Hohlrohrleitung 37 eingeführt wird. Der Hohlleiter 37 ist für die durch die Quelle 36 abgegebene Energiefrequens entsprechend ausgelegt; er weist einen hohlen geradlinigen Rohrquerschnitt 37a auf, der eine generelle Rechteckfora besitzt. Außerdem weist der betreffende Hohlleiter einen hohlen, nach außen sich erveiternden Endteil 37h auf, der eine generelle Rechteckfora besitzt· Die Mikrowellenenergiequelle oder der Mikrowellengenerator 36 kann die Form einer Magnetronröhre oder einer entsprechenden Anordnung besitzen, die eine elektromagnetische Wellenenergie im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums erzeugt. Das Kikrowellenband liegt zwischen dem Radiowellenband und dem Radarband; es reicht in der Wellenlänge von etwa 2 bis 100 cm. Die MikrowellenSchwingfrequenz liegt zwischen etwa 20 000 MHz und 400 MHz. Um eine Interferenz alt Redar-Übertragungssystemen und anderen Formen der Signalübertragung zu vermeiden, betragen die am häufigsten benutzten Mikrowellenfrequenzen 21-50 MHz und 915 MHz.

Das dargestellte Gehäuse 35 weist äußere Wände 38, eine innerhalb der äußeren Wände befindliche Wärmeisolationssohioht 39 und innere Wände 40 auf. Die äußeren Wände kSnnen der Stabilität wegen aus Metallblech bestehen. Dia inneren Wände 40 legen die Grenzen der Absorptions-

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kammer fest; sie bestehen aus einem Material, welches Mikrowellenenergie reflektiert, wie aus Metallblech.

Das Gehäuse 35 enthält ein Mehrfachwindungs-Rohrsystern, welches eine Mikrowellen-Absorptionsflttssigkeit durch die Absorptionskammer hindurchleitet. Sas Rohrsystem besteht aus einer Vielzahl von für Mikrowellenjdurch-1ässigen inneren Rohrabschnitten 41, die in Reihe miteinander liegend verbunden sind und die in einer parabelartigen Anordnung angeordnet sind. Dabei zeigt insbesondere der vertikale Querschnitt das Vorhandensein einer vorderen Reihe von Rohrbereichen, die längs einer parabeiförmigen Kurve angeordnet sind, und einer hinteren Reihe von Rohrteilen, die längs einer parabelartigen Kurve angeordnet sind. Die zu der vorderen Reihe von Rohrabschnitten gehörenden Rohrabschnittβ sind in Abständen voneinander angeordnet, und die zu der hinteren Reihe von Rohrabschnitten gehörenden Rohrabschnitte sind in Abständen voneinander angeordnet, wobei die zu der vorderen Reihe gehörenden Rohrabschnitte von den zu der hinteren Reihe gehörenden Rohrabschnitten unter Bildung eines Zickzackmusters derart versetzt sind, daß die in den Zwischenraum zwischen zwei Rohrabschnitten der ersten Reihe eintretende Mikrowellenenergie auf einen hinteren Rohrabschnitt auftreffen wird. Dabei sind ein Einlaß-Rohrabschnitt 42 und ein Auslaß-Rohrabschnitt 45 vorgesehen, und die benachbarten Endteile des jeweiligen Rohrabschnitts sind mit einem Endabsohnitt derart verbunden, daß eine kontinuierliche Strömung eines Fluids duroh das Rohr βJ st an vom Einlaß 42 sub Auslaß 45 erfolgt. Auf diese Art und Weise befindet sich das Austrittsende der Mikrowellenquel-Ie 56 etwa im Brennpunkt der parabelartigen Anordnung der Rohrabschnitte zur maximalen Energieabsorption durch

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die Mikrowellenenergie abeorbierende Flüssigkeit, die durch da» Rohrsystem zirkuliert·

Des durch das Bohrsystem hinduroht ret ende ?luidmittel ■ufi dielektrische Eigenschaften besitzen, so daß es imstande ist, die Mikrovellenenergie in Wärme umzusetsen, die in dem Fluid gebunden wird. Leitungswasser wäre geeignet, es können jedoch stärker absorbierende Fluids verwendet werden· Eine Laugen- bzw· Seewasser- oder Salzwaseerlösung bringt stärkere Absorptionseigensohaften ait sioh als Leitungswasser. Andere Lösungen können Chrom oder Kohlenstoff enthalten.

Bein Betrieb der in flg. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung wird die Mikrowellenenergie von der Strahlungsquelle 36 abgestrahlt und durch den Hohlleiter bsw· Wellenleiter 57 in die Absorptionskammer geleitet, die durch die Innenwände 40 begrenzt ist. Diese Energie wird durch das in den Rohrleitungsabschnitten befindliche Fluid absorbiert und in Wärme umgesetzt, die in den Fluid gebunden wird. Das Fluid wirkt als eine kurz* geschlossene Empfangsantenne, die die abgestrahlte Mikrowellenenergie in einen hohen Umlaufstrom umsetzt, der eine Molekülanregung innerhalb des Fluids bewirkt. Dies führt su einem Ansteigen der Temperatur des Fluide, was zuweilen als Molekülerwärmung bezeichnet wird. Die Pumpe 23 dient dabei dazu, das erwärmte Fluid durch ein Radiatorsjstem su leiten bsw. zirkulieren su lessen, um die Wärme an einen Raum oder dgl. zu übertragen, und um das Fluid zur erneuten Aufwärmung in dem geschlossenen Sehleifenaystem wieder umzuleiten·

Bei der in Fig. 4 dargestellten modifizierten Ausfünrungsform sind zwei Hikrowellensnergiequellen 36a und 36b

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vorgesehen, die in dem Gehäuse 35 untergebracht sind, wobei Jeder Energiequelle ein Hohlleiter 37 zugehörig ist, durch den Energie in dieselbe Anordnung der Rohrabschnitt β eingeführt wird. Die Kammer ist durch eine Vand 44 in zwei Bereiche unterteilt. Bei dieser Anordnung ist ein Querfeldeffekt für die Energie vorhanden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der Erwärmung gesteigert werden kann.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungeform der Erfindung ist wieder eine Mikrowellenenergiequelle 36 vorgesehen, und ein Hohl- bzw. Wellenleiter 37 iet in der Innenseite eines Gehäuses untergebracht, welches Außenwände 38, eine Wärmeisolationeschicht 39 und Innenwände 40 aufweist, und zwar wie das Gehäuse, das im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 beschrieben worden ist. Innerhalb des Gehäuses ist ein langgestreckter, fester, Mikrowellenenergie absorbierender Korper 45 vorgesehen, der einen Querschnitt besitzt, welcher die Form einer Parabel hat. Dabei ist das Austrittsende der Mikrowellenenergiequelle 36 etwa im Brennpunkt dieser Parabelanordnung angeordnet. Die Energieaufnahmefläche des festen Körpers 45 ist mit einer Vielzahl von pyramidenförmigen Vorsprüngen 46 gestaltet, die zu der Mikrowellenenergiequelle hinzeigen und die dieser gegenüber vier Oberflächen anstatt eine flache Oberfläche gegenüberstellen, wodurch die Absorption der Mikrowellenenergie unter Steigerung der Erwärmung gesteigert wird. Innerhalb des festen Körpers 45 ist ein Rohrsystem mit Rohrabschnitten 47 vorgesehen, die an den Enden miteinander in Reihe liegend verbunden sind und die aus eines wärmeleitenden Material, wie Kupfer,bestehen und eine Flüssigkeit, wie Wasser, längs eines fortlaufenden Weges führen, und zwar in entsprechender Weise wie in Fig. 2

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bis 4, Dadurch absorbiert der Korper die Wärme und leitet sie über die Rohrabschnittβ 47 zu der Flüssig» keit hin, die dann in ein geschlossenes Fluid-Erwärmungssystes gepumpt wird, bei dem es sich um ein System handeln mag, wie es in Fig. 1 gezeigt det. Ein Einlaßrohrabschnitt 48 und ein Auelaßrohrabschnitt 49 leiten die Flüssigkeit su den Rohrabschnitten 47 hin bzw. von diesen weg· Obwohl der Korper 45 eine innere Energieaufnahmeoberflache besitzt, die mit einer Vielzahl von pyramidenförmigen Oberflächen geformt ist, dürfte einzusehen sein, daß in gewissen Anwendungsfällen diese Oberfläche glatt sein und einer Parabel folgen kann.

Im Betrieb der in Fig. 5 und 6 dargestellten Vorrichtung wird die Mikrowellenenergie von der Quelle 36 abgestrahlt und durch den Hohlleiter 37 in die durch die Innenwände 40 begrenzte Absorptionskammer geleitet. Die Energie wird durch den Körper 45 absorbiert, der dadurch erwärmt wird. Die Wärme wird über die Rohrabsohnitte 47 auf die durch diese hindurchfließende Flüssigkeit übertragen, die ihrerseits durch ein System entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten System zu geeigneten Radiatoren hin gepumpt wird, um die Wärme an einen Raum oder an eine entsprechende Räumlichkeit zu übertragen·

In 71g· 7 und 8 ist die Mikrowellen-Heizvorrichtung ebenfalls als eine Mikrowellenenergie-Quelle 36 und einen Hohlleiter bsw. Wellenleiter 37 enthaltend dargestellt. In diesem Fall ist jedoch auf der Deckseitβ eine« aus den äußeren Wänden ?1 bestehenden Gehäuses •ine Wärmeisolationssehicht 52 vorgesehen, und außerdem aind Innenwände 53 vorgesehen, die eine innere Absorptionskammer begrenzen. Innerhalb der Absorptionskammer ist «in Behälter 54 untergebracht, der gelochte Wände

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aufweist und der au* einem für Mikrowellen durohlässigen Material, wie Hunetstoff, besteht, welohes seinerseits eine Viel saal von Mikrowellenenergie-Abeorptionskörpern 55 enthält. Der Behälter 5* weist ein Fluid-äinlaßrohr 56 und ein Fluid-Ausleßrohr 57 auf· Bei dieser AusfUhrungsfora wird ein Fluid, wie Nasser, durch den inneren Behälter 5* hindurehgeleitet, und die Körper 54, die durch die Mikrowellenenergie erv&rat werden, leiten die Wärme an das Fluid ab« Bas erwärate Fluid kann mittels einer Pumpe duroh ein Rohrsystem gepumpt werden, wie es in 11g. 1 ge&eigt ist, ua als Wärme in einen Raum abgestrahlt *u werden. Als Alternative kann das betreffende Rohrsystem mit einem Radiatorsystern verbunden sein· Bei der in Fig. 7 und 8 gezeigten AusfUh— rungsform ist ein Redietorsystem 50 als Teil ein «ad derselben Einheit ausgebildet. Dabei pumpt eine Pumpe 57 das erwärmte Fluid von dem Rohr 59 in das Radiatorsjstem 50 durch ein Rohr 58 hindurch, und das Fluid kehrt Ton dam Radiator über das Rohr 60 iu dem Rohr 56 zurück. Die erwärmte Luft von dem Radiator wird mittels eines geeigneten Gebläses in eine Rohrleitung 61 eines Leitungssysteme eines Gebäudee abgeführt, bei dem es «loh um ein Gebäude handeln mag, wie es nachstehend näher besehrieben werden wird.

Bei einer anderen, in Fig. 9« 10 und 11 dargestelltcn AusfUhrungsfora der Erfindung ist ein Gebäude 11 vorgesehen, welohes einen in einer unteren Etage liegenden Raue 12 und eines in einer oberen Etage liegenden Baus enthält und welehes mit einem elektrischen Anschluß 14 wie bei der Ib Flg. 1 dargestellten Vorrichtung versehen ist. Dieses Gebäude 1st mit einem Luftkanal 62 versehem, der einen Aaslaß 65 fur Ale Abgabe von Loft la dem Rena, einen HUekfOhr-LufteiÄleB 64 für die Aufnahme von LaXi

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aus dem Raum sowie einen zugehörigen Rückführkanal 65 aufweist, der mit der Mikrowellen-Heizvorrichtung 66 verbunden ist.

Diese Mikrowellen-Heizvorrichtung 66 weist ein äußeres Gehäuse 67 auf, welches einen Kanal für die Bewegung von erwärmter Luft mit einem Einlaß 67a und einem Auslaß 67b bildet. Innerhalb des äußeren Gehäuses 67 ist ein inneres Gehäuse vorgesehen, welches aus äußeren Wänden 68, einer inneren Wärmeisolation 69, inneren Wänden 71* die eine Absorptionskammer begrenzen, einer Nikrowellenenergiequelle 36 und einem Wellenleiter bzw. Hohlleiter 57 besteht, der auf der Oberseite des inneren Gehäuses angebracht ist. Innerhalb der Absorptionskammer ist ein korbartiger Behälter 73 vorgesehen, dessen Wände eine Lrahtgitterkonstruktion aufweisen, wobei in dem Behälter Mikrowellen absorbierende Körper 74- aufgenommen sind. Sie Mikrowellen absorbierenden Körper bzw. Absorptionskörper werden durch die Mikrowellenenorgie erwärmt, und Luft wird mittels eines Gebläses 75 über die zu erwärmenden Körper geblasen sowie in das Kanalsystem zum Zwecke der .erwärmung des Raumes geleitet.

Die hier beschriebenen Absorptionskörper 55 und 74- können bestimmte Steine sein, die gute Mikrowellenenergieeigenschaften besitzen und die mit zwischen ihnen befindlichen Zwischenräianen so angeordnet sind, daß dem Fluidmittel, bei dem es sich um eine Flüssigkeit oder um ein Gas handeln mag, ermöglicht ist, durch diese Zwischenräume zu zirkulieren und Wärme zu absorbieren. üine bevorzugte Form wäre eine Kugelform; die Größe mag in Beziehung zu der Frequenz der Mikrowellenenergie zum Zwecke einer maximalen Absorption stehen. Dabei kann ein Gußeisen- oder Poljeisenmaterial verwendet werden. Der Körper 45 ist vorzugsweise

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aus einem festen Mineral oder einem Mineralgemisch geformt, bezüglich dessen sich gezeigt hat, daß es ein außergewöhnliches Verhalten gegenüber Mikrowellenenergie besitzt.

iiine alternative Heizvorrichtung zu der in Fig. 10 und 11 gezeigten Hoizvorrichtung für die Verwendung in Verbindung mit einem Gebläseluftsystem besteht darin, eine entsprechende Anordnung bereitzustellen, wie sie die Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 zeigt, wobei eine Anordnung mit einem äußeren doppelwandigen Gehäuse und ein fester Absorptionskörper verwendet werden, bei dem pyramidenartige Vorsprünge zu der Mikrowellenenergiequelle hin zeigen und in Abstand von dieser vorgesehen sind, ohne daß die Rohrabschnitte 4-7 verwendet werden. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist ein Lufteinlaß in das Gehäuse sowie durch die Wand von der Oberseite her-bei Betrachtung der Vorrichtung gemäß Fig. 6~vorgesehen, und ferner ist ein durch die Wand von der Unterseite - bei Betrachtung gemäß Fig. 6 - wegführender Luftauslaß vorgesehen, so daß die Luft in die Kammer über den erwärmten festen Körper geführt wird, und zwar insbesondere zwischen die pyramidenförmigen Vorsprünge und die Mikrowellenenergiequelle und sodann durch ein Kanalsystem entsprechend den in Fig. 9 dargestellten Kanalsystem.

Die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen bewirken somit die Erwärmung eines Raumes unter Ausnutzung der Mikrowellenenergie sowie die Erwärmung eines durch eine Kammer hindurchströmenden Fluids, welches die Energie absorbiert und bindet bzw. mitnimmt. Das durch die Kammer hindurchgelangende Fluid wird dazu herangezogen, die erzeugte Wärme an den zu erwärmenden Raum oder Bereich

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abzugeben bzw. zu übertragen· Das Fluid wird dabei so geleitet, daß ea direkt die Energie aufnimmt und erwärmt wird oder über ein erwärmtee Absorptionsmaterial geleitet wird, welches durch Molekülerwärmung erwärmt ist. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen bringen eine erhebliche Energieeinsparung mit eich, erfordern keine Entlüftung, arbeiten ohne explosive Agensien und ohne Flammen und rufen keine toxischen Effekte hervor.

Die Abmessungen für den Wellenleiter bzw. Hohlleiter und die Absorptionakaamer sowie die Lage der Energiequelle, des Hohlleiters und der Absorptionskammer sind für maximale Energieabsorption entsprechend gewählt; die betreffenden Größen hängen in gewissem Ausmaß von der Frequenz der Energiequelle ab. Die Lage der Austrittsstelle der Mikrowellenenergiequelle in bezug auf die Absorptionssubstanz ist kritischj bei den Parabelformen befindet sich die betreffende Stelle im Brennpunkt, so daß die Energie rechtwinklig zu der Absorptionssubstanz abgegeben wird.

Die Vorrichtung ist kompatibel mit Solarenergiesjsteaen, und zwar insoweit, als sie zwischen einem Solar-Absorber und einer Wärmespeicherstufe eingefügt bzw. angeschlossen «ein kann . und erwärmte Luft oder erwärmtes Wasser as den Wärmespeicher während Jener Perioden abgibt, während derer die durch Solarwirkung erfolgende Wärmeeingabe auf eine« Minimum liegt·

Durch die vorliegende Erfindung sind also ein Mikrowellen-Heizverfahren sowie eine Mikrowellen-Heiavorrichtung zur Erwärmung eine« Raums und dgl. Räumlichkeiten gesohaffen worden, wobei eine Mikrowellenenergie dazu

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herangezogen wird, ein Fluid zn erwärmen, welches durch eine Mikro wellenenergie-Ab so rpt ion ekeaua er hindurchgeleitet wird, die Energie reflektierende Wände aufweist. Die Energie wird dabei in das betreffende Fluid eingestrahlt und von diesen gehalten bzw. mitgenommen. Das so erwärmte Fluid wird aus der Absorption skammer herausgeführt und dazu herangesogen, dl· Wärme an einen Raum oder eine entsprechende Räumlichkeit su übertragen· Bei einer angegebenen Aueführungsform der Erfindung wird durch eine Mikrowellenenergie-Absorptionsflüssigkeit, die durch die Absorptionekaumer hindurchgeleitet wird, direkt die Mikrowellenenergie aufgenommen und in Wärme in der betreffenden Flüssigkeit umgesetzt. Bei einer anderen Ausführungsform weist ein Mikrowellenenergie-Absorptionskörper Rohrabschnitte auf, die eine Flüssigkeit durch den Körper leiten; der durch die Mikrowellenenergie erwärmte Körper überträgt die Wärme auf eine Flüssigkeit, die in den Rohrabschnitten fließt. Bei einer noch weiteren Ausführungeform wird eine Vielzahl von Mikrowellenenergie-Absorptionskörpern durch die Mikrowellenenergie erwärmt, und eine Flüssigkeit wird über die erwärmten Körper geleitet, vm von diesen Wärme aufzunehmen. Bei einer noch weiteren angegebenen Ausführungeform der Erfindung wird ein· Vielzahl von Mikrowellenenergie-Abeorptionekörpern durch die Mikrowellenenergie erwärmt, und ein Luftstrom wird über die erwärmten Körper geleitet, um von diesen WSrme aufzunehmen. Eine Anordnung der Mikrowellenenergie-Absorptionssubstans in einer Parabelkonfiguration, bei der dl« Austrittsseite der Mikrowellenenergiequelle etwa la Brennpunkt liegt, ist höchst wirksam zwecks Steigerang der Energieabsorption durch die Absorption*substans.

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Claims

Pat entansprüche

Mikrowellen-Heizvorrichtung für die Erwärmung eines Raumes und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Ilikrowellenenergie-Erzeugungseinrichtung (56, 37) vorgesehen ist und daß eine MikrowellenenergieAb sorptionekammer (35) festgelegt ist, durch die ein Iluid hindurchgeleitet ist und die eine Mikrowellenenergie aufnimmt, einschließt und zur Erwärmung des durch die betreffende Kammer (35) hindurchgeführten Fluids bereitstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kammer (35) ein Gehäuse enthält, das Wände (40) aus einem solchen Mikrowellenenergie reflektierenden Material enthält, daß in der betreffenden Kammer (35) die Mikrowellenenergie festgehalten wird, und daß eine Wärmeisolation (39) vorgesehen ist, die die in der betreffenden Kammer (35) erzeugte Wärme zurückhält.

3« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskammer (35) eine Rohrein^richtung (*H) aufweist, die für Mikrowellenenergie durchlässig ist und die eine Mikrowellenenergie-Absorptionsflüssigkeit transportiert, welche imstande ist, direkt die genannte Mikrowellenenergie zu absorbieren und von dieser erwärmt zu werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr einrichtung (4-1) aus einer Vielzahl von Rohrabschnitten besteht, die in einer solchen besonderen Anordnung angeordnet sind, daß sie leicht die Mikrowellenenergie absorbieren.

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ORDINAL IN8PECTB0

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anordnung generell die Form einer Parabel mit einem Brennpunkt besitzt und daß die Mikrowellenenergie-Erzeugungeeinrichtung (36, 37) mit ihrer Austrittsseite etwa im Brennpunkt der genannten parabeiförmigen Anordnung angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskammer einen Mikrowellenenergie-Absorptionskörper (45) enthält, der die Mikrowellenenergie leicht absorbiert, und daß neben dem genannten Mikrowellenenergie-Absorptionskörper (45) eine Rohreinrichtung (47) vorgesehen ist, von der ein fluid geleitet wird, auf welches der Mikrowellenenergie-Absorptionskörper (45) die absorbierte Wärme zu übertragen vermag.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenenergie-Absorptionskörper (45) entsprechend einer allgemeinen Parabelkonfiguration geformt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenenergie—Absorptionskör— per (45) eine Vielzahl von pyramidenförmigen Oberflächen aufweist, die die Energie von der Mikrowellenenergie-Erzeugungseinrlehtung (36, 37) aufnehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskammer zwei Mikrowellenenergie-

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quellen (36a, 36b) für eine Rohreinrichtung (39,41) aufweist, welche das Fluid durch die betreffende AbsorptionakaauBer hindurchleitet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskaaaer eine Vielzahl von Energie absorbierenden festen Korpern (55; 74) in einem für Mikrowellen durchlässigen Behälter (5*; 73) enthält, durch den ein Fluid hindurch!eitbar ist, und daß die genannten Korper die Energie absorbieren und Wärme auf das genannte Fluid übertragen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Fluid eine Flüssigkeit ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (73) aus für Mikrowellen durchlässigen Wänden besteht und alt Ausnahme eines Einlasses und eines Auslasses für das Fluid verschlossen ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Loft ist.

Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dar Behälter gitterförmig· Winde aufweist, die dia genannten KSrper tragen, zwischen denen Luft derart hindurchleitbar ist, daß diese Luft la Zuge ihrer Zirkulation über die betreffenden KSrper von diesen Wärme aufnimmt·

Mikrowellen-Beizvorrichtung zur Erwärmung eines Rammes mad dgl·, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daB eine

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iiikrowellenenergie-Erzeugungsquelle (36, 37) vorgesehen ist, daß ein Gehäuse (35) vorgesehen ist, welches aus einem Mikrowellenenergie reflektierenden Material bestehende Wände (40) aufweist und welchesMikrrowellenenergie festzuhalten vermag, daß das betreffende Gehäuse (35) eine Absorptionskammer festlegt, durch die das genannte Fluid hindurchleitbar ist, und daß in der betreffenden Absorptionskammer (35) mittels der von dieser aufgenommenen Mikrowellenenergie das durch diese Kammer (35) hindurchgeführte Fluid erwärmbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15t dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenenergie-Erzeugungsquelle (36,37) einen Hohlleiter (37a, 37b) aufweist, der die Mikrowellenenergie in die betreffende Kammer (35) richtet.

17· Mikrowellen-Heizsystem für einen durch ein Wärme— verteilungssystem versorgten Raum, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrowellenenergie-Strahlungseinrichtung (36, 37) vorgesehen ist und daß eine Energieabsorptions- und Energieübertragung seinrichtung (35) vorgesehen ist, die eine Mikrowellenenergie-Abeorptionesubstanz enthält, welche die Mikrowellenenergie aufnimmt and in Wärme umsetzt, welche von der betreffenden Substanz zur Hindurchleitung in das genannte Wärmeverteilungesystem übertragbar ist.

18. Verfahren zur Erwärmung eines Baums und dgl., insbesondere unter Vervendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadaroh gekennseichnet, daß Mikrowellenenergie erzeugt wird und daß

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diese Mikrowellenenergie in eine sie einschließende Absorptionskammer (35) eingestrahlt wird, durch welche ein Fluid derart hindurchgeleitet wird, daß dieses Fluid Wärme infolge der Absorption der Mikrowellenenergie in der betreffenden Kammer und der Umwandlung dieser
Mikrowellenenergie in V/arme aufnimmt.

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