JP2004521300A

JP2004521300A - 改良されたヒーター

Info

Publication number: JP2004521300A
Application number: JP2002551334A
Authority: JP
Inventors: ラム　レオ
Original assignee: LAMBCO HOLDINGS Ltd
Current assignee: LAMBCO HOLDINGS Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2004-07-15
Also published as: PL363471A1; NO20032745D0; RU2003121641A; US20040057707A1; NO20032745L; CN1486413A; AU2002222262A1; KR20040012697A; WO2002050479A1; EP1352198A1

Abstract

少なくとも１つの加熱手段（１４）を備えた半真空の内部空洞を有する密封容器（４）を含むヒーターであって、空洞は加熱手段から熱が空洞は導入されると蒸発する水などの作動流体を含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は改良されたヒーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
望ましい位置に必要に応じて移動できる、ガスヒーター、電気ヒーター、油充填式ヒーターなどの可搬式ヒーターが知られている。これらのヒーターは暖房手段としては申し分ないが、ガスヒーターは炎の存在により危険なことがある。電気ヒーターや油充填式ヒーターは、必要な温度まで暖まるのに３０分以上の時間が必要となることがある。可搬式ヒーターは、中央暖房システムのスイッチを入れて建物全体を暖めるというよりは、特定の部屋で即時的な熱源として使用されるため、これは明らかに望ましくない。また、油充填式ラジエーターでは油の加熱中に圧力が増加する。したがって、ヒーターの材質は圧力に耐える十分な強度を有していなければならない。このため、ヒーターの価格は上昇し、ヒーターの移動はさらに困難なものとなる。また、使用する油はリサイクルしなければならず、これも装置の価格上昇の一因となる。
【０００３】
建物の隅々に間隔を置いて配置された固定式ラジエーターによって建物内を暖める場合もある。この場合、水を主ボイラーによって加熱し、パイプを通じて各ラジエーターに送る。水がラジエーターに設けられた二次パイプ中を流れると、ラジエーターは暖まり、輻射、伝導、対流によって熱を周囲に放出する。
【０００４】
しかし、これらのヒーターを使用する場合の全体的なエネルギー利用には無駄が多く、水の加熱と温度維持、建物内部および各ラジエーター内の回旋状パイプに水をポンプ輸送するために大量のエネルギーが消費される。また、ラジエーター内は圧力の増加にさらされる。このことはラジエーターの破損を引き起こし、潜在的に危険でもある。さらに、ラジエーターが暖まるまでには非常に時間がかかるとともに、熱水を単一のラジエーターだけに送ることも不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の欠点を克服または少なくとも改善するための改良されたヒーターを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも１つの内部加熱手段を備えた半真空の内部空洞を有する密封容器を含み、前記空洞は加熱手段から熱が導入されると蒸発する作動流体を含むことを特徴とする改良されたヒーターを提供する。
【０００７】
加熱手段は、電気素子であってもよく、この場合にはヒーターの運転中に加熱手段が常に液体に浸漬するように十分な量の流体を使用することが好ましい。また、加熱手段は、熱水などの伝熱媒体が流れるチャンバまたは導管を含んでいてもよい。
【０００８】
密封容器はダクト構造に連結された第１のチャンバを有することが好ましい。密封容器はダクト構造を介して第２のチャンバに連結された第１のチャンバを含むことが好ましい。加熱手段は、膨張チャンバとして機能する第１のチャンバ内に設けられることが好ましい。
【０００９】
密封容器は、少なくとも１つの加熱手段を収容する下部チャンバを含み、これらのチャンバはチャンバから延びる導管と流体連通していてもよい。導管は、垂直方向および／または水平方向に延びてもよい。この導管は下部チャンバと流体連通する各垂直導管の基部とともに格子状配列を形成することが好ましい。
【００１０】
第１のチャンバは膨張チャンバまたは下部チャンバの形態であってもよく、チャンバ内の流体を加熱するための選択可能な熱源として２種類の加熱手段を含むことができる。たとえば、第１のチャンバは隔室に分割され、１つの加熱手段が１つの隔室に設けられ、もう１つの加熱手段がもう１つの隔室に設けられるようにしてもよい。１つの隔室は容器の内部空洞と流体連通し、他の隔室は内部空洞と分離されることが好ましい。第１パイプは容器の内部空洞と分離された隔室内を延びることが好ましい。このパイプは、下部チャンバへ熱水を送るための熱水配管システムと接続されていてもよい。隔室内のパイプの端部は、水が隔室内に流れるように開放端となることが好ましい。隔室は、第１のチャンバから水を送り出すための戻り管に接続された出口を備えることが好ましい。電気加熱素子などの他の熱源は、容器の主内部空洞と流体連通するチャンバの他の隔室に設けられることが好ましい。
【００１１】
密閉容器は、軽金属などの導電性材料からなり、バルブなどの減圧手段を備えることが好ましい。作動流体は、水が好ましい。
【００１２】
第１の内部空洞の容量に対する作動流体の比率は、好ましくは１：２０、さらに好ましくは１：４から１：１２、特に好ましくは１：８から１：１２である。空洞内は、好ましくは約９９８９８．５Ｎｍ^−２（２９インチ／Ｈｇ）の半真空とする。
【００１３】
密閉容器の基部には、ヒーターを支持するための脚部が設けられる。容器の内部空洞の内側表面は、作動流体による腐食作用から保護されていなければならない。
【００１４】
本発明のより良い理解のためと、本発明の実施形態を明確に示すために、添付図面を参照しながら本発明を例示によって説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態を示す。ヒーター２は、脚部６に支持された金属ケーシング４を含み、ケーシング４はダクト構造１０によって上部チャンバ（熱交換器）１２に連結された膨張チャンバ（熱交換器）８を収容している。下部チャンバ８には水などの所定量の流体１６が挿入され、システム全体（チャンバとダクト構造）はバルブ１８によって半真空とされる。
【００１６】
電気加熱素子１４などの熱源が、膨張チャンバ内に設けられている。熱源のスイッチを入れると膨張チャンバ内の作動流体が加熱され、作動流体はシステム内が半真空とされているために通常の沸点よりも低い温度で蒸発する。また、ヒーター内が半真空とされているために流体は急速にヒーター内を移動し、凝縮して凝縮潜熱を放出し、ダクト構造１０と上部チャンバ１２の壁面および周辺大気中に熱を移動させる。
【００１７】
ヒーターの内部空洞に収容される流体の量は、装置の寸法によって異なる。ヒーターを効率的に運転するためには、加熱素子が常に作動流体１６に完全に浸漬していることが重要である。ただし、加熱素子は流体に常に浸漬されるべきではあるが、作動流体は可能な限り少量であることが望ましい。作動流体の量が少なければ、必要とされる真空度は低くなり、ヒーターが暖まるまでの時間も短くなる。したがって、ヒーター内での位置があまり高くならないような加熱素子を使用することが好ましい。内部容量が４．７５リットルであるラジエーターの場合には、約４００ｍｌ（±２５％）の流体を空洞に供給する。ラジエーターの内部空洞の容量に対する流体の割合は、通常は１：２０、好ましくは１：４から１：１２、さらに好ましくは１：８から１：１２である。しかし、正確な量は、加熱素子の位置ならびにヒーターと加熱素子の寸法によって異なる。また、ヒーター内の真空度も装置の効率的な運転にとって重要である。通常は、２９インチ／Ｈｇ（９９８９８．５Ｎｍ^−２）といった高い真空度が要求される。必要な真空度と流体の量はチャンバとダクト構造の大きさによって異なり、熱力学の法則によって求めることができる。
【００１８】
システムの内壁は、作動流体による腐食作用から保護されていなければならない。
【００１９】
本発明のヒーターは可搬式であり、比較的安価に製造できる。システムの運転が負圧（真空圧）で行われるため、安全な装置を提供することができる。すなわち、ラジエーター内の媒体が高温に加熱される場合に通常経験されるような正圧（空気圧）に耐える必要がないからである。本発明のヒーターは、９２℃の温度でも負圧を達成することができる。また、半真空によってユニット内が減圧されるため、ヒーターを軽量で薄い材料で作ることができる。さらに、本発明のヒーターは通常の可搬式ヒーターよりも非常に迅速に暖まる。たとえば、油充填式ヒーターは暖まるまでに約４０分を要するのに対し、本発明のヒーターは暖まるまでに約５〜９分間を必要とするだけである。
【００２０】
図２から図４は、本発明の他の実施形態に係るラジエーター２０を示す。ラジエーターは、上部部品２２ａと下部部品２２ｂとを有する半真空チャンバ２２を含む。半真空チャンバの上部部品は、水平導管２４と垂直導管２６とによる格子構造に分割されており、水平導管２４と垂直導管２６との間に正方形のシート２８を挟んだ構造になっている。導管の間の領域には材料が設けられていなくてもよい。チャンバ２２は、水などの作動流体を少量収容し、チャンバを真空にするための手段（図示せず）を含む。電気加熱素子などの加熱素子３０がチャンバの下部部品２２ｂに設けられ、加熱素子はヒーターの運転中は作動流体に浸漬される。
【００２１】
また、チャンバの下部部品２２ｂは、伝熱媒体をラジエーターに送ったり戻したりするパイプ３６の形態の第２の加熱源を含む。パイプ３６は、第１の加熱素子３０の上方にある、チャンバ２２ｂの下部部品の内部空洞３２内に収容されている。パイプ３６は、実質的に内部空洞３２の長さ全体にわたって延び、空洞内で開放端となっており、空洞の外では従来の熱水パイプ（図示せず）に接続されている。内部空洞３２には、配管（図示せず）に接続される出口３４が設けられている。
【００２２】
ラジエーターは、パイプ３６を通じて従来の加熱システムから供給される熱水によって、あるいは加熱素子３０のスイッチを入れることによって加熱することができる。ラジエーターを加熱するために熱水を使用する場合には、水は出口３４を介して再循環される。内部空洞３２内の熱水によって半真空チャンバ２２内の作動流体が加熱され、作動流体はシステム内が半真空となっているために通常の沸点よりも低い温度で蒸発する。また、システム内が半真空となっているために流体は急速に縦横方向に移動し、凝縮して凝縮潜熱を放出し、上部チャンバ１２の壁面と周囲大気中に熱を移動させる。
【００２３】
図１を参照して説明したように、チャンバの内部空洞に収容される流体の実際の量は装置の寸法によって異なる。また、チャンバ内の真空度は装置の効率的な運転にとって重要である。必要な流体の量と真空度は、パイプの大きさ、要求される温度、作動流体の量によって異なり、熱力学の法則によって求めることができる。
【００２４】
本発明の実施形態に係るラジエーターは、従来のラジエーターに比べて数多くの利点を有する。まず、本発明のラジエーターは、真空チャンバ全体を通る内部配管全体にわたって水を流す必要がない。したがって、建物全体に熱水を送る主加熱システムのポンプの圧力を低下させることができる。なぜならば、従来のラジエーターの回旋状パイプ全体にわたってポンプで水を送る必要がなく、ラジエーターの基底部に水を送ればよいだけだからである。また、本発明のヒーターは、チャンバ内の流体に応じて約１００℃以下で負圧で運転される。したがって、高温であっても低い圧力に耐えることができればよい。一方、従来のラジエーターは常に正圧で運転されるため、ラジエーター内の媒体の温度が高くなると圧力が高くなる。したがって、本発明のヒーターは安全に使用できるだけでなく、半真空によって装置内が減圧されているためにラジエーターを軽量で薄い材料から作ることができる。少ない量の水を加熱して建物全体に送ることで、より効率的な暖房システムを提供することができる。本発明の改良された暖房システムは、建物内の既存の配管とは切り離して運転することも可能である。さらに、本発明のヒーターによって、ユーザーは、熱水をシステム全体に送ることなく、二次加熱素子を使用して加熱するための単一のラジエーターを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒーターの縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係るラジエーターの縦断面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面である。
【図４】図２に示すＢ−Ｂ線に沿った断面である。

Claims

少なくとも１つの内部加熱手段（１４）を備えた半真空の内部空洞を有する密封容器（４）を含み、前記空洞は前記加熱手段から前記空洞に熱が導入されると蒸発する作動流体（１６）を含むことを特徴とするヒーター。
前記加熱手段が電気素子（１４）である、請求項１に記載のヒーター。
前記加熱手段が、前記ヒーターの運転時に前記作動流体に浸漬されるものである請求項２に記載のヒーター。
前記加熱手段が、伝熱媒体が流れるチャンバまたは導管を含むものである請求項３に記載のヒーター。
前記密封容器（４）が、チャンバ内の前記流体（１６）を加熱するための選択可能な熱源として２種類の加熱手段を含むものである前記請求項のいずれかに記載のヒーター。
前記密封容器（４）が、ダクト構造（１０）に連結された第１のチャンバ（８）を含むものである請求項１から５のいずれかに記載のヒーター。
前記密封容器が、ダクト構造（１０）によって第２のチャンバ（１２）に連結された第１のチャンバ（８）を含むものである請求項６に記載のヒーター。
前記加熱手段（１４）が、膨張チャンバとして機能する前記第１のチャンバ（８）内に設けられているものである請求項７に記載のヒーター。
前記第１のチャンバが、少なくとも１つの加熱手段を収容する下部チャンバ（２２ｂ）を含み、前記チャンバから延びる導管（２４，２６）と流体連通しているものである請求項１から６のいずれかに記載のヒーター。
前記導管が、垂直および／または水平方向に延びているものである請求項９に記載のヒーター。
前記導管が、下部チャンバと流体連通する各垂直導管の基底部とともに格子状構造を形成しているものである請求項１０に記載のヒーター。
前記第１のチャンバが、隔室に分割され、１つの加熱手段（３６）が１つの隔室に設けられ、異なる種類の加熱手段（３０）がもう１つの隔室に設けられているものである請求項６から１１のいずれかに記載のヒーター。
１つの隔室が、前記容器の前記内部空洞と流体連通し、他の隔室（３２）が前記内部空洞と分離されているものである請求項１２に記載のヒーター。
伝熱媒体を輸送するための第１パイプ（３６）が、前記容器の前記内部空洞と分離された前記隔室（３２）内を延びているものである請求項１３に記載のヒーター。
前記パイプ（３６）が、熱水を前記第１のチャンバに送るための熱水パイプに接続されているものである請求項１４に記載のヒーター。
前記隔室内の前記パイプ（３６）の端部が、伝熱媒体を前記隔室内に流入させるために開放端となっているものである請求項１４または１５に記載のヒーター。
前記分離された隔室（３２）が、前記伝熱媒体を第１のチャンバから送り出すための戻り管に接続された出口（３４）を有するものである請求項１４、１５または１６に記載のヒーター。
他の加熱源が、前記容器の前記内部空洞と流体連通するチャンバの前記隔室に設けられているものである請求項１２から１７のいずれかに記載のヒーター。
前記容器（４）が導電性材料からなり、前記容器内部を半真空にするための手段（１８）を備えるものである前記請求項のいずれかに記載のヒーター。
前記内部空洞の容量に対する前記作動流体の量の比率が１：２０である、前記請求項のいずれかに記載のヒーター。
前記内部空洞の容量に対する前記作動流体の量の比率が１：４から１：１２である、請求項２０に記載のヒーター。
前記内部空洞が約９９８９８．５Ｎｍ^−２の半真空である、前記請求項のいずれかに記載のヒーター。
前記ヒーターの基部が支持用の脚部（６）を有するものである前記請求項のいずれかに記載のヒーター。
前記容器の前記内部空洞の内側表面に腐食作用から保護されているものである前記請求項のいずれかに記載のヒーター。