JP2008536080A - 熱発生器 - Google Patents

Abstract

本発明は分子または分子クラスタのような双極子粒子から成る流体（９）を熱発生器（１）において電界に露出させ、それぞれの粒子をその電荷に従って配向させて、この流体（９）を加熱する方法に係わる。粒子に電圧パルスをも作用させることによって粒子のショート・レンジ・オーダーを崩壊させた後、パルス中断時において、または熱発生器（１）の外部においてショート・レンジ・オーダーの再結合を可能にして、熱エネルギーを解放もしくは発生させる。

Description

本発明は分子または分子クラスタのような双極子粒子から成る流体を、この流体を熱発生器内で電界に露出させ、それぞれの電荷に応じて粒子を配向させて加熱する方法、絶縁性材料から成り、ハウジングジャケット、ハウジング底及びハウジング蓋を含むハウジングと、流体の少なくとも１つの流入口及び少なくとも１つの流出口とを有し、ハウジング内に少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極が互いに間隔を置いて配置されている流体加熱用熱発生器、少なくとも１つの第１流体供給装置と、流体を加熱するための少なくとも１つの熱発生器と、発生する熱を流体から第２流体に伝達する少なくとも１つの熱交換器を含む暖房設備及び建造物の暖房を目的とする熱交換器の使用に係わる。

電熱方法は従来技術から既に公知である。電熱方法は抵抗加熱、アーク加熱、誘導加熱、誘電加熱、電子加熱、レーザー加熱及び複合加熱に分類することができる。例えば、露国特許第２１ ５７ ８６１号から、物理化学的技術に基づく、熱エネルギー、水素及び酸素を得る装置が公知である。この装置は絶縁性材料から成るハウジングを含み、ハウジングには貫通孔を有する円錐形蓋が一体的に形成され、これがハウジングと協働して陽極チェンバもしくは陰極チェンバを形成する。陽極は開口を有する扁平なリングとして形成され、陽極チェンバ内に位置して電源のプラス極と接続する。ロッド上の陰極は耐熱性材料から成り、外側ネジ付きロッドに挿入され、外側ネジ付きロッドと一緒に、ハウジングに形成したネジ孔を通って、ハウジング蓋の貫通孔と同心関係にあり且つ電源のマイナス極と接続する中間電極チェンバへ挿入することができる。

固体、液体及び気体を電気的に加熱する公知の方法及び装置の欠点は加熱プロセスにおける高いエネルギー量にある。このことは何よりも先ず低い効率となって現れる換言すると、熱エネルギーへの変換による恩恵を受けることなく加熱のために極めて大きい電気エネルギーを使用しなければならず、電力損が不可避である。しかも、この公知の方法及び装置は水及びその他の熱媒体を加熱するためのエネルギー消費を抑制するあらゆる可能性を試みている。

従って、本発明の目的は熱エネルギーを発生させるための改良された方法及びこの方法に好適な熱発生器を提供することにある。

本発明の上記目的は粒子に電圧パルスをも作用させることによって粒子のショート・レンジ・オーダーを崩壊させた後、パルス中断時において、または熱発生器の外側からショート・レンジ・オーダーの再結合を可能にする頭書の流体加熱方法によって達成され、本発明の方法によれば、少なくとも１つの陽極少なくとも１つの陰極が少なくとも１つのパルス発生器のそれぞれの極と電気的に接続している熱発生器によって、また、少なくとも１つの熱発生器が本発明の態様で構成されている暖房装置によってそれぞれ独立に熱エネルギーを発生させる。この方法は交流または直流で流体を加熱するのではなく、電圧パルスで加熱するという点で有利である。例えば双極−双極相互作用または化学的結合によって粒子のショート・レンジ・オーダーを崩壊させる場合のエネルギー消費が軽減され、結果として、一次電源からのエネルギー取り込みがす少なくて済み、従って、熱発生器の効率が高められる。

少なくともほぼ方形の、急勾配の立ち上がり縁を有する電圧パルスを発生させることによって、ショート・レンジ・オーダーを極めて迅速に崩壊させることができ、振動エネルギーの形で発生したエネルギーを崩壊させる場合に発生する僅かなエネルギー損失をさらに軽減することができる。

熱発生器もしくは暖房装置において本発明の方法を円滑に実施できるためには、少なくとも三角形に近いパルスを流体に作用させることによって、流体中のエネルギー密度を、方形波パルスを使用する場合よりも緩やかに上昇させることができ、崩壊が「爆発的に」起こるのを防止できる。三角形のパルス波を採用する場合でも、立ち上がり縁の勾配は底辺に対して４５°超となるように比較的急な勾配を選択することが好ましい。

１つの実施態様として、少なくとも下方１／３において平坦な立下り縁を有する電圧パルスを使用することによって、緩やかな電圧降下をかのうにして、粒子の再結合もしくは再編成を容易にするだけでなく、熱発生器の歪みを軽減することができ、長期間に亘り保守点検無しで運用することができる。

流体粒子を電圧パルスと共振振動させることによって、少なくとも実質的に流路内に定常波を形成し、これによって分子内のショート・レンジ・オーダーもしくは結合を崩壊させるためのエネルギー消費をさらに軽減することができる。なぜなら、これらの粒子は公知のような本来的な固有振動に加えて、より高い固有振動を得ることで、陽極と陰極との間の電界内では純粋なショート・レンジ・オーダーの崩壊だけが起こるからである。

故障が発生した場合に、環境に及ぼす影響を極力小さくするためには、流体として水を使用することが好ましい。しかも、個々の水分子のショート・レンジ・オーダーは多様な四面体構造を呈するから、個々の利用者に合わせて熱エネルギーの利用態様を極めて広い範囲から選択することができる。

水にアルカリ液、特に、苛性ソーダ液、苛性カリ溶液、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムを混入することが好ましく、ある実施例では、下限を７，１、上限を１４とする範囲から選択されるｐＨ−値に調整することによって、水に反応度を高め、水分子のショート・レンジ・オーダーもしくは結合の崩壊を容易にし、ひいては１次エネルギー供給源からのエネルギー消費をも節減することができる。

熱発生器へ流入する前にエネルギー放射線によって流体の粒子を予備整列させることによって、陽極と陰極との間の電界におけるエネルギー消費を節減し、電圧パルスの如何なる部分をも流体の双極子粒子の整列に使用せずに済む。

流体の粒子を少なくともほぼ線形化することが好ましく、これによって陽極と陰極との間の電界における整列を容易にすることができる。

整列には、エネルギー放射線として高エネルギー単色放射線、特に、レーザー光線を使用することが好ましい。これによって、整列に必要なエネルギーを個々の流体分子に正確に命中させることができ、多様な振動状態及び回転状態のためのエネルギー需要を満たすことができる。

本発明の方法の１つの実施例では、流体を循環させることによって閉システム中で作用させることができ、特に、化学処理された流体を保持できるという点で、特に極めて塩基性のアルカリ液であるという点で好ましい。

流体を熱発生器に続いて熱交換器に供給することができ、熱交換器として暖房用ラジエータを使用することによって流体から熱搬送媒体へ広い面積に亘って伝達することができる。

パルス発生器を電気機械的に構成することができ、特に、共通のシャフトに取り付けられた少なくとも１つの電動機、少なくとも１つの電圧パルス発生器及び少なくとも１つのポンプ、特に油圧ポンプから構成することによって、極端な使用条件に対しても充分耐えることができる。

パルス発生器を電子的に構成されていることも可能であり、この電子的パルス発生器は少なくとも１つのトランス、交流電圧を供給される場合には少なくとも１つの整流器、少なくとも１つのＩＧＰＴ及び少なくとも１つのコンデンサから構成できるから、パルス発生器を極めてコンパクトに構成でき、従って、例えば小型暖房機に好適である。しかも、スイッチングを極めて高速且つ極めて一様である。

熱発生器をさらに小型化するためには、電子的パルス発生器の少なくとも大部分を、対応の半導体素子を含むボードとして形成することができる。

パルス発生器には、流体の温度及び／またはパルス幅及び／またはパルス継続時間及び／またはパルス周波数を制御及び／または調整するための少なくとも１つの調整及び／制御モジュールを連携させることによって、特に粒子の共振下に本発明の方法が実施される場合、方法の精度を高めることができ、しかも、例えば、室内暖房のための熱の取り出しが過剰にならないように方法を制御することができ、結局は１次エネルギーの消費を少なくとも最適化し、好ましくは最小化することができる。

ハウジングジャケットを円筒状に形成することによって、流動抵抗によって発生する損失を最小限に抑えることができる。

ハウジング底及び／またはハウジング蓋をハウジングジャケットから取外し自在に、特にハウジングに挿着自在に構成することによって、熱発生器における陽極チェンバ及び陰極チェンバへのアクセスを容易にするだけでなく、熱発生器を既存の暖房装置に後で組み込む際に、高さの異なるハウジング底及びハウジング蓋を使用することで高さ調整を行うことができる。

ハウジング底に少なくとも１つの流体流入口を特に軸方向に設け及び／またはハウジング蓋に少なくとも１つの流出口を、これも特に軸方向に設ける場合、同軸関係に構成することが特に好ましい。同軸関係でない場合に発生する熱損失を軽減もしくは防止することができ、暖房装置の、即ち、熱発生器のエネルギー効率を高めることができるからである。

少なくとも１つの陽極と少なくとも１つの陰極の間の間隔を、例えば、適当なネジ継ぎ手を介して可変に、好ましくは段階的に調整可能にすることが好ましい。即ち、これによって、熱発生器を汎用することができ、使用される流体応じ、また熱発生器を使用する設備のコンセプトに応じ、本発明において誘電性の遊びと呼称するこの間隔を、別設の構造手段を利用することなく最適化できるからである。

少なくとも１つの陽極と少なくとも１つの陰極の間の間隔を調整するために、少なくとも１つの陽極及び／または少なくとも１つの陰極を調整装置によって保持する。

エネルギーが調整装置に取り込まれることによるエネルギー損失を防止するため、調整装置を絶縁性材料から形成することが好ましい。

少なくとも１つの陽極または少なくとも１つの陰極が調整装置を部分的に囲むことができるように構成することによって、同時に充分な高さ調整できるともに陽極もしくは陰極の充分な表面積を確保しながら、陽極チェンバもしくは陰極チェンバをできるだけ小さく抑えることができる。

調整装置をハウジング蓋またはハウジング底に螺着可能に構成する、もしくは調整装置をハウジング蓋またはハウジング底に変位自在に取り付けることが好ましい。即ち、このように構成することで、構造的に簡単な手段で調整することができ、調整装置だけは高さ調整自在に構成しなければならないが、対応の機構よりも上方の部分は高さ調整自在に構成しなくてもよい。

調整装置を流体の流動方向に見て流体の流入口よりも後方に形成することができ、調整装置に流入口を形成することが特に好ましい。即ち、部品数を減らすことで熱発生器の製造コストを節減することができる一方、熱発生器の容積を極力小さくすることによって、流体を加熱するためのエネルギー消費を軽減することができる。

但し、流体を陽極チェンバ内の少なくとも１つの陽極の領域へ放出するための少なくとも１つの半径方向の開口を調整装置に設けることにより、誘電性の遊びの領域に−熱発生器の軸と交差する−横方向流れを発生させて、流体を陽極と陰極との間に形成される電界に流入させることで、電界内にできるだけ長い経路を確保しなければならない。陽極と陰極の間の間隔の調整、特に手動調整を容易にするためには、調整装置をハウジング蓋またはハウジング底からハウジング外へ突出していることが好ましい。

既に述べたように、少なくとも１つの陽極と少なくとも１つの陰極との間に誘電体を介在させることができる。

上記横方向流れを得るため、誘電体を流体の方向変換装置として構成し、特に調整装置の半径方向に開口ができる。

本発明の暖房装置では、熱効率を高めるため複数の熱発生器を直列に設け、特に発振回路として暖房装置を構成する場合−発振回路は流体中に定常波を発生させる回路−必要な１次エネルギーを−並列構成の場合と比較して−節減することができ、暖房装置の効率をさらに高めることができる。

暖房装置の熱交換器をソーラー・モジュールの態様に構成することにより、例えば室内暖房のための極めて有効な熱エネルギー放出が可能になる。

但し、この熱交換器を通常の発熱体として構成し、例えば、１部屋だけのための小型の固設装置の形態で形成することもできる。

但し、放熱体を放熱パネルとして構成することによって室内への熱伝導を効果的にすることができる。

但し、暖房装置をセントラルヒーティングとして構成することもできる。

本発明の詳細を添付の図面に従って以下に説明する。

最初に、以下に記述する種々の実施例において、同様の部分には同様の参照符号もしくは同様の部品符号を付し、明細書全体に含まれる開示内容は意味に即して同様の参照符号もしくは同様の部品符号を付された同様の部分に転用される。また、明細書中に選択されている位置表示、例えば、上、下、横などは直接記述され、指摘されている図面に基づく位置であり、位置変化の場合、意味に即して新しい位置に転用することができる。図示され、記述されている種々の実施例からの個別の特徴または特徴の組み合わせはそれ自体が独立の、発明による解決を意味する。

図１に本発明の熱発生器１を示す。この熱発生器はハウジングジャケット（被筒）３、ハウジング底４及びハウジング蓋５から成るハウジング２を含む。ハウジング２、即ち、ハウジングジャケット３及び／またはハウジング底４及び／またはハウジング蓋５は絶縁性材料、例えば、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ、ＰＳ、プレキシガラスなどのような合成材料から製造することができる。

図１から明らかなように、ハウジング底４もハウジング蓋５も、ハウジングジャケット３に形成した内側ネジ−即ち、ハウジングジャケット３の両端部７、８のそれぞれに形成したネジ６−もしくはこれに対応するハウジング底４及びハウジング蓋５の外側ネジを介してハウジングジャケット３と螺合され、ハウジング底４もしくはハウジング蓋５をハウジングジャケット３から取外すことができる。螺合させる代わりに、ハウジング底４またはハウジング蓋５をハウジングジャケット３に嵌入するだけでも着脱自在性を実現できることはいうまでもなく可能であり、このような実施態様においては、例えば、Ｏ‐リングのようなシール・リングなどを設けることによって然るべき密封性を達成しなければならない。ハウジング底４及び／またはハウジング蓋５をハウジングジャケット３にプレスばめすることも可能である。但し、ハウジング底４またはハウジング蓋５だけがハウジングジャケット３から取外せるように構成することも可能である。

図１に示す熱発生器１の実施例では、ハウジング２が円筒状に形成されている。但し、円筒状に形成することで、熱発生器１が必要とするを流体９を妨げる流動抵抗を軽減できるとしても、ハウジング２が、例えば六面体などの任意の立体形状を呈することも可能であることはいうまでもない。

図１に示す実施例の円筒体の場合、ハウジング底４は熱発生器１、即ち、熱発生器１の反応チェンバ１２への流体９の流入口１１として機能する、例えば、穿孔の形態を呈する空所を有する。

流体９が反応チェンバ１２から流出できるように、ハウジング蓋５にも軸孔の形態を呈する開口１３を設ける。

但し、流入口も流出口も熱発生器１のハウジング２における他の位置、例えば、ハウジングジャケット３、または流入する流体９に対して、熱発生に必要な接線方向流れを与えるようにハウジング底４またはハウジング蓋５に半径方向に配置することも可能である。

場合によっては複数の流入口もしくは複数の流出口を設けることも可能である。

反応チェンバ１２内では、少なくとも１つの陽極１４を陽極チェンバ１５に、少なくとも１つの陰極１６を陰極チェンバ１７に配置する。この少なくとも１つの陽極１４はパルス発生器２０のプラス極１８と、この少なくとも１つの陰極１６はパルス発生器２０のマイナス極１９とそれぞれ接続する。

図１に示すように、この実施例では、陽極１４がハウジング底４と間隔を保つように反応チェンバ１２内に配置されている。このように間隔を保つため、ハウジング底４には開口１１、即ち、反応チェンバ１２への流体９の流入口の近傍にドーム形の載置体２１が載置されており、少なくとも１つの陽極１４の高さ調整装置として機能することができる。この載置体２１は回転対称形のボルト状に形成されておりハウジング底４の中心孔２２内に保持されている。

但し、この載置体２１は他の幾何学的形状、例えば、角柱の形態を呈していてもよく、その場合、この中心孔２２を載置体２１の外周に合わせて形成すればよい。

さらにまた、この載置体２１をハウジング底４内にまで嵌入させず、ハウジング底４上に載置し、接着またはその他の接合技術、例えば、溶接によってハウジング底４に接合することも可能である。この実施例の場合、載置体２１に外側ネジ２３を形成し、これを孔２２の内側ネジ２４と螺合させる。このように構成したから、載置体２１の高さ調整が可能になり、従って、陽極１４と陰極１６との間隔２５を調節することができる。

このように載置体２１を螺着及び螺脱可能に構成することも可能であるが、載置体２１を孔２２内において移動可能に構成することによって間隔２５を調節可能にすることもできる。

縦中心軸１０に沿って、好ましくはこれも絶縁性材料から成るこの載置体２１は、縦軸１０の方向には貫通していない開口２６を有し、流体９の流動方向（矢印２６）に見てハウジング底４の開口１０の下流側に位置する。

陽極１４、即ち、陽極チェンバ１５の領域において、載置体２１に半径方向孔２７が形成されており、この孔を介して流体９が反応チェンバ１２に流入し、その流動方向が変化する。

１つの実施態様として、ハウジング底４と載置体２１を一体に形成し、必要に応じてハウジング底４をハウジングジャケット３に螺着可能に構成することによって高さ調節、従って、間隔２５の調節を行うことができる。図１に示す実施例では陽極１４が円筒形に形成され、載置体２１を上端部２８からハウジング底４に向かって部分的に囲んでいる。下方へ、即ち、ハウジング底４に向かって適当な固定手段２９、例えば、ナットまたは回転可能なフレームなどを介して陽極１４をその高さ位置に固定することができる。最も簡単な場合、陽極１４はこのような固定手段２９に載っているだけである。但し、陽極１４をこの固定手段２９と結合させることも可能である。

載置体２１の上端部２８にディスク状素子３０を設けることにより、上方への、即ちハウジング蓋５に向かっての陽極１４の移動自由度をも制限する。このディスク状素子３０は好ましくは載置体２１よりも大きい直径を有し、陽極１４を越えて半径方向外方へ張出していることが好ましい。

素子３０を載置体２１と一体に形成してもよいことはいうまでもなく、その場合、例えばナットのような着脱自在な固定手段２９を介して陽極１４を載置体２１に配置することができる。

流体９の流動方向（矢印２６）にみて陽極１４よりも下流側に陰極１６が配置されている。この実施例ではこの陰極もまた円筒状に形成されている。陰極１６もまたハウジング蓋５の軸孔３１内に保持され、この軸孔３１は当然のことながら流体９の流出口１３よりも大きい直径を有する。

この陰極１６は軸孔３１に螺合可能に、または嵌合可能に構成することが好ましい。但し、陰極１６を移動不能にハウジング蓋５と結合してもよいことはいうまでもない。

反応チェンバ１２からの流体９の流出を可能にするため、この陰極１６の中心に、流体９の流動方向（矢印２６）に見て開口１３よりも上流側に貫通孔３２を形成することができる。

尚、本明細書において孔と記述する場合、これに挿入される対象物の幾何学的形状によっては、対象物と適合する断面形状を有する空所と総称することもできる。

ハウジング蓋５において、流体９の流動方向（矢印２６）に見て陰極１６の軸孔３１よりも上流側に軸孔３１よりも大きい直径の孔もしくは空所を設けることによって、陰極１６を囲む陰極チェンバ１７を形成することができる。

ハウジング蓋５は反応チェンバ１２に向かって陰極１６よりも下方へ延びていることが好ましい。但し、これとは逆に、反応チェンバに向かって陰極１６がハウジング蓋５よりも下方へ延びているか、もしくは両者が同じ高さ位置を有することも可能である。

既に示唆したように、複数の個別陽極１５及び複数の個別陰極１６を反応チェンバ１２内に配置することができ、場合によってはこれらがパケットを形成するようにしてもよい。

ハウジング底４及び／またはハウジング蓋５をハウジングジャケット３の内に収めるのではなく、キャップまたは捻り蓋のようにハウジングジャケット３に外側からかぶさるように構成してもよい。

反応チェンバ１２のサイズは特に所要の発生熱エネルギーに応じて可変である。

これによって反応チェンバ１２における流体９の流速も影響を受ける。

例えば暖房配管などへの熱発生器１の接続を容易にするため、ハウジング底４及び／またはハウジング蓋５の外端に管片状の突出部を設けることができる。ハウジング底４及びハウジング蓋５に設けたこの管片状突出部に適当なネジを形成すればよい。暖房技術の分野において公知のオランダ・ネジ継ぎ手のような袋ナットを有する従来型のネジ継ぎ手を使用することも可能である。

また、１つの実施態様として、例えば、陽極１４と陰極１６との間隔２５の水平化を事後修正できるように、もしくは外側から調整できるようにするため、載置体２１がハウジング底４を貫通し、従って外部、即ち、反応チェンバ１２の外側から操作できるように構成することも可能である。

尚、この調整をモーター駆動方式で、即ち、手動で調整する必要はなく、載置体２１に適当な駆動手段を設けることによって達成できることはいうまでもない。初運転の際に陽極１４と陰極１６の間隔２５が既に適正に調整されている限り、熱発生器１の運転時における調整の絶対量は大きくはなく、単なる再調整に過ぎないから、この駆動手段はマイクロ電子式に構成することができる。従って、もし起こるとすれば熱膨張を補正するだけで熱発生器１の効率をさらに高め、もしくは最適化することができる。

陽極１４と陰極１６の間に、間隔２５によって画定される隙間、特に素子３０と陰極１６の間の隙間によっていわゆる「誘電性の遊び」が形成される。この素子３０も例えば上記材料のような絶縁性材料から形成することができる。

少なくとも１つの陽極１４と少なくとも１つの陰極１６の間の間隔２５は下限を０．１ｍｍとし、上限を１０ｃｍとする範囲もしくは下限を０．５ｍｍとし、上限を５ｃｍとする範囲から選択することができ、この範囲におけるエネルギー・ゲインは極めて大きい。

通常、陽極１４も陰極１６も金属材料から形成される。

図２には本発明の熱発生器の使用態様を簡略化して示した。熱発生器１は放熱設備、具体的には暖房用放熱体３４の配管内に配置される。放熱体３４は任意の材料、特にステンレススチール、銅などから形成することができる。

この配管内にはこのほかに、図２に示す実施例の場合なら電気機械的に構成された図３に示すようなパルス発生器２０を配置するとともに、公知の態様で、万一に備え、過剰圧を解消するための、場合によってはガス吸収装置３６を含む延長導管２５をも配置する。さらに、この暖房配管内に、図４を参照して詳しく後述するような補足的な調整ユニットを設けることもできる。図２から明らかなように、本発明の暖房設備３７は極めてコンパクトであるから、遅れて室内に据え付ける場合に特に好適である。

図３は図２の電気機械的パルス発生２０の構成を示す。このパルス発生器はモーター３８、電圧パルス発生器３９及びポンプ４０、特に油圧ポンプから成り、パルス発生器２０のこれらの構成素子は共通のシャフト４１に所与の順序で取り付けられている。流体９の流動方向をここでも矢印２６で示してあり、流動はポンプ４０によって発生させる。

図３の電気機械的パルス発生器２０との相違を明らかにするため、図４に電子式パルス発生器２０のブロック図を示す。

電子式パルス発生器２０はモジュール構成することが好ましく、例えばトランスのような第１エネルギー入力モジュール４２においては、配電網またはその他のエネルギー供給源、例えば、蓄電池などから供給される電気エネルギーが地中に埋設されているエネルギー・システムから分離される。

交流給電の場合、例えば公知の整流素子を有する整流器モジュールにおいて、供給されるエネルギーの非接地整流か行われる。

エネルギー入力モジュール４２もしくは整流器モジュール４３と供給モジュール４４が接続し、この供給モジュール４４によって連続的な直流電圧がパルス直流電圧に変換される。このパルス直流電圧が熱発生器１に、即ち、熱発生器１の陽極１４及び陰極１６に印加され、パルスが熱発生器１内に配置された電極を介して流体９中で変換させられる。

調整及び／または制御のためには、コンデンサ、トランジスタから成り、例えば、１つの実施態様として、ボード状に形成した調整及び／または制御モジュール４５を設けることが好ましい。この調整及び／または制御モジュール４５によってパルス幅、パルス継続時間及びパルスの繰返し周波数を調整及び／または制御することができる。調整基準として、温度調整回路４６に設定されている温度を利用することができ、この温度調整回路は流体９の温度、特に、暖房設備３７（図２）における流体９の目標温度からそのデータを得る。この暖房設備３７には、公知のように、温度センサーとしてサーモスタットを設けることができる。

例えば、化学的及び物理的パラメータ、例えば、流体９のｐＨ−値または流体９に含まれる化学的混和剤としてのアルカリ液における圧力もしくは濃度なども調整基準となり得る。

従って、パルス形状もパルス振幅も調整可能であり、特に、パルス発生器２０からのパルス縁勾配（ｄＵ／ｄｔ）、特に立ち上がり縁及び／または立下り縁も調整もしくは制御することができる。従って、勾配の急な立ち上り縁及び平坦もしくは緩やかな立下り縁を有するパルスだけでなく、方形パルスもしくは三角パルスも調整可能である。

既に述べたように、このパルス発生器２０は電力会社の配電網から直接１次エネルギー、即ち、電流の供給を受けることができる。但し、中間回路を介して任意の電源から種々の周波数を有する種々の形態の信号を受け、最終的に所要のパルス形態を得るため、電子式パルス発生器２０では公知のトランジスタなどが作用する。

パルス発生器２０の過熱を防止するため、例えば、アルミ形材から成る冷却フィンのような（図４には図示しない）冷却モジュールを設けることができる。

本発明の熱発生器１による熱エネルギー発生の可能性と有利性を、詳しくは後述する実験結果に照らして立証する。しかし、作用メカニズム自体は今のところ不明であり、ここではプロセスの経緯を簡単に述べた後、作用メカニズムを理論的に述べることしかできない。しかし、実験の結果、本発明の熱発生器１を使用することで、電気的熱発生における効率が著しく向上することが立証された。

熱発生器１の作用態様は下記のように要約することができる。先ず、パルス発生器２０を配電網に接続する。パルス発生器２０から発生する電圧パルスは陽極１４及び陰極１６を介して暖房装置３７の配管内の流体９に伝導され、流体９中に所要の熱を発生させる。この過程において、流体９はポンプ４０によって流動状態に保たれ、ポンプ４０は図３に示す電気機械的パルス発生器２０の場合ならその構成部分として、また、電子式パルス発生器２０の場合なら暖房装置３７の別設構成部分として実施することができる。好ましくは、流体９は暖房装置３７の流動状態維持装置によって閉回路内を、従って、熱発生器１、特にその反応チェンバ１２を通過するように誘導される。

分子レベルで見ると、流体９は双極性の個々の粒子、例えば、流体９として水が使用される場合なら、水分子、水イオンもしくはより大きい単位、即ち、四面体の単位であるいわゆるクラスタから成る。これらの粒子は陽極１４と陰極１６の間、もしくは素子３０と陰極１６の間に形成される（本発明でのいわゆる）誘電性遊びを通過し、その際、陽極１４と陰極１６の間に発生する電界、特に交流電圧界の影響下でパルスによって分極される。この際、陽粒子は陰極１６に向かい、陰粒子は陽極１４に向かう。このように分極した粒子に対してパルスが作用して−観察した限りでは−粒子のショート・レンジ・オーダー、例えば、分子もしくは分子クラスタ内の化学的結合、例えば、流体９が水なら、水分子及び水酸基イオンにおける水素原子と酸素原子の化学的結合を分断する。電界の作用下における上記構造間の化学的結合は線形に整列されるから、このような結合に対するパルスの作用は。その周波数が結合の熱膨張周波数に近い周波数ならば、この結合を崩壊させることになる。このような結合を形成する価電子は粒子もしくは粒子のショート・レンジ・オーダーが崩壊した後の、エネルギー欠損状態においても残留する。価電子はその周囲からエネルギーを取り込み、パルスの中断時に新しく再結合が起こる毎にエネルギーを熱の形で解放し、この熱が流体９に伝導され、流体９を加熱する。次いで、流体９は例えば放熱体３４内を流動してこれを加熱し、この放熱体３４はこの熱を例えば室内の空気に伝え、換言すれば、この放熱体３４は熱交換器として機能する。

尚、例えば、表面積の広いボード状熱交換器、管状熱交換器などのような熱交換器を使用し、熱交換器１によって加熱された１次流体から２次流体へ公知の態様で伝導させ、住宅や工場などを暖房することができる。熱交換器としてソーラー・モジュールを使用することも可能である。これらの大型装置は例えばセントラルヒーティング設備として、もしくは材料を加熱設備として好適であり、材料は固体であっても流体、即ち、液体またはガスであってもよい。

流体９に塩基を混入し、塩基性ｐＨ−値を有するようにすることが特に好ましい。この場合、ｐＨ−値は７，１を下限とし、１４を上限とする範囲もしくは９を下限とし、１２を上限とする範囲から選択することが特に好ましい。塩基性ｐＨ−値とするには、原則として如何なる塩基を使用してもよいが、苛性ソーダ液、苛性カリ溶液、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムが特に好ましい。

暖房装置３７中を流動する流体が既に一定の固有振動を有する場合にはエネルギー消費を軽減する効果があり、この固有振動が電圧パルスとの共振振動であれば特に好ましい。即ち、流体９の粒子は既に極めて高いエネルギー単位を有し、従って、投入されるエネルギーは粒子のショート・レンジ・オーダーの崩壊にだけ使用されるから、１次エネルギーの消費を軽減することができる。

パルス周波数としては、１０００Ｈｚを上限とし、１０Ｈｚを下限とする範囲、特に、７５０Ｈｚを上限とし、５０Ｈｚを下限とする範囲、特に６５０Ｈｚを上限とし、７５Ｈｚを下限とする範囲から選択される周波数が好ましく、このように選択することによって、パルスが順次極めて迅速に流体に取り込まれるから、取り込まれたエネルギーを、たとえ一部でも所要の熱エネルギー以外のエネルギー形態、例えば、個々の分子内の振動エネルギーまたは回転エネルギーに変換するという可能性を流体の粒子に与えることがない。

パルス継続時間は０，１ｎｓを下限とし、１００ｎｓを上限とする範囲、特に０，４ｎｓを下限とし、５０ｎｓを上限とする範囲、好ましくは０，７ｎｓを下限とし、２５ｎｓを上限とする範囲から選択すればよい。

パルス振幅は１Ｖを下限とし、１５００Ｖを上限とする範囲、特に５０Ｖを下限とし、５００Ｖを上限とする範囲、さらに好ましくは１００Ｖを下限とし、２５０Ｖを上限とする範囲から選択すればよい。

また、冒頭で述べたように、勾配の急な立ち上がり縁を有する電圧パルスを使用することが好ましく、エネルギー取り込みが極めて迅速に、殆ど「爆発的に」おこる。この場合、電圧パルスは例えば方形パルスまたは三角パルスの形態を呈することができる。

電圧パルスの立下り縁の少なくとも下方１／３を扁平に、即ち、底辺に対する角度を４５°未満とすることで、エネルギー消費が軽減される。

下に掲げる表１は本発明の熱発生器１による熱発生のエネルギー効率を実験的に測定した結果を示す。

出願人の見解によれば、ショート・レンジ・オーダーが崩壊した後、粒子が物理的真空からそのエネルギー欠損を飽和させることによってこの効率が達成される。

固有振動の振動理論によれば、共振振動によって化学的結合が崩壊し、これに伴って１次エネルギー源から取り込まれるエネルギーの消費が減少するから、必要なエネルギーを１次エネルギー源からではなく周囲から取り込むことになる。ここで、熱発生器１における水酸基イオンの挙動を分析に利用する。温度が上昇すると分子の振動が増大し、陽子と電子の間隔が一部で広がる。この追加エネルギー需要は分子粒子によってエネルギーを吸収される光子によって使用される。即ち、最終的にはこれら光子の一様の吸収によってパルス化プロセスが起こるからである。この場合、パルス周波数は流体９自体の温度上昇に左右される。電子に加わる電流パルスが水酸基粒子を整列させることにより、既に述べたように、水素原子の陽子を陰極１６に、酸素原子の電子を陽極１４に向かわせる。その結果、パルスがイオン軸に整合する。従って、水素原子もしくは水素の陽子をその電子と共に分離することができ、結果として酸素が残る。陽子は再び陰極１６に向かい、電子の放出下で水素が形成される。陰極表面における電流密度が高いと、水素原子の濃度が高くなり、プラズマが形成されるが、このプラズマは極めて不安定である。プラズマの形成を避けるためには、水素原子が陰極１６自体の領域に到達せず、陽極１４と陰極１６の間に留まるように方法を制御する。電圧パルスが水酸基イオンに衝突すると、水素原子が再び分離させられ、共振分離によって酸素原子の電子もしくは水素原子の電子が解放され、最終的には結合が分断され、結合エネルギーに対応するエネルギー欠損が残る。このエネルギー欠損は周辺から埋め合わされる。本発明の方法は暗所内で進行するから、エネルギー取り込みは光子もしくは光子だけに依存するのではなく、出願人の見解によれば、エネルギー量子は物理的真空から吸収される。次に結合が再結合されることによってこの余剰エネルギーが解放されて熱に変換され、熱光子の放出下にこの熱が流体９に伝導される。熱光子のエネルギーは原子構造のどの殻から、即ち、原子鞘のどの殻から発しているかによって異なる。物理的真空は調和固有振動によって特徴付けられ、物質はエネルギー的に最も低いレベルで振動する。真空の固有振動の周波数スペクトルは多様であり、対数−双曲型のフラクタル構造を有するから、エネルギー欠損を埋めあわせるのに極めて高い確率で適正な振動を利用することができる。真空の固有振動のスケールは不変であるから、物理的真空の圧縮性向もしくは脱圧性向も不変であり、その対数的間隔は一定である。従って、スケールに応じて、圧縮もしくは脱圧された物質構造を作ることできる。従って、本発明の熱発生器１はこの真空共振を利用して熱発生効率を高めることができる。

本発明の方法はまた、熱発生器１に流入する前に既に予備的に整列し、即ち、予め分極し、熱発生器１において流体９の粒子を分極するためのエネルギー取り込みを不要にすることで、効率的に構成することができる。この予備的な整列は、例えば、高エネルギーの単色放射線、特にレーザー光線によって達成される。この場合、流体９の粒子をほぼ線形化することが好ましい。

流体９の粒子を整列させるには、高エネルギーの、好ましくは単色の放射線「レーザー・シャワー」を使用し、この「シャワー」だけで、流体９の表面積を大きくし、もしくは流体９を広く分布させて、方法のこのステップを効率的に構成することができる。

明細書中の幾つかの箇所において既に述べたが、本発明の暖房装置３７もしくは熱発生器１は住まいの暖房に使用されるが、本発明がこの用途によって制限を受けるものではなく、最終的な用途に関係なく、広く熱の発生に利用されるものである。場合によって、熱出力を高めたければ、暖房装置内に複数の熱発生器を直列に接続することができる。図示の実施例は熱発生器１もしくは暖房装置３７の考えられる種々の態様を示しているが、本発明は図示の特定実施態様で制限されるものではなく、個々の実施態様を種々の組み合わせで実施することも可能であり、このような組み合わせは当業者が容易に案出することができる。即ち、図示し、且つ説明した実施例の細部を組み合わせることによって得られるすべての実施態様が保護の範囲に包含される。

念のため、熱発生器１の構成を理解し易くするため、熱発生器自体もしくはその部分を、縮尺を無視して、及び／または実際以上に拡大及び／または縮小して図示した。

本発明が解決しようとするそれぞれ個別の課題は明細書から読取ることができるであろう。

特に、図１；２、３；４に示す個別の実施例はそれぞれ独立した本発明の解決課題を示している。従って、本発明の課題と解決は添付の図面を参照した詳細な説明から理解されるであろう。

本発明の熱発生器の実施例の簡略図である。 従来タイプの放熱体を有する小型暖房設備における熱発生器の簡略構成図である。 電気機械式パルス発生器の構成図である。 電子式パルス発生器のブロック図である。

符号の説明

１ 熱発生器
２ ハウジング
３ ハウジング・ジャケット
４ ハウジング底
５ ハウジング蓋
６ ネジ
７ 端部
８ 端部
９ 流体
１０ 縦中心軸
１１ 開口
１２ 反応チェンバ
１３ 開口
１４ 陽極
１５ 陽極チェンバ
１６ 陰極
１７ 陰極チェンバ
１８ プラス極
１９ マイナス極
２０ パルス発生器
２１ 載置体
２２ 孔
２３ 外側ネジ
２４ 内側ネジ
２５ 間隔
２６ 矢印
２７ 半径方向孔
２８ 端部
２９ 固定装置
３０ 素子
３１ 軸孔
３２ 孔
３３ 孔
３４ 放熱体
３５ 延長容器
３６ ガス吸収装置
３７ 暖房装置
３８ 電動機
３９ 電圧パルス発生器
４０ ポンプ
４１ シャフト
４２ エネルギー入力モジュール
４３ 整流モジュール
４４ 供給モジュール
４５ 制御モジュール
４６ 温度調整モジュール

Claims (54)

1. 分子または分子クラスタのような双極子粒子から成る流体（９）を熱発生器（１）において電界に露出させ、それぞれの粒子をその電荷に従って配向させてこの流体を加熱する方法であって、粒子に電圧パルスをも作用させることによって粒子のショート・レンジ・オーダーを崩壊させた後、パルス中断時において、または熱発生器（１）の外側からショート・レンジ・オーダーの再結合を可能にすることによって熱エネルギーを解放もしくは発生させることを特徴とする前記方法。
2. 急勾配の立上り縁を有する電圧パルスを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくともほぼ方形のパルスを使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 少なくともほぼ三角形のパルスを使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 少なくとも下方１／３において平坦な立下り縁を有する電圧パルスを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
6. 流体（９）粒子を電圧パルスと共振振動させることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 流体（９）として水を使用することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 水をアルカリ液と混合することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. アルカリ液を苛性ソーダ液、苛性カリ溶液、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムを含む群から選択することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 下限を７，１、上限を１４とする範囲から選択されるｐＨ−値を有する流体（９）を使用することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 下限を９、上限を１２とする範囲から選択されるｐＨ−値を有する流体（９）を使用することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 熱発生器（１）へ流入する前にエネルギー放射線によって流体（９）の粒子を予備整列させることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. 流体（９）の粒子を少なくともほぼ線形化することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. エネルギー放射線として高エネルギー単色放射線を使用することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の方法。
15. 高エネルギー単色放射線としてレーザー光線を使用することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 流体（９）を循環させることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の方法。
17. 流体（９）を熱発生器（１）に続いて熱交換器に供給することを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の方法。
18. 熱交換器として暖房用ラジエータを使用することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. ハウジングジャケット（３）、ハウジング底（４）及びハウジング蓋（５）を含む絶縁性材料から成るハウジング（２）、流体（９）の少なくとも１つの流入口及び少なくとも１つの流出口を有し、ハウジング（２）内に互いに間隔を置いて少なくも１つの陽極（１４）及び少なくとも１つの陰極（１６）が配置されている、流体（９）を加熱するための熱発生器（１）であって、少なくとも１つの陽極（１４）及び少なくとも１つの陰極（１６）が少なくとも１つのパルス発生器（２０）のそれぞれ１つの極と電気的に接続されていることを特徴とする前記熱発生器（１）。
20. パルス発生器（２０）が電気機械的に構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の熱発生器。
21. 電気機械的パルス発生器（２０）が共通のシャフト（４１）に取り付けられた少なくとも１つの電動機（３８）、少なくとも１つの電圧パルス発生器（３９）及び少なくとも１つのポンプ（４０）、特に油圧ポンプを含むことを特徴とする請求項２０に記載の熱発生器。
22. パルス発生器（２９）が電子的に構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の熱発生器。
23. 電子的パルス発生器（２０）、少なくとも１つのトランス、場合によっては少なくとも１つの整流器、少なくとも１つのＩＧＰＴ及び少なくとも１つのコンデンサを含むことを特徴とする請求項２２に記載の熱発生器。
24. 電子的パルス発生器（２０）が少なくともその大部分がボードとして形成されていることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の熱発生器。
25. パルス発生器（２０）に、流体（９）の温度及び／またはパルス幅及び／またはパルス継続時間及び／またはパルス周波数を制御及び／または調整するための少なくとも１つの調整及び／制御モジュール（４５）を連携させたことを特徴とする請求項１９から請求項２４までのいずれか１項に記載の熱発生器。
26. ハウジングジャケット（３）が円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１９から請求項２５までのいずれか１項に記載の熱発生器。
27. ハウジング底（４）及び／またはハウジング蓋（５）がハウジングジャケット（３）から取外し自在に構成されていることを特徴とする請求項１９から請求項２６までのいずれか１項に記載の熱発生器。
28. ハウジング底（４）及び／またはハウジング蓋（５）がハウジングジャケット（３）に挿着自在に構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の熱発生器。
29. ハウジング底（４）及び／またはハウジング蓋（５）がハウジングジャケット（３）に螺着自在に構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の熱発生器。
30. ハウジング底（４）に流入口を設けたことを特徴とする請求項１９から請求項２９までのいずれか１項に記載の熱発生器。
31. ハウジング蓋（５）に流出口を設けたことを特徴とする請求項１９から請求項３０までのいずれか１項に記載の熱発生器。
32. 少なくとも１つの陽極（１４）と少なくとも１つの陰極（１６）の間の間隔（２５）が可変であり、好ましくは段階的に調整可能であることを特徴とする請求項１９から請求項３１までのいずれか１項に記載の熱発生器。
33. 少なくとも１つの陽極（１４）と少なくとも１つの陰極（１６）の間の間隔（２５）を調整するために、少なくとも１つの陽極（１４）及び／または少なくとも１つの陰極（１６）を調整装置によって保持したことを特徴とする請求項３２に記載の熱発生器。
34. 調整装置が絶縁性材料から成ることを特徴とする請求項３３に記載の熱発生器。
35. 少なくとも１つの陽極（１４）または少なくとも１つの陰極（１６）が調整装置を部分的に囲むことを特徴とする請求項３３または請求項３４に記載の熱発生器。
36. 調整装置をハウジング蓋（５）またはハウジング底（４）に螺着可能であることを特徴とする請求項３３から請求項３５までのいずれか１項に記載の熱発生器。
37. 調整装置がハウジング蓋（５）またはハウジング底（４）に変位自在に取り付けたことを特徴とする請求項３３から請求項３６までのいずれか１項に記載の熱発生器。
38. 調整装置を流体（９）の流動方向に見て流体（９）の流入口よりも後方に形成したことを特徴とする請求項３３から請求項３７までのいずれか１項に記載の熱発生器。
39. 流入口を調整装置に形成したことを特徴とする請求項３３から請求項３８までのいずれか１項に記載の熱発生器。
40. 流体（９）の流入口及び／または流出口をハウジング（２）の軸線と一致するように形成したことを特徴とする請求項１９から請求項３９までのいずれか１項に記載の熱発生器。
41. 流体（９）を陽極チェンバ内の少なくとも１つの陽極（１４）の領域へ放出するための少なくとも１つの半径方向の開口を設けたことを特徴とする請求項３３から請求項４０までのいずれか１項に記載の熱発生器。
42. 調整装置がハウジング（２）の外側でハウジング蓋（５）またはハウジング底（４）から、特に軸方向に突出していることを特徴とする請求項３３から請求項４１までのいずれか１項に記載の熱発生器。
43. 少なくとも１つの陽極（１４）と少なくとも１つの陰極（１６）との間に誘電体を介在させたことを特徴とする請求項１９から請求項４２までのいずれか１項に記載の熱発生器。
44. 誘電体を流体（９）の方向変換装置として構成したことを特徴とする請求項４３に記載の熱発生器。
45. 第１流体（９）のための少なくとも１つの供給装置と、流体（９）を加熱するための少なくとも１つの熱発生器（１）と、発生した熱を流体（９）から第２流体に伝達するための少なくとも１つの熱交換器を含む暖房設備（３７）であって、少なくとも１つの熱発生器（１）が請求項１９から請求項４４までのいずれか１項に記載したように構成されていることを特徴とする前記暖房設備（３７）。
46. 複数の熱発生器（１）を直列に設けたことを特徴とする請求項４５に記載の暖房設備。
47. 熱交換器をソーラー・モジュールの態様に構成したことを特徴とする請求項４５または請求項４６に記載の暖房設備。
48. 熱交換器を発熱体（３４）として構成したことを特徴とする請求項４５または請求項４６に記載の暖房設備。
49. 発熱体（３４）を発熱パネルとして構成したことを特徴とする請求項４８に記載の暖房設備。
50. 集中暖房設備として構成したことを特徴とする請求項４５から請求項４９までのいずれか１項に記載の暖房設備。
51. 流体（９）の流動方向に見て熱発生器（１）の上流に、単色光線を放射するための装置を配置したことを特徴とする請求項４５から請求項５０までのいずれか１項に記載の暖房設備。
52. 単色光線を放射するための装置がレーザーであることを特徴とする請求項５１に記載の暖房設備。
53. これを振動回路として構成したことを特徴とする請求項４５から請求項５２までのいずれか１項に記載の暖房設備。
54. 建造物の暖房を目的とする請求項１９から請求項４４までのいずれか１項に記載の熱発生器（１）の使用。

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