DE3210990A1 - Aufheizvorrichtung und verfahren zur hitzeerzeugung - Google Patents

Aufheizvorrichtung und verfahren zur hitzeerzeugung

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  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Description

-PATENTANWÄLTE:.
ANDRAE ■ FLACH ■ HAUG ■ OTTO
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
Palentanwalt Dipl.-Phys. Flach, Max-Josef3-Platz 6, D-8200 RoSBiiheim .
ROSENHEIM Dipl.-Phys. Dieter Flach Max-Josefs-Platz 6 D-8200 Rosenhelm Telefon: (0 8031) 19352 Telegramm: Physicist Rosenheim
MÜNCHEN
Dipl.-Chem. Dr. Steffen Andrae Dipl.-Ing. Dietmar Haug Dipl.-Ing. Dr. Dieter Otto Steinstraße 44
D-8000 München 80 Telefon: (089) 482089 Telegramm: pagema München Telex: 5216281 afho d
Nobuyoshi KUBOYAIiA., 28-9-1, Shimomiyamori r Aza, Miyamori-Mura, Kamihei-Gun, Iwate-Ken, Japan
60 P 77 ·
Aufheizvorrichtung und Verfahren zur Hitzeerzeugung
Die Erfindung betrifft eine Aufheizvorrichtung und ein Verfahren zur Hitzeerzeugung basierend auf einem Hitzeerzeugungseffekt in Folge' einer Verminderung des Luftdrucks auf einem Gleichgewicht sniveau innerhalb einer Kammer.
Üblicherweise bestehen Aufheizvorrichtungen für den Haushalt und den industriellen Gebrauch aus Öl-, Gas-, Elektroöfen udgl., wobei jeder von ihnen entsprechend dem jeweiligen Zweck verwendet wird. Ein genereller Nachteil bei diesen Öfen liegt darin begründet, daß sie große Hengen Energie benötigen und verbrauchen, und dies zu einer Zeit, wo die Energiekosten immer teurer werden.
N. Kuboyama 60 P 77
Insbesondere erweist sich bei den elektrischen Öfen als nachteilhaft, daß ihr thermischer Wirkungsgrad niedrig und der Energieverbrauch groß und teuer ist. Ferner wird durch die Verbrennung von öl, Kohle oder dgl., abgesehen davon, daß sie teuer sind, eine Luftverschmutzung erzeugt.
Das Wesen dieser Erfindung basiert auf der DE-OS 30 40 159.3 mit dem Titel "Heizverfahren auf der Grundlage der Verminderung des Luftdruckes in einer Kammer auf einem ausgeglichenen Wert sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens". Die vorliegende Erfindung betrifft ein weiteres neues Element der in der oben erwähnten Patentanmeldung offenbarten Erfindung.
Durch die Erfindung wird eine Aufheizvorrichtung und ein Verfahren zur Hitaserzeugung auf der Grundlage der Luftreibungshitze geschaffen,die üblicher- · weise nicht geeignet verwendbar war.
Ferner wird durch die Erfindung eine Hitzeerzeugungsvorrichtung und ein Verfahren zur Hitzeerzeugung geschaffen, wobei sich ein Wärmespeichermaterial in der Vorrichtungskammer befindet, mit dem Wärmeenergie gespeichert, und die Kammer selbst als Hitzequelle verwendet werden kann.
' Darüber hinaus wird durch die Erfindung ein Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauches in hohem Maße gelei.otct.
N. Kuboyama ^ 60 P 77
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : einen Querschnitt durch ein erfindungs-.5 gemäßes Ausführungsbeispiel einer Hitze
erzeugungsvorrichtung;
Figur 2 : einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Hitzeerzeugungsvorrichtung;
Figur 3 : einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Hitzeerzeugungsvorrichtung;
Figur 4 : eine Frontansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Hitzeerzeugungsvorrichtung.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Mit 1 ist eine geschlossene Kammer von rechteckigem Querschnitt mit vier Außenwänden 2 bezeichnet. Die Außenwand 2 weist einen hitzeisolierenden und hitzebeständigen Aufbau auf. Mit 3 ist ein Wärmespeichermaterial mit bevorzugter Form bezeichnet, das, soferne Notwendigkeit besteht, in die Kammer 1 gegeben werden kann. Kit 4 ist eine Ansaugöffnung bezeichnet, die in einer gewünschten Wand der Kammer 1 eingebaut ist. Die Ansaugöffnung 4 steht mit einem Luftauslaß 4a in Verbindung.
_ Zj. _
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In der Ansaugöffnung 4- ist eine Luftreibungshitze-Erz eugungseinrichtung X mit einer Dreheinrichtung a eingebaut. Die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X bewirkt eine Reduzierung des Luftdruckes in der Kammer bis auf ein Gleichgewichtsniveau.
Die Dreheinrichtung _a ist mit einem Propellerventilator oder dergleichen mit mehreren Flügeln 6, die durch einen Motor in Drehung versetzt werden können, versehen. Jeder Flügel 6 weist eine bestimmte Neigung derart auf, daß die Luft innerhalb der Kammer 1 gleichmäßig angesaugt und abgegeben werden kann. In einem Drehbereich der Dreheinrichtung a ist ein Reibungshitzeerzeugungsbereich A_ gebildet, in dem die Luft durch Reibung aufgeheizt wird. Vorzugsweise ist die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X mehr in Richtung nach innen zur Wand 2 der Kammer 1 eingebaut, um einen Wärmeverlust zu vermeiden.
■ Mit 7 ist ein Zylindergehäuse als Träger für den Motor 5 bezeichnet. Das Zylindergehäuse 7 ist mit einem Luftabzugskanal 8 versehen und trägt den Motor 5 über vier Stützträger 9. Ferner kann, soweit notwendig, der Luftabzugskanal 8 durch eine Abschirmplatte abgedeckt werden, wodurch eine Wärmeabstrahlung der Hitzeerzeugungskammer 1 vermieden wird.
Die Kammer 1 ist an einer ihrer Seitenwände mit zumindest einer Öffnung 10 versehen, die zur Versorgung der in der Kammer 1 erzeugten aufgeheizten Luft mit einer Leitung verbindbar ist.
N. Kuboyama ο 60 P 77
Wenn notwendig kann die öffnung geöffnet oder geschlossen werden.
Ferner kann der Motor 5 manuell oder automatisch gemäß der eingestellten Temperatur der Kammer 1 an- oder abgeschaltet werden. Der Aufbau ist jedoch nicht in Fig. 1 gezeigt. Wahlweise können Temperatursteuereinrichtungen, und andere elektrische Steuereinrichtungen eingebaut werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Hitzeerzeugungsvorrichtung gemäß der ersten Ausfiihrungsform beschrieben.
Wenn der Motor 5 angeschalten wird, beginnen mehrere Flügel 6 .zu rotieren. Dann wird die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X betätigt. Der Luft-
■]'} druck innerhalb dor Kammer 1 wird allmählich vermindert, da die Luft in der Kammer kräftig angesaugt und nach außen durch die Drehung der mehreren Flügel 6 abgegeben wird. Die Differenz zwischen dem verminderten Luftdruck innerhalb der Kammer 1 und dem normalen Luftdruck außerhalb wird allmählich größer, wird aber nach einem kurzen Zeitverlauf auf einem Gleichgewichtsniveau beibehalten. Die Luftdruckdifferenz wird durch die Ansaugkraft der Dreheinrichtung a_ und die Spaltgröße zwischen der Ansaugöffnung 4- und den Drehflügeln 6 bestimmt, wobei die Differenz zwischen dem verminderten Luftdruck innerhalb der Kammer 1 und dem Normalluftdruck außerhalb auf dem Gleichgewichtsniveau so lange beibehalten wird, wie die Flügel 6 kontinuierlich gedreht werden.
N. Kuboyama 60 P 77
Auf einem verminderten Gleichgewichtsniveau des Luftdruckes wird ein LuftStauphänomen in dem Reibungshitzeerzeugungsbereich A erzeugt, indem die Flügel 6 gedreht werden. Da die Flügel 6 kontinuierlich mit einer hohen Geschwindigkeit in diesem Bereich A gedreht werden, wird die Luftreibungshitze erzeugt und die Temperatur allmählich erhöht. Wenn die Temperatur im Inneren der Kammer 1 angestiegen ist, wird Wärmeenergie allmählich in dem ' in der Kammer 1 hineingegebenen Wärmespeichermaterial 3 gespeichert.
Wenn eine bevorzugte Temperatur erreicht wird, wird das Innere der Kammer 1 zu einer Wärmequelle, indem der Motor 5 gestoppt und der Luftabzugskanal 8 des Zylindergehäuses 7 wirksam verschlossen wird. Wenn demgemäß Gegenstände in die Kammer 1 hineingelegt worden sind, werden diese einer Aufwärm- und Hitzebehandlung unterzogen. Ferner können zwei Leitungen an einer jeweiligen Öffnung 10 über einen nicht gezeigten Wärmeaustauscher angeschlossen werden, wodurch die aufgeheizte Luft durch die Leitungen einem gewünschten Ort zugeführt wird. Somit kann ein beliebiger Ort kontinuierlich aufgeheizt werden.
Wenn die Temperatur im Inneren der Kammer unter eine gewählte Temperatur fällt, kann der Motor 5 wieder durch eine Steuereinrichtung, beispielsweise einen Thermostat, wieder angeschaltet werden, wobei Luftreibungshitze erzeugt und die Temperatur erhöht wird.
— 7 —
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Nachfolgend wird ein Aucführungsbeispiel nach Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 ist der Reibungshitzeerzeugungsbereich A mehr nach innen auf die Wand 2 der Kammer 1 hin eingebaut, um einen Wärmeverlust zu vermeiden. Ferner ist ein Lüfter 11 auf einer Drehwelle des Motors 5 befestigt, um diesen zu kühlen und die durch den Motor 5 erzeugte Wärme abzuführen. Ferner knnn wahlweise zum Kühlen des Motors 5 Außenluft oder Kühlwasser zugeführt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Steuereinrichtung 12 mit der Kammer 1 verbunden. Die Steuereinrichtung 12 enthält einen Leistungsschalter 13, ein Zeitglied 14, ein Meßgerät 15, ein Temperaturanzeige- und Einstelleinrichtung 16 usw. Mit 17 sind Leitungen bezeichnet, die die oben erwähnten Einrichtungen mit dem Motor 5 und einem Detektor 18, beispielsweise einem Temperatursensor, einem Drucksensor oder dgl. verbinden.
Um ferner die Wirkung der Wärmeerzeugung noch zu erhöhen, kann wahlweise noch eine nicht gezeigte Wärmequelle, beispielsweise ein Elektroofen, Gasbrenner oder dgl. eingebaut werden. Solch eine Wärmequelle wird jedoch nur als 2usatz-Heizeinrichtung verwendet. Wenn die Temperatur in der Kammer ein gewünschtes Niveau erreicht, wird der Betrieb einer Zusatz-Heizeinrichtung automatisch gestoppt.
AA
N. Kuboyama ' 60 P 77
— 8 -
Obwohl die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Kammer einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, bildet dieses Form kein Merkmal der Erfindung. Ebenso sind andere Formen, beispielsweise zylindrische udgl. möglich.
Venn ferner die Kapazität der Kammer erhöht werden soll, ist es möglich, hierin zwei oder mehr 'Luftreibungshitzeerzeugungseinrichtungen einzubauen, in denen die Luftreibungshitze durch die Dre.heinrichtung _a erzeugt wird.
Wenn ferner die Kammer einen kubischen Aufbau aufweist, kann jede Kante abgerundet werden, um den Widerstand für den Luftzug zu vermindern.
Auch wenn die Kammer 1 einen wärmebeständigen bzw. hitzewiderstandsfähigen Aufbau in den Ausführungsformon aufweist, kann nie aus wärmleitfähigem Material hergestellt werden. In diesem Fall wird die Kammer selbst zur Wärmequelle, die Wärme abstrahlen kann.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmeerzeugungsvorrichtung gezeigt, in der eine Leitung 19 zu einer Spule gelegt ist, wobei ein bevorzugtes Wärmemedium in der spulenförmigen Leitung 19 abgefüllt ist. Demgemäß kann das Wärm ein cdi um in der npulenförmigen Leitung 19, die in der Kammer eingebaut ist, zu einem bevorzugten Platz außerhalb befördert werden.
32Ί 0990
N. Kuboyama Λ1 60 P 77
Die Wirkungsweise und das Verfahren der Hitzeerzeugung in diesem Ausführungsbeispiel entsprechen denen der vorgehenden Ausführungsform.
Fig. 4- betrifft eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hitzeerzeugungsvorrichtung. Sofern notwendig, können ein Paar Türen 20 zum öffnen und Schließen in die Frontwand der Kammer 1 und mehrere perforierte Fächerböden 21 hierin eingebaut werden, um hierauf Gegenstände zum Aufheizen oder Trocknen abzulegen. Mit 22 ist ein Schalldämpfer bezeichnet, der in dem Luftauslaß. 4a eingebaut ist.
Somit wird die Luftreibungshitze in der Kammer 1 gespeichert. Falls notwendig kann die Lufreibungshitze als Wärmeenergie in dem Wärmespeichermaterial gespeichert werden. Demgemäß kann die Wärmekapazität in der Kammer vom 1o-fachen bis zum mehreren 1oo-fachen aufgrund der Wärmespeicherung vergrößert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die gespeicherte Wärmeenergie in der Kammer für unterschiedliche Anwendungsfälle, beispielsweise zum Rösten, Aufwärmen, Trocknen, Aufheizen etc. verwendet werden, in-dem die Kammer selbst direkt verwendet wird oder indem die Wärmeenergie aus der Kammer herausgeführt wird.
Leerseite

Claims (6)

  1. - PAT E N T A N W ÄjiT E:
    ANDRAE - FLACH · HAUG - OTTO
    EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
    Patentanwalt Dlpl.-Phys. Flach, Max-Josefs-Platz β. D-8200 Rosenheim .
    ROSENHEIM Dlpl.-Phys. Dieter Flach Max-Josefs-Platz 6 D-8200 Rosenheim Telefon: (0 8031) 19352 Telegramm: Physicist Rosenheim
    MÜNCHEN
    Dipl.-Chem. Dr. Steffen Andrae Dipl.-Ing. Dietmar Haug Dipl.-Ing. Dr. Dieter Otto Steinstraße 44
    D-8000 München 80 Telefon: (089) 482089 Telegramm: pagema München Telex: 5216281 afho d
    Nobuyoshi KUBOIAIiA., 28-9-1, Shimomiyamori, Aza, Miyamori-Mura, Kamihei-Gun, Iwate-Ken, Japan
    P 77
    Aufheizvorrichtung und Verfahren zur Hitzeerzeugung
    ΛΛ Eine Aufheizvorrichtung zur Wärmeerzeugung in einer Kammer auf einem verminderten Luftdruck, wobei die Kammer einen Luftauslaß aufweist, gekennzeichnet durch eine Luftansaugöffnung (4) in dem Luftauslaß (4a) der Kammer (1), eine in der Luftansaugöffnung (4) eingebaute Dreheinrichtung (a.), die die Luftdruckreduzierung in der Kammer (1) auf ein vermindertes"Gleichgewichtsniveau dadurch bewirkt, daß von der Kammer (1) kräftig Luft angesaugt und nach außen aus der abgedichteten'Kammer (1) abgegeben wird y eine
    - 01 -
    N. Kuboyama 60 P 77
    Luftreibungshitzeerzeugungseinrichtung (X) in einem Drehbereich der Dr eh einrichtung (_a), wobei die Luftreibungshitzeerzeugungseinrich -. tung (X) die Wärme der in der Kammer (1) zurückbleibenden Luft erhöht, und durch eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Luftdruckes in der Kammer (1) auf dem verminderten Gleichgewichtsniveau, wobei die im Inneren der Kammer (1) zurückbleibende Luft durch Luftreibungshitze auf dem verminderten Gleichgewichtsluftdruck aufgeheizt wird.
  2. 2. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet rLurch ein in der Kammer (1) befindliches Wärmespeichermaterial (3).
  3. 3. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) zwei oder mehr Luftreibungshitzeerzeugungseinrichtungen (X) mit der Dreheinrichtung (^a) enthält.
  4. A-. Aufheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) an einer Seitenwand (2) mit zumindest einer mit einer Leitung verbindbaren Öffnung (10) zur Versorgung darin erzeugter aufgeheizter Luft vorgesehen ist.
  5. 5. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine spuienförmige Leitung (19) in der Kammer (1) montiert ist, wobei in der spulenförmigen Leitung (19) gespeichertes Wärmemedium
    02 -
    N. Kuboyama 60 P 77
    einem bevorzugten Ort außerhalb der Kammer (1) zuführbar ist.
  6. 6. Verfahren, zur Hitzeerzeugung in einer· Kammer bei verminderten Luftdruck, wobei die Kammer einen Luftauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Luft vom Inneren der Kammer durch eine Dreheinrichtung an dem Luftauslaß kräftig angesaugt wird, und daß die angesaugte Luft außerhalb der Kammer durch Rotation der Dreheinrichtung so lange abgegeben wird, bis der Luftdruck innerhalb der Kammer auf ein Gleichgewichtsniveau vermindert ist, daß die Differenz zxfiashen dem verminderten Luftdruck innerhalb der Kammer und dem Luftdruck außerhalb der Kammer auf dem Gleichgewichtsniveau aufrecht erhalten wird, und daß durch ständige Drehung der - Dreheinrichtung Luftreibungshitze erzeugt wird, wobei ein wesentlicher Anteil der Luftreibungshitze innerhalb der Kammer verbleibt und das Innere der Kammer bei dem verminderten Luftdruck aufheizt.
    - 03 -
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