KR102354797B1 - Heating element powered by alternating current and heat generator accomplished by the heating element - Google Patents

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Abstract

가열 요소(1)는 교류에 의해 작동되고, 발열기(43)는 가열 요소(1) 및 전자제어장치(9)를 포함한다. 가열 요소는 폐쇄되거나 하나 이상의 개구를 구비하는 중공체 하우징(3), 및 절연 요소(4)에 의해 상기 하우징(3) 및 서로로부터 절연되는 적어도 2 개의 전극(5)을 갖는다. 전자제어장치(9)는 교류 전력 공급 유닛(10), 중앙 유닛(11) 및 강전류 스위치 유닛(12)를 포함한다. 강전류 스위치 유닛(12)의 출력(15)은 가열 요소(1)에 접속된다. 전극(5)은 다각형 또는 3 차원 곡선 단면을 갖고, 그것이 길이방향의 축선(8) 또는 발생선의 각각은 지수 곡선을 형성한다. 최대 1000 V 진폭의 듀티 팩터 변조된 교류 전압의 1000-60000 Hz가 상기 전극(5)에 접속된다.The heating element 1 is operated by alternating current, and the heat generator 43 comprises a heating element 1 and an electronic control device 9 . The heating element has a hollow housing 3 closed or provided with one or more openings, and at least two electrodes 5 which are insulated from the housing 3 and each other by an insulating element 4 . The electronic control device 9 includes an AC power supply unit 10 , a central unit 11 , and a strong current switch unit 12 . The output 15 of the strong current switch unit 12 is connected to the heating element 1 . The electrode 5 has a polygonal or three-dimensional curved cross section, with each of its longitudinal axis 8 or generation line forming an exponential curve. 1000-60000 Hz of duty-factor modulated alternating voltage with a maximum amplitude of 1000 V is connected to the electrode 5 .

Description

교류에 의해 작동되는 가열 요소 및 이 가열 요소에 의해 달성되는 발열기{HEATING ELEMENT POWERED BY ALTERNATING CURRENT AND HEAT GENERATOR ACCOMPLISHED BY THE HEATING ELEMENT}ACCOMPLISHED BY THE HEATING ELEMENT

본 발명은 가열 요소의 주위의 외부 매체를 가열하기 위해 적용될 수 있는 교류에 의해 작동되는 가열 요소에 관한 것이다. 가열 요소는 개방되거나 폐쇄된 중공체로서 형성되는 하우징, 및 절연 요소에 의해 하우징에 대해, 그리고 서로에 대해 절연되는 적어도 2 개의 전극을 갖는다. 본 발명은 또한 전자제어장치 및 열 전달 매체와 접촉되는 가열 요소를 포함하는 교류에 의해 작동되는 발열기에 관한 것이다. 이 전자제어장치는 교류 공급 유닛, 중앙 유닛 및 강전류 스위치 유닛을 포함한다. 전력 공급 유닛의 전력 출력은 강전류 스위치 유닛에 접속된다. 전력 공급 유닛의 주파수 출력은 중앙 유닛에 접속된다. 강전류 스위치 유닛의 출력은 가열 요소에 접속된다.The present invention relates to an alternating current operated heating element which can be applied to heat an external medium surrounding the heating element. The heating element has a housing formed as an open or closed hollow body and at least two electrodes which are insulated with respect to the housing by means of an insulating element and with respect to each other. The invention also relates to an alternating current operated heat generator comprising an electronic control device and a heating element in contact with a heat transfer medium. This electronic control device includes an AC supply unit, a central unit and a strong current switch unit. The power output of the power supply unit is connected to the strong current switch unit. The frequency output of the power supply unit is connected to the central unit. The output of the strong current switch unit is connected to the heating element.

특허 출원 EP 0690660는 유동하는 이온성 유체를 가열하기 위한 방법 및 장치를 기술한다 이 장치는 액체가 순환되는 긴 하우징으로 이루어진다. 이 하우징의 유입구 및 유출구에는 2 개의 동일한 전극이 배치된다. 전극들 사이에는 전기장이 생성된다. 가열 중에 액체는 전극들 사이에서 유동한다. 하우징은 그 중심에서 좁은 튜브로 수축되고, 이 튜브의 단면은 원하는 유량을 위해 계산된다. 전극에는 천공된 디스크가 배치되고, 여기서 구멍의 수 및 크기는 점도 및 유량에 의존된다. 전극들 사이의 전류 밀도는 최대 40 mA/cm2이다.Patent application EP 0690660 describes a method and a device for heating a flowing ionic fluid The device consists of an elongated housing through which the liquid is circulated. Two identical electrodes are arranged at the inlet and outlet of this housing. An electric field is created between the electrodes. During heating, the liquid flows between the electrodes. The housing is retracted from its center into a narrow tube, the cross section of which is calculated for the desired flow rate. A perforated disk is placed on the electrode, wherein the number and size of the holes depend on the viscosity and flow rate. The current density between the electrodes is up to 40 mA/cm 2 .

이 해결책에서, 액체는 유동하는 물질 내의 2 개의 전극에 의해 직접적으로 가열된다. 이것은 이 시스템을 작동시키기 위해 액체의 연속적인 유동이 요구됨을 의미하고, 이것은 당연히 가열된 액체 자신의 유동일 수 있다. 가열된 매체는 전극을 둘러싸고 있는 매체와 동일하므로 열 전달 매체의 유형은 제한된다.In this solution, the liquid is heated directly by two electrodes in the flowing material. This means that a continuous flow of liquid is required to operate this system, which can of course be the heated liquid's own flow. Since the heated medium is the same as the medium surrounding the electrode, the type of heat transfer medium is limited.

특허 출원 US 4072847은 금속 튜브로부터 절연된 전기 가열 요소를 수용하는 금속 튜브 및 이 금속 튜브의 일단부에 밀봉된 플라스틱 튜브에 형성되는 밀봉된 튜브형 구조를 수용하는 밀봉된 유리 튜브 및 가열 요소용 서모스탯을 수용하는 전기 가열 요소에 관한 것이다.Patent application US 4072847 discloses a thermostat for a heating element and a sealed glass tube accommodating a metal tube containing an electrical heating element insulated from the metal tube and a sealed tubular structure formed in a plastic tube sealed at one end of the metal tube. It relates to an electric heating element accommodating a.

특허 출원 US 2002096511은 에너지를 절약하기 위해 온도를 실질적으로 일정하게 유지할 수 있는 전기 가열 설비용 온도 제어 장치를 기술하고 있다. 이 장치는 교류 전력 공급부와 가열 설비 사이에 접속된 릴레이, 및 이 릴레이를 스위칭하기 위한 중앙 유닛을 포함한다. 릴레이는 교류 전력 공급부로부터 공급되는 입력 교류 전압을 연속적으로 출력하거나, 대안적으로 입력 교류 전압의 파형으로부터 하나의 사이클의 파형을 차단함으로써 단속적으로 입력 교류 전압을 출력한다. 이 전기 가열 설비의 온도 제어는 파형의 간격을 조절하는 것을 통해 전기 가열 설비에 공급되는 입력 교류 전압의 피상 주파수를 제어함으로써 달성된다.Patent application US 2002096511 describes a temperature control device for electric heating installations which can keep the temperature substantially constant in order to save energy. The device comprises a relay connected between the alternating current power supply and the heating installation, and a central unit for switching the relay. The relay continuously outputs the input AC voltage supplied from the AC power supply, or alternatively outputs the input AC voltage intermittently by blocking the waveform of one cycle from the waveform of the input AC voltage. The temperature control of this electric heating installation is achieved by controlling the apparent frequency of the input alternating voltage supplied to the electric heating installation through adjusting the spacing of the waveforms.

이 해결책은 가열된 환경의 온도를 일정하게 유지하므로, 즉 가열 효과가 감소되거나 특정 시간에 종료되므로 에너지 절약으로 간주될 수 있다. 출력은 듀티 팩터(duty factor)를 변경함으로써 제어된다. 이것에 의해 가정된 전기 전력이 제어되고, 그 결과 가열 효과는 비례적으로 변화된다. 이 해결책에서 주파수 대신 듀티 팩터가 제어되는 것에 주목해야 한다. 이 문헌은 출력을 직접 제어하기 위해 유효하다. 그러나, 본 발명은 특수 환경에서 적용되는 공진 주파수를 동조 또는 유지하는 것을 논한다.This solution can be considered energy saving as it keeps the temperature of the heated environment constant, ie the heating effect is reduced or terminated at a certain time. The output is controlled by changing the duty factor. Thereby the assumed electrical power is controlled, as a result of which the heating effect is proportionally changed. It should be noted that in this solution the duty factor is controlled instead of the frequency. This document is valid for direct control of the output. However, the present invention contemplates tuning or maintaining the resonant frequency applied in a particular environment.

특허 출원 RU 2189541은 이온화 기술을 기술하고 있다. 여기서 동축으로 장착되는 상 전극 및 제로 전극이 사용된다. 전도는 유동하는 매체의 저항의 함수로서 발생되고, 전류에 의해 생성되는 열이 사용된다. 기본 개념은 저항 히터의 것과 유사하다. 본 발명은 지수 곡선 성형으로 인해 이 해결책과 다르다. 더욱이, 본 발명의 경우, 저항 효과를 중시하기 않고, 강한 발열을 얻는 하전 이온들 사이의 고효율의 충돌 및 마찰이 사용된다. 본 발명은 특수 재료가 불필요하므로 저비용으로 실현될 수 있다.Patent application RU 2189541 describes an ionization technique. Coaxially mounted phase and zero electrodes are used here. Conduction occurs as a function of the resistance of the flowing medium, and the heat generated by the current is used. The basic concept is similar to that of a resistance heater. The present invention differs from this solution due to exponential curve shaping. Moreover, in the case of the present invention, high-efficiency collision and friction between charged ions to obtain strong heat generation, without attaching importance to the resistance effect, is used. The present invention can be realized at low cost since no special materials are required.

특허 출원 EP 0207329는 전기 에너지를 열 에너지로 전환시키기 위한 방법 및 장치를 교시한다. 여기서 본질적 요인은 기기가 하우징을 갖는 것으로서, 이 하우징은 압력 및 유체에 대해 내성을 갖고, 내부에 고순도 금속 및 증류수 또는 변압기유의 혼합물로 이루어지는 유전체를 갖는다. 적어도 하나의 전극은 절연 덕트를 이용하여 하우징의 내부로 삽입된다. 만일 2 개의 봉 전극이 사용되는 경우, 이 전극들은 제어 기기를 갖는 전원에 접속된다. 만일 하나의 전극이 사용되는 경우, 이것과 다른 전극으로서 전도성 재료로 이루어지는 하우징은 제어 기기를 갖는 전원에 접속된다. 이 제어 기기는, 초기 동작 상태에서 유전체가 공진 주파수의 진동으로 여기되도록, 그리고 유전체의 공진 진동 상태를 유지하기 위해 요구되는 만큼의 에너지만이 공급되도록, 전원을 제어한다. 이 여기 및 에너지 공급은 직류 또는 교류, 바람직하게는 고주파수 비정현 교류에 의해 제공될 수 있다.Patent application EP 0207329 teaches a method and apparatus for converting electrical energy into thermal energy. An essential factor here is that the appliance has a housing, which is resistant to pressures and fluids, and has therein a dielectric composed of a mixture of high-purity metals and distilled water or transformer oil. At least one electrode is inserted into the housing using an insulating duct. If two rod electrodes are used, they are connected to a power supply with a control device. If one electrode is used, it and the housing made of a conductive material as the other electrode are connected to a power supply with the control device. The control device controls the power supply so that, in the initial operating state, the dielectric is excited by vibration of a resonant frequency and only an amount of energy required to maintain the state of resonance of the dielectric is supplied. This excitation and energy supply can be provided by direct current or alternating current, preferably by high-frequency non-sinusoidal alternating current.

이 해결책은 본 발명과 완전히 다르다. 이것은 고주파수를 사용하고, 이 장치는 공동의 공진 주파수에서가 아닌 폐쇄된 공간 내의 유전체의 주파수에서 동작된다. 관련된 문헌에 따르면, 하우징 내의 2 개의 전극이 사용되거나, 전극들 중 하나는 하우징 자체일 수 있다. 이 2 개의 전극들 사이의 유전성 유체의 공진 주파수는 결정인자이다. 이 유체는 고순도 금속을 포함하는 증류수를 포함하거나 변압기유일 수 있다. 이 유체는 또한 이온을 포함하므로 부분적으로만 유전체이다. 본 발명의 해결책에서, 공동을 충전하는 유전성 유체의 공진 주파수 대신, 하우징의 내부 공간, 즉 공진기 공동의 공진 주파수가 결정인자이다. 이것은 하우징이 본질적으로 공진기 공동으로서 기능하고, 하우징 자체나 이 하우징 내의 물질은 중요하지 않다는 것을 의미한다. 다른 중요한 차이는 본 발명이 본질적으로 더 낮은 주파수를 사용하는 것이다.This solution is completely different from the present invention. It uses a high frequency, and the device operates at the frequency of the dielectric within an enclosed space rather than at the resonance frequency of the cavity. According to the relevant literature, two electrodes in the housing may be used, or one of the electrodes may be the housing itself. The resonant frequency of the dielectric fluid between these two electrodes is the determining factor. The fluid may include distilled water containing high-purity metals or it may be transformer oil. This fluid also contains ions and is therefore only partially dielectric. In the solution of the present invention, instead of the resonant frequency of the dielectric fluid filling the cavity, the internal space of the housing, ie the resonant frequency of the cavity of the resonator, is the determining factor. This means that the housing essentially functions as a resonator cavity, and neither the housing itself nor the material within it is critical. Another important difference is that the present invention uses essentially lower frequencies.

특허 출원 US 2009/0263113은, 유체가 발열기 내에서 전기장에 노출됨으로써 유체의 입자는 자신의 전하에 따라 배향되는, 분자 또는 분자의 집단과 같은 쌍극 입자를 포함하는 유체를 가열하기 위한 방법을 기술하고 있다. 이 입자는 전압 펄스에 추가적으로 노출되어 입자의 단범위 규칙이 파괴되고, 유체의 입자는 전압 펄스에 의해 공진 진동에서 변이될 수 있다. 이러한 방식으로 열 에너지가 발생된다.Patent application US 2009/0263113 describes a method for heating a fluid comprising dipole particles, such as molecules or populations of molecules, wherein the fluid is exposed to an electric field in a heat generator, whereby the particles of the fluid are oriented according to their charge and have. These particles are further exposed to voltage pulses, breaking the particle's short-range order, and the particles in the fluid can be shifted from resonant oscillations by the voltage pulses. In this way, thermal energy is generated.

위의 방법과 본 발명 사이의 유일한 유사성은 유체의 입자가 하전되고, 그 전하가 외부적으로 변화될 수 있다는 것이다. 그러나, 본 발명의 해결책에서 변화의 측정은 가해진 에너지에 의존하지 않는다. 본 발명에 따르면, 공진 공간에서 이미 하전된 입자의 운동 진폭은 특수 전극 배열에 의해 변조되고, 연속적으로 증대된다. 그 결과 변조된 입자는 상당히 더 긴 경로를 따라 운동한다. 이러한 방식으로 필요한 사용 에너지의 양은 훨씬 더 적다.The only similarity between the above method and the present invention is that the particles of the fluid are charged, and the charge can be changed externally. However, in the solution of the present invention the measurement of change does not depend on the applied energy. According to the present invention, the motion amplitude of the already charged particles in the resonant space is modulated by a special electrode arrangement and continuously increased. As a result, the modulated particle moves along a significantly longer path. The amount of used energy required in this way is much smaller.

본 발명의 목적은 새로운 발열 장치를 제공하는 것으로, 이것의 작동은 상당히 증가된 가열 효율을 유발하는 이전에는 덜 적용되었던 모든 물리 법칙에 기초하고, 가정 및 또한 산업 시설의 가열기를 위해 사용될 수 있다. 추가의 목적은 용이하게 작동을 제어할 수 있는 발열 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a novel heating device, the operation of which is based on all previously less applied laws of physics leading to a significantly increased heating efficiency, which can be used for heaters in homes and also in industrial installations. A further object is to provide a heat generating device which can be easily controlled in operation.

소정의 매체 내에서 이온의 운동은 상당한 양의 열을 발생하는 것이 실현되었다. 또한 이온 함유 매체 내의 이온이 공간의 공진 주파수 특성으로 적어도 부분적으로 폐쇄된 공간 내에서 여기되는 경우에, 운동 중인 이온의 진폭 변조 중에 정상파가 발생되는 것이 실현되었다. 그 결과 이온들 사이에서 고효율의 충돌이 유발되어 능동적인 발열이 얻어진다. 이것을 위해 교번하는 극성을 가진 적절히 형성된 발진기가 소정의 공간 내에 장착될 필요가 있다. 이것은 적절하게 고효율인 발진기 전자장치 및 제어기를 필요로 한다. 변조 주파수의 모니터링 및 조절을 위해 전자장치를 사용함으로써, 동일한 온도에 도달하기 위해 요구되는 에너지가 상당히 더 적으로므로 효율이 더 증진될 수 있다. 이러한 유형의 발열을 위해 요구되는 에너지 요구는 전기적으로 작동되는 저항 발열기와 전적으로 상이하다.It has been realized that the movement of ions in a given medium generates a significant amount of heat. It has also been realized that, when ions in an ion-containing medium are excited in a space that is at least partially closed due to the resonance frequency characteristic of the space, a standing wave is generated during amplitude modulation of the ions in motion. As a result, high-efficiency collisions between ions are induced, resulting in active heat generation. For this purpose properly formed oscillators with alternating polarity need to be mounted in a given space. This requires oscillator electronics and controllers that are suitably high-efficiency. By using electronics to monitor and adjust the modulation frequency, the efficiency can be further improved as significantly less energy is required to reach the same temperature. The energy requirements required for this type of heat generation are entirely different from electrically operated resistive heat generators.

하나의 양태에서 본 발명은 가열 요소의 주위의 외부 매체를 가열하기 위해 적용될 수 있는 교류에 의해 작동되는 가열 요소이다. 이 가열 요소는 공동 공진기인, 폐쇄되거나 하나 이상의 개구를 구비하는 중공체 하우징, 및 절연 요소에 의해 하우징 및 서로로부터 절연되는 적어도 2 개의 전극을 갖는다. 가열 요소의 하우징의 내부에는 하전 이온을 포함하는 내부 매체가 수용된다. 개방된 하우징의 경우에, 내부 매체는 외부 매체와 동일하고, 폐쇄된 하우징의 경우에, 내부 매체는 외부 매체와 동일하거나 상이하다. 전극은 다각형 또는 3 차원 곡선 단면을 갖는다. 전극은 각각 지수 곡선으로서 성형된 길이방향의 축선들이 발산되도록, 즉 길이방향의 축선들 사이의 거리가 지수적으로 증가되는 방식으로 하우징 내에 배치된다. 또 다른 실시형태에서, 전극은 회전체의 시스(sheath)의 일부로서 형성되고, 그 발생선은 각각 회전 축선으로부터 발산되는, 즉 발생선들 사이의 거리가 지수적으로 증가되는 지수 곡선으로서 형성된다. 최대 1000 V 진폭의 듀티 팩터 변조된 교류 전압의 1000-60000 Hz가 전극에 접속되고, 교류 전압의 주파수 및 진폭의 요구되는 값 뿐만 아니라 전극의 크기는 공진 주파수로 가열 요소의 하우징을 작동시키기 위해 공지된 방식으로 결정된다.In one aspect the invention is an alternating current operated heating element that can be applied to heat an external medium surrounding the heating element. The heating element has a hollow body housing, which is a cavity resonator, closed or provided with one or more openings, and at least two electrodes insulated from each other and the housing by an insulating element. An inner medium comprising charged ions is accommodated within the housing of the heating element. In the case of an open housing, the inner medium is the same as the outer medium, and in the case of a closed housing, the inner medium is the same as or different from the outer medium. The electrode has a polygonal or three-dimensional curved cross section. The electrodes are arranged in the housing in such a way that the longitudinal axes, each shaped as an exponential curve, diverge, ie in such a way that the distance between the longitudinal axes increases exponentially. In another embodiment, the electrodes are formed as part of a sheath of a rotating body, the lines of which are each formed as exponential curves emanating from the axis of rotation, ie the distance between the lines of generation increases exponentially. 1000-60000 Hz of a duty factor modulated alternating voltage of up to 1000 V amplitude is connected to the electrode, the frequency of the alternating voltage and the required values of the amplitude as well as the size of the electrode are known for operating the housing of the heating element at the resonant frequency determined in the way

또 다른 양태에서, 본 발명은 전자제어장치 및 열 전달 매체와 접촉되는 가열 요소를 포함하는 교류에 의해 작동되는 발열기에 관한 것이다. 가열 요소는 개방되거나 폐쇄된 중공체로서 형성되는 하우징, 및 절연 요소에 의해 하우징에 대해, 그리고 서로에 대해 절연되는 적어도 2 개의 전극을 갖는다. 이 전자제어장치는 교류 공급 유닛, 중앙 유닛 및 강전류 스위치 유닛을 포함한다. 전력 공급 유닛의 전력 출력은 강전류 스위치 유닛에 접속된다. 전력 공급 유닛의 주파수 출력은 중앙 유닛에 접속된다. 강전류 스위치 유닛의 출력은 가열 요소에 접속된다. 가열 요소의 하우징의 내부에는 하전 이온을 포함하는 내부 매체가 수용된다. 개방된 하우징의 경우에, 내부 매체는 외부 매체와 동일하고, 폐쇄된 하우징의 경우에, 내부 매체는 외부 매체와 동일하거나 상이하다.In another aspect, the present invention relates to an alternating current operated heat generator comprising an electronic control device and a heating element in contact with a heat transfer medium. The heating element has a housing formed as an open or closed hollow body and at least two electrodes which are insulated with respect to the housing by means of an insulating element and with respect to each other. This electronic control device includes an AC supply unit, a central unit and a strong current switch unit. The power output of the power supply unit is connected to the strong current switch unit. The frequency output of the power supply unit is connected to the central unit. The output of the strong current switch unit is connected to the heating element. An inner medium comprising charged ions is accommodated within the housing of the heating element. In the case of an open housing, the inner medium is the same as the outer medium, and in the case of a closed housing, the inner medium is the same as or different from the outer medium.

전극은 다각형 또는 3 차원 곡선 단면을 갖는다. 전극은 각각 지수 곡선으로서 성형된 길이방향의 축선들이 발산되도록, 즉 길이방향의 축선들 사이의 거리가 지수적으로 증가되는 방식으로 하우징 내에 배치된다. 또 다른 실시형태에서, 전극은 회전체의 시스(sheath)의 일부로서 형성되고, 그 발생선은 각각 회전 축선으로부터 발산되는, 즉 발생선들 사이의 거리가 지수적으로 증가되는 지수 곡선으로서 형성된다. 최대 1000 V 진폭의 듀티 팩터 변조된 교류 전압의 1000-60000 Hz가 전극에 접속되고, 교류 전압의 주파수 및 진폭의 요구되는 값 뿐만 아니라 전극의 크기는 공진 주파수로 가열 요소의 하우징을 작동시키기 위해 공지된 방식으로 결정된다. 제어 유닛의 중앙 유닛은 변조 서메이터(summator) 및 기본 주파수 발생기로 이루어진다. 기본적으로, 기본 주파수 발생기는 자동 주파수 비교기 유닛을 구비하는 방형파 발생기이다. 비교기 유닛의 입력 신호 중 하나는 기본 주파수 발생기의 기본 주파수 신호이고, 이것의 다른 입력 신호는 가열 요소로부터 피드백되는 온도 기준 신호이다. 기본 주파수 발생기의 출력 신호는 방형파이고, 이것은 공진 주파수에 실질적으로 대응되고, 이것은 변조 서메이터의 제 1 입력에 접속된다. 전력 공급 유닛의 주파수 출력은 중앙 유닛의 변조 서메이터의 제 2 입력에 접속된다. 변조 서메이터의 출력은 강전류 스위치 유닛(12)의 제어 입력에 접속된다.The electrode has a polygonal or three-dimensional curved cross section. The electrodes are arranged in the housing in such a way that the longitudinal axes, each shaped as an exponential curve, diverge, ie in such a way that the distance between the longitudinal axes increases exponentially. In another embodiment, the electrodes are formed as part of a sheath of a rotating body, the lines of which are each formed as exponential curves emanating from the axis of rotation, ie the distance between the lines of generation increases exponentially. 1000-60000 Hz of a duty factor modulated alternating voltage of up to 1000 V amplitude is connected to the electrode, the frequency of the alternating voltage and the required values of the amplitude as well as the size of the electrode are known for operating the housing of the heating element at the resonant frequency determined in the way The central unit of the control unit consists of a modulation summator and a fundamental frequency generator. Basically, the fundamental frequency generator is a square wave generator with an automatic frequency comparator unit. One of the input signals of the comparator unit is the fundamental frequency signal of the fundamental frequency generator, the other input signal of which is a temperature reference signal fed back from the heating element. The output signal of the fundamental frequency generator is a square wave, which corresponds substantially to the resonant frequency, which is connected to a first input of the modulation thermator. A frequency output of the power supply unit is connected to a second input of a modulation thermator of the central unit. The output of the modulation thermator is connected to the control input of the strong current switch unit 12 .

유리한 방식으로 본 발명을 작동시키기 위해, 3 개의 변수의 조절 및 공진점의 사전-계산이 필요하다. 3 개의 변수 중 하나인 내부 매체의 컨덕턴스는 작동 개시 전에 적절한 값으로 설정되어야 하고, 전류 및 온도는 작동 중에 설정되어야 한다.In order to operate the invention in an advantageous manner, adjustment of three parameters and pre-computation of the resonance point are necessary. One of the three variables, the conductance of the internal medium, must be set to an appropriate value before initiation of operation, and the current and temperature must be set during operation.

본 발명의 바람직한 실시형태는 첨부된 청구항에 의해 규정될 것이다.Preferred embodiments of the invention will be defined by the appended claims.

본 발명의 바람직한 실시형태의 상세한 설명은 첨부한 도면을 참조하여 수행될 것이다.Detailed description of preferred embodiments of the present invention will be made with reference to the accompanying drawings.

도 1은 개방 단부를 가진 가열 요소의 측단면도이고,
도 2는 가열 요소가 내부 매체로 충전된 폐쇄 단부를 가진 가열 요소의 측단면도이고,
도 3은 전자제어장치의 가능한 실시형태를 도시하는 블록도이고;
도 4는 발열기의 가능한 실시형태를 도시하는 블록도이고,
도 5는 회전체로서 형성되는 전극을 구비하는 가열 요소의 부분 단면도를 도시하고,
도 6은 저항 장치의 것에 비교되는 본 발명에 따른 발열기의 온도/전력을 도시한 그래프이고, 여기서 수평축은 시간(분)이고, 수직축은 온도/전력의 비를 도시한다.
1 is a side cross-sectional view of a heating element with an open end;
2 is a side cross-sectional view of the heating element having a closed end filled with an inner medium;
Fig. 3 is a block diagram showing a possible embodiment of an electronic control device;
4 is a block diagram illustrating a possible embodiment of a heat generator;
5 shows a partial cross-sectional view of a heating element with an electrode formed as a rotating body;
6 is a graph showing the temperature/power of a heat generator according to the invention compared to that of a resistive device, wherein the horizontal axis is time (minutes) and the vertical axis is the temperature/power ratio.

본 발명에 따른 교류에 의해 작동되는 가열 요소(1)는 주위의 외부 매체(2)를 가열하기 위해 사용된다. 가열 요소(1)는 공동 공진기인, 그리고 하나 이상의 개구를 구비하거나 폐쇄된 하우징(3)(도 2)인 중공체 하우징(3), 및 매체에 대해 화학적 내성을 가진 적절한 고체 재료로 제조되는 절연 요소(4)에 의해 하우징(3) 및 서로로부터 절연되는 적어도 2 개의 전극(5)을 포함한다. 절연 요소(4)의 재료는 높은 전기적 및 열적 절연 능력을 갖고, 하우징(3)의 내부 공간 내에서의 작동 중에 파가 생성되도록 유지하기 위한 적절한 고체이다. 폐쇄된 중공체 하우징(3)은 일체로, 예를 들면, 폐쇄 요소(7)에 의해 폐쇄된 튜브로 형성될 수 있다. 하우징(3)은 임의의 회전체, 바람직하게는 튜브이다. 가열 요소(1)의 하우징(3)의 내부에는 하전 이온을 포함하는 내부 매체(6)가 수용되고, 이것은 개방된 하우징(3)인 경우에 외부 매체(2)와 동일하다. 폐쇄된 하우징(3)인 경우에, 이것은 외부 매체(2)와 동일하거나 상이할 수 있다. 이 후자의 경우에 외부 매체(2)는 하전 이온을 포함할 필요가 없다. 하우징(3)의 재료는, 예를 들면, 내부 매체(6) 및 외부 매체(2)에 대해 화학적 내성을 가진 금속 또는 플라스틱 또는 다층 플라스틱일 수 있고, 높은 열전도율 및 무선 주파수 차폐 능력을 갖는다.An alternating current actuated heating element 1 according to the invention is used for heating the surrounding external medium 2 . The heating element 1 comprises a hollow housing 3 which is a cavity resonator and which has one or more openings or is a closed housing 3 ( FIG. 2 ), and an insulation made of a suitable solid material chemically resistant to the medium. It comprises a housing 3 by means of an element 4 and at least two electrodes 5 insulated from each other. The material of the insulating element 4 has a high electrical and thermal insulating ability and is a suitable solid for keeping the wave generated during operation within the interior space of the housing 3 . The closed hollow body housing 3 can be formed integrally, for example as a tube closed by a closing element 7 . The housing 3 is any rotating body, preferably a tube. Inside the housing 3 of the heating element 1 is accommodated an inner medium 6 containing charged ions, which is the same as the outer medium 2 in the case of an open housing 3 . In the case of a closed housing 3 , it may be the same as or different from the external medium 2 . In this latter case, the external medium 2 need not contain charged ions. The material of the housing 3 can be, for example, a metal or plastic or multi-layer plastic with chemical resistance to the inner medium 6 and the outer medium 2, and has a high thermal conductivity and radio frequency shielding ability.

전극은 다각형 또는 3 차원 곡선 단면을 갖는다. 지수 곡선으로서 각각 형성된 이들 각각의 길이방향의 축선(8)은 발산된다. 즉, 이들의 길이방향의 축선(8) 사이의 거리는 지수적으로 증대된다. 또 다른 실시형태에서, 전극(5)은 회전체의 시스의 일부로서 형성되고, 그 발생선은 각각 회전 축선으로부터 발산되는, 즉 발생선들 사이의 거리가 지수적으로 증가되는 지수 곡선으로서 형성된다. 최대 1000 V의 진폭의 듀티 팩터 변조된 교류 전압의 1000-60000 Hz가 전극(5)에 접속된다. 요구되는 공진 주파수에서 가열 요소(1)의 하우징(3)을 작동시키기 위한 교류 전압의 주파수 및 진폭의 값 뿐만 아니라 전극(5)의 크기는, 예를 들면, 헬름홀츠 공진기 계산을 이용하는 공지된 방식으로 결정된다. 헬름홀츠 공진기는 튜브 및 공동으로 이루어지는 음향 공진기이다. 실제로 이것은 LC 회로의 음향적 등가이다. 공진기를 동조시키기 위해 기하학적 측정이 사용된다. 공진 주파수는 톰슨 공식에 기초하여 생성된다.The electrode has a polygonal or three-dimensional curved cross section. Each of these longitudinal axes 8 respectively formed as exponential curves diverge. That is, the distance between their longitudinal axes 8 increases exponentially. In another embodiment, the electrode 5 is formed as part of a sheath of a rotating body, the lines of which are each formed as exponential curves diverging from the axis of rotation, ie the distance between the lines of origin increases exponentially. 1000-60000 Hz of duty factor modulated alternating voltage with an amplitude of up to 1000 V is connected to the electrode 5 . The values of the frequency and amplitude of the alternating voltage for actuating the housing 3 of the heating element 1 at the required resonant frequency as well as the size of the electrodes 5 are determined in a known manner using, for example, Helmholtz resonator calculations. is decided A Helmholtz resonator is an acoustic resonator consisting of a tube and a cavity. In practice this is the acoustic equivalent of the LC circuit. Geometric measurements are used to tune the resonator. The resonant frequency is generated based on the Thompson formula.

전극(5)의 재료는 상당한 탄성, 고전도성, 및 내식성 금속이고, 이것은 플레이트로서 형성되지만, 이것에 한정되지 않는다. 이것의 역할은 요구되는 주파수로 요구되는 전기 전력을 하전 이온을 포함하는 내부 매체(6)에 전달하는 것이다. 전형적으로 이것은 지수적으로 발산하는 곡선이 더 효과적이므로 이 형상으로 성형된다. 그러나, 다른 형상도 실현될 수 있다. 전극(5)의 길이는 공동 공진기의 공진 주파수 특성에 기초하여 결정된다. 이것의 수는 최소 2 개이다.The material of the electrode 5 is a highly elastic, highly conductive, and corrosion-resistant metal, which is formed as a plate, but is not limited thereto. Its role is to deliver the required electrical power at the required frequency to the inner medium 6 containing the charged ions. Typically it is shaped into this shape as exponentially diverging curves are more effective. However, other shapes may also be realized. The length of the electrode 5 is determined based on the resonance frequency characteristic of the cavity resonator. The number of these is at least two.

전극의 극성이 반대로 변화되는 경우, 이온은 방향을 변화시켜 반대 전하를 향해 이동되어 증진된 발열을 유발한다. 하전 이온을 포함하는 매체와 같은 특정 유체의 경우에 강한 발열 및 최소 기체화는 교류를 공급하는 것에 의해서만 배타적으로 보장될 수 있다.When the polarity of the electrode is reversed, the ions change direction and move towards the opposite charge, resulting in enhanced exotherm. In the case of certain fluids, such as media containing charged ions, strong exotherm and minimal gasification can be ensured exclusively by supplying an alternating current.

가열 요소(1)의 하우징(3)의 공동 내에서 공진 공간의 주파수 특성으로 움직이고 있는 이온의 진폭 변조 중에 정상파가 생성된다. 그 결과 이동하는 하전 이온들 사이에서 고효율의 충돌이 유발되어 능동적 발열이 유발되고, 전형적으로 동일한 양의 에너지를 사용하면서도 저항식 발열 장치와 같은 것에 비해 더 많은 열이 생성될 수 있다.In the cavity of the housing 3 of the heating element 1, a standing wave is generated during amplitude modulation of ions moving with the frequency characteristic of the resonant space. The result is high-efficiency collisions between the moving charged ions, resulting in active heat generation, which typically uses the same amount of energy but can generate more heat compared to such a resistive heat generator.

전극(5)의 지수적으로 발산하는 만곡된 형상 및 교류 전압 제어(이것의 결과 한 쌍의 전극(5)의 극성은 연속적으로 변화됨)에 기초하여 진폭 변조가 유도된다. 그 결과, 진동하는 이온은 2 개의 전극(5) 사이의 연속적으로 더 긴 경로를 따라 전극(5)의 내단부로 이동된다.Amplitude modulation is induced based on the exponentially diverging curved shape of the electrodes 5 and the alternating voltage control, as a result of which the polarities of the pair of electrodes 5 are continuously changed. As a result, the vibrating ions migrate to the inner end of the electrode 5 along a successively longer path between the two electrodes 5 .

더 긴 맥동 운동 중에 이온의 증진된 마찰이 유발됨으로써 소정의 매체 내에 더 많은 양의 발열이 발생된다. 동조 공동, 이 경우 하우징(3)의 내부 공간은 공진 동조된다. 공진 주파수 값은 하우징(3)의 내부 길이(L) 및 내부 단면(A)에 의해 결정된다(도 2). 하우징의 공진 주파수 및/또는 용량 인자(Ca)는 음향 시스템을 위해 사용되는 관계를 통해 공지된 방식으로 결정된다. 이 값에 기초하여 전극(5)의 지수 곡선을 형성하는 함수의 정수 승수(constant multiplier)가 공지된 방식으로 결정될 수 있다. 이를 위해 많은 헬름홀츠 및 톰슨 관계를 습득할 수 있는 광범위한 기술 문헌을 이용할 수 있다. 적용될 수 있는 관계:A greater amount of heat is generated in a given medium by causing enhanced friction of the ions during longer pulsating motions. The tuning cavity, in this case the interior space of the housing 3 , is resonance tuned. The resonant frequency value is determined by the inner length L and the inner cross-section A of the housing 3 ( FIG. 2 ). The resonance frequency and / or capacity factor (C a) of the housing is determined in a known manner through the relationship used for the sound system. Based on this value, the constant multiplier of the function forming the exponential curve of the electrode 5 can be determined in a known manner. For this purpose, extensive technical literature is available from which many Helmholtz and Thompson relations can be learned. Applicable relationships:

Figure 112016063340704-pct00001
Figure 112016063340704-pct00001

여기서

Figure 112016063340704-pct00002
는 지수 함수의 승수이고, 즉 본 실시예에서, 전극(5)의 형상을 결정하는 지수 함수는
Figure 112016063340704-pct00003
이고, 여기서
Figure 112016063340704-pct00004
는 전극(5)의 길이방향 축선(8) 또는 발생선의 유효 길이이다.
Figure 112016063340704-pct00005
의 값은 전극(5)이 하우징(3)의 내벽과 접촉하지 않도록 선택되어야 한다.here
Figure 112016063340704-pct00002
is a multiplier of the exponential function, that is, in this embodiment, the exponential function determining the shape of the electrode 5 is
Figure 112016063340704-pct00003
and where
Figure 112016063340704-pct00004
is the effective length of the longitudinal axis 8 or generation line of the electrode 5 .
Figure 112016063340704-pct00005
The value of should be chosen so that the electrode 5 does not come into contact with the inner wall of the housing 3 .

공진 주파수는 가열 요소(1)를 작동시키기 위해 취해지는 최소 전류에서 가해지는 주파수가 공진 주파수

Figure 112016063340704-pct00006
이도록 측정에 의해 결정될 수 있다. 가열 요소(1)가 하우징(3)의 물리적 크기에 의해 결정되는 공진 주파수로 작동됨에 따라, 정상파가 생성된다. 이 정상파로 인해, 이온의 운동에 의해 개시되는 본 프로세스를 유지하기 위해 필요한 에너지는 종래의 전열기보다 적다. 제어 주파수가 소정의 하우징(3)에 속하는 공진 주파수의 범위로부터 벗어나는 경우, 언급된 효과는 관찰되지 않는다. 본 시스템의 최고 효율은 공진 주파수
Figure 112016063340704-pct00007
부근에서 얻어질 수 있다.The resonant frequency is the frequency applied at the minimum current taken to actuate the heating element 1 is the resonant frequency.
Figure 112016063340704-pct00006
can be determined by measurement. As the heating element 1 is operated at a resonant frequency determined by the physical size of the housing 3 , a standing wave is generated. Due to this standing wave, the energy required to maintain the present process initiated by the motion of ions is less than that of conventional electric heaters. When the control frequency deviates from the range of resonant frequencies belonging to a given housing 3, the mentioned effect is not observed. The highest efficiency of this system is at the resonant frequency
Figure 112016063340704-pct00007
can be obtained in the vicinity.

외부 매체(2)는 유체 또는 적절하게 균질인 겔 또는 고체 물질이다. 내부 매체(6)는 상당히 높은 열-전도성 및 열-전달성 유체 또는 하전 이온을 포함하는 적절하게 균질인 겔 또는 고체 물질이다. 내부 매체(6)와 외부 매체(2)가 동일한 경우, 이것을 위한 적절한 물질은 유체 또는 하전 이온을 포함하는, 그리고 높은 열-전도성 특성을 갖는 일부의 고체 상태 물질 또는 젤이다. 바람직하게, 적절한 정상파를 발생시키기 위해 액체 상태 물질이 사용된다. 본 시스템 내에서 이것의 역할은 공급되는 에너지에 기인되어 진동 및 이동을 개시하는 작동 중에 하전 이온을 제공하는 것이다. 물질 내에서 이온의 운동 중에 이온의 마찰은 열을 발생하고, 이 열은 하우징(3)의 표면에 전달된다.The external medium 2 is a fluid or a suitably homogeneous gel or solid material. The inner medium 6 is a reasonably high heat-conducting and heat-conducting fluid or a suitably homogeneous gel or solid material comprising charged ions. If the inner medium 6 and the outer medium 2 are identical, suitable materials for this are a fluid or some solid state material or gel containing charged ions and having high thermal-conductive properties. Preferably, a liquid state material is used to generate a suitable standing wave. Its role in the present system is to provide charged ions during operation that initiate vibration and movement due to the energy supplied. The friction of the ions during the movement of the ions in the material generates heat, which is transferred to the surface of the housing 3 .

절연 요소(4)는 하우징(3)에 기밀하게 고정된다. 이 절연 요소(4)를 통해 온도 기준 신호 센서(20)가 삽입되고, 이것은 공진 주파수를 조절 및 재조절하기 위해 온도 출력(37)에 접속된다. 전극(5)의 커넥터는 저손실의 전기 접속을 통해 변환된 전기 에너지를 가열 요소(1)의 전극(5)에 전달한다. 커넥터는 높은 전기 전도성이어야 하고, 그것의 재료는 적절한 고체이어야 하고, 작동 중에 전극(5)의 진동에 기인되어 전기 접속이 분리되지 않도록 탄성 구조를 가져야 한다. 이것은 저항을 증가시키고, 저항의 증가는 전도를 감소시킨다.The insulating element 4 is hermetically fixed to the housing 3 . Through this insulating element 4 is inserted a temperature reference signal sensor 20 , which is connected to a temperature output 37 for adjusting and re-regulating the resonant frequency. The connector of the electrode 5 transmits the converted electrical energy to the electrode 5 of the heating element 1 via a low-loss electrical connection. The connector must be of high electrical conductivity, its material must be a suitable solid, and have an elastic structure so that the electrical connection is not disconnected due to vibration of the electrode 5 during operation. This increases resistance, and increasing resistance decreases conduction.

하우징(3)은 원형 또는 다각형 단면을 가질 수 있고, 또는 이것은 리브(rib)를 가질 수 있고, 여기서 리브는 파형 또는 각진 치형으로서 형성된다. 전극(5)은, 지수 곡선으로 각각 형성되는 길이방향의 축선들이 발산되도록, 즉 길이방향의 축선들 사이의 거리가 지수적으로 증가되도록, 튜브형 하우징(3) 내에 설치된다(도 1 및 도 2). 또 다른 실시형태에서, 회전체의 형상을 가진 전극(5)이 동심으로 설치되고, 그것의 발생선의 각각은 회전축선으로부터 발산되는 지수 곡선으로서 형성된다. 즉, 발생선들 사이의 거리가 지수적으로 증가된다(도 5). 전극(5)은 매체(2, 6)에 대해 화학적 내성을 가진 탄성의 고전도성 판금으로 형성된다.The housing 3 may have a circular or polygonal cross-section, or it may have ribs, wherein the ribs are formed as corrugated or angled teeth. The electrode 5 is installed in the tubular housing 3 so that the longitudinal axes, each formed by an exponential curve, diverge, that is, the distance between the longitudinal axes increases exponentially ( FIGS. 1 and 2 ). ). In another embodiment, the electrodes 5 having the shape of a rotating body are installed concentrically, and each of its lines of occurrence is formed as an exponential curve diverging from the axis of rotation. That is, the distance between the occurrence lines increases exponentially (FIG. 5). Electrodes 5 are formed of resilient, highly conductive sheet metal with chemical resistance to media 2 , 6 .

요컨대, 가열 요소(1)의 하우징(3)의 재료는 임의의 종류의 높은 열전도성 재료, 예를 들면, 하전 이온을 포함하는 매체에 대해 (내식성 뿐만 아니라) 화학적으로 낮은 친화력을 가지는 금속, 플라스틱 또는 다층 플라스틱일 수 있다. 이것의 높은 열전도율은 공진기 내에서 생성된 열의 전달이 신속하게, 그리고 약간의 열손실만으로 실시되는 것을 보장해준다. 이것은 원통형일 수 있거나 각주형 단면을 가질 수 있다. 파의 전파의 면에서, 원통형 하우징이 제안된다. 이것의 외면은 우수한 열전달을 보장하기 위해 리브를 가질 수 있으나, 전형적으로 이것은 작동에 영향을 주지 않는다. 하우징(3)의 재료는 무선 주파수에 대해 높은 차폐 능력을 가져야 한다. 주파수 및 전력에 관하여 하우징의 크기는 공동 공진기의 계산을 위해 사용되는 공지된 공식에 의해 결정될 수 있다.In short, the material of the housing 3 of the heating element 1 is made of any kind of high thermal conductivity material, for example a metal, plastic having a low chemical affinity (as well as corrosion resistance) for a medium containing charged ions. or multilayer plastic. Its high thermal conductivity ensures that the heat generated within the resonator is transferred quickly and with little heat loss. It may be cylindrical or may have a prismatic cross-section. In terms of propagation of the wave, a cylindrical housing is proposed. Its outer surface may have ribs to ensure good heat transfer, but typically this does not affect operation. The material of the housing 3 should have a high shielding ability against radio frequencies. The size of the housing in terms of frequency and power can be determined by known formulas used for the calculation of the cavity resonator.

교류에 의해 작동되는 가열 요소는 전자제어장치(9)에 의해 작동된다. 유리한 일 실시형태에서, 이 전자제어장치(9)(도 3에서 점선으로 도시됨)는 전력 공급 유닛(10), 중앙 유닛(11) 및 강전류 스위치 유닛(12)를 포함한다.An alternating current actuated heating element is actuated by an electronic control device (9). In one advantageous embodiment, this electronic control device 9 (shown by dashed lines in FIG. 3 ) comprises a power supply unit 10 , a central unit 11 and a strong current switch unit 12 .

전력 공급 유닛(10)는 열 생성 프로세스를 위해 전력을 공급한다. 이것은 전기 회로망으로부터 도달하는 간섭 신호를 여과하고, 중앙 유닛(11)의 간섭 신호가 상기 전기 회로망으로 복귀하는 것을 방지하기 위한 노이즈 필터를 구비한다. 더욱이, 이것은 중앙 유닛(11), 강전류 스위치 유닛(12) 및 전극(5)을 보고하기 위한 전기적 퓨즈 및/또는 기계적 퓨즈를 구비한다.The power supply unit 10 supplies power for the heat generating process. It has a noise filter for filtering the interfering signal arriving from the electrical network and preventing the interference signal of the central unit 11 from returning to the electrical network. Furthermore, it has an electrical and/or mechanical fuse for reporting the central unit 11 , the strong current switch unit 12 and the electrodes 5 .

전력 공급 유닛(10)의 전력 출력(13)은 강전류 스위치 유닛(12)에 접속된다. 전력 공급 유닛(10)의 주파수 출력(14)은 중앙 유닛(11)에 접속된다. 강전류 스위치 유닛(12)의 출력(15)은 가열 요소(1)에 접속된다.The power output 13 of the power supply unit 10 is connected to the strong current switch unit 12 . The frequency output 14 of the power supply unit 10 is connected to the central unit 11 . The output 15 of the strong current switch unit 12 is connected to the heating element 1 .

중앙 유닛(11)은 변조 서메이터(17) 및 기본 주파수 발생기(18)를 포함한다. 기본 주파수 발생기(18)에 의해 생성되는 신호는 변조 서메이터(17)에 의해 회로망의 주파수로 변조된다. 변조 서메이터(17)의 역할은 회로망의 주파수에의 기본 주파수의 위상-수정 정합(phase-correct matching)이고, 여기서 회로망의 주파수는 50 - 60 Hz이고, 기본 주파수는1000 Hz - 60000 Hz이다(가열 요소(1)의 하우징(3)의 공진 주파수 특성에 따름). 신호의 듀티 팩터는 1-100 %이다(이 듀티 팩터는 하전 이온을 포함하는 매체의 크게 의존함). 작동 전압의 범위는 110 V - 1000 V이다. 바람직하게는 400 V 미만이 인가된다. 일부의 특정의 경우, 이온 매체의 전도율이 낮은 경우에는 400 V를 초과하여 사용될 수 있다. 그러나, 전극(5)이 근접해 있고, 매체가 고전도성을 가진 경우에는 전기 아크가 발생될 수 있고, 이것은 안전상 방지되어야 한다.The central unit 11 comprises a modulation thermator 17 and a fundamental frequency generator 18 . The signal generated by the fundamental frequency generator 18 is modulated by a modulation thermator 17 to the frequency of the circuitry. The role of the modulation thermator 17 is the phase-correct matching of the fundamental frequency to the frequency of the network, where the frequency of the network is 50 - 60 Hz and the fundamental frequency is 1000 Hz - 60000 Hz ( according to the resonance frequency characteristic of the housing 3 of the heating element 1). The duty factor of the signal is 1-100% (this duty factor is highly dependent on the medium containing the charged ions). The operating voltage range is 110 V - 1000 V. Preferably less than 400 V is applied. In some specific cases, more than 400 V can be used when the conductivity of the ionic medium is low. However, if the electrodes 5 are in close proximity and the medium has a high conductivity, an electric arc may occur, which must be avoided for safety reasons.

실질적으로 기본 주파수 발생기(18)는 자동 주파수 비교기 유닛(19)을 구비하는 방형파 발생기이다.Essentially the fundamental frequency generator 18 is a square wave generator with an automatic frequency comparator unit 19 .

기본 주파수 발생기(18)는 가열 요소(1)의 센서(20)에 의해 측정되어 온도 출력(37)을 통해 피드백되는 온도에 기초하여 공진 주파수를 위해 필요한 기본 주파수를 보정하도록 적용될 수 있는 AFC(자동 주파수 비교기) 유닛을 포함하는 안정한 방형파 발생기이다. 이것은, 하전 이온을 포함하는 매체의 온도 변화 중에 공진 주파수가 연속적으로 변화되므로, 필요하다.The fundamental frequency generator 18 is an AFC (automatic frequency generator) which can be applied to correct the necessary fundamental frequency for the resonant frequency based on the temperature measured by the sensor 20 of the heating element 1 and fed back via the temperature output 37 . It is a stable square wave generator including a frequency comparator) unit. This is necessary because the resonant frequency changes continuously during the temperature change of the medium containing the charged ions.

비교기 유닛(19)의 입력 신호 중 하나는 기본 주파수 발생기(18)의 기본 주파수 신호이고, 이것의 다른 입력 신호는 가열 요소(1)로부터 피드백되는 기준 신호, 즉 온도 출력(37)에서 전달되는 센서(20)의 신호이다.One of the input signals of the comparator unit 19 is the fundamental frequency signal of the fundamental frequency generator 18 , the other input signal of which is a reference signal fed back from the heating element 1 , ie the sensor delivered at the temperature output 37 . (20) is the signal.

기본 주파수 발생기(18)의 출력 신호(21)는 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 가진 방형파이고, 이것은 변조 서메이터(17)의 제 1 입력(22)에 전달된다. 전력 공급 유닛(10)의 주파수 출력(14)은 변조 서메이터(17)의 제 2 입력(23)에 접속된다. 변조 서메이터(17)의 출력(24)은 강전류 스위치 유닛(12)의 제어 입력(25)에 접속된다.The output signal 21 of the fundamental frequency generator 18 is a square wave having a frequency substantially corresponding to the resonant frequency, which is passed to the first input 22 of the modulation thermator 17 . The frequency output 14 of the power supply unit 10 is connected to a second input 23 of the modulation thermator 17 . The output 24 of the modulation thermator 17 is connected to the control input 25 of the strong current switch unit 12 .

강전류 스위치 유닛(12)은 전력 공급 유닛(10)으로부터 이것의 제어 입력(25)에 전달되는 변조 신호에 따라 출력(15)을 통해 전극(5)에 전원 전류를 전송한다. 유리하게 이것은 사이리스터 또는 다른 유사한 공지의 스위칭 기술에 의해 수행된다.The strong current switch unit 12 transmits a power supply current to the electrode 5 via an output 15 in accordance with a modulated signal delivered from the power supply unit 10 to its control input 25 . Advantageously this is done by means of a thyristor or other similar known switching technique.

전자제어장치(9)의 더욱 조합된 실시형태에서, 중앙 유닛(11)은 제어 유닛(16)을 포함한다(도 4에서 굵은 점선 내).In a further combined embodiment of the electronic control device 9 , the central unit 11 comprises a control unit 16 (in FIG. 4 in the bold dashed line).

제어 유닛(16)은 변조 서메이터(17) 및 기본 주파수 발생기(18)를 제어한다. 전자제어장치(9)는 또한 가열 요소(1)의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 및 제어 유닛(26) 및 가열 요소(1)의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 및 제어 유닛(27)을 포함한다. 전류 감지 및 제어 유닛(26) 및 온도 감지 및 제어 유닛(27)은 또한 제어 유닛(16)에 의해 제어된다.The control unit 16 controls the modulation thermator 17 and the fundamental frequency generator 18 . The electronic control device 9 also comprises a current sensing and control unit 26 for sensing the current of the heating element 1 and a temperature sensing and control unit 27 for sensing the temperature of the heating element 1 . . The current sensing and control unit 26 and the temperature sensing and control unit 27 are also controlled by the control unit 16 .

전류 감지 및 제어 회로(26)는 설정된 기준값 및 작동 중에 측정 및 감지된 값에 기초하여 전극(5)의 전류의 양을 제어한다.Current sensing and control circuit 26 controls the amount of current in electrode 5 based on a set reference value and values measured and sensed during operation.

온도 감지 및 제어 회로(27)는 가열 요소(1)의 온도를 감지하기 위해 적용될 수 있고, 설정된 값 및 감지된 값에 기초하여 이것은 매트릭스 내에 고정된 사전결정된 값에 따라 전극(5) 상의 전류를 온오프 시키도록 제어한다. 이 실시형태에서 가열 요소(1)는 또한 가열 요소(1) 상의 전류를 측정하기 위한 전류 출력(29)을 제공받는다. 더욱이, 센서(20)의 온도 출력(37)은 온도 감지 및 제어 회로(27) 및 전류 감지 및 제어 회로(26)를 통해 기본 주파수 발생기(18)에 접속된다.A temperature sensing and control circuit 27 may be adapted to sense the temperature of the heating element 1 , based on a set value and the sensed value, it directs the current on the electrode 5 according to a predetermined value fixed in the matrix. Control to turn on and off. In this embodiment the heating element 1 is also provided with a current output 29 for measuring the current on the heating element 1 . Moreover, the temperature output 37 of the sensor 20 is connected to a fundamental frequency generator 18 via a temperature sensing and control circuit 27 and a current sensing and control circuit 26 .

전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 1 입력(28)은 가열 요소(1)의 전류 출력(29)에 접속된다. 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 1 출력(30)은 강전류 스위치 유닛(12)의 전류 입력(31)에 접속되고, 이것의 제 2 출력(32)은 변조 서메이터(17)의 제 3 입력(33)에 접속되고, 이것의 제 3 출력(34)은 기본 주파수 발생기(18)의 전류 입력(35)에 접속된다. 온도 감지 및 제어 회로(27)의 입력(36)은 가열 요소(1)의 온도 출력(37)에 접속된다. 이것의 제 1 출력(38)은 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 2 입력(39)에 접속되고, 이것의 제 2 출력(40)은 강전류 스위치 유닛(12)의 온도 입력(41)에 접속된다. 이러한 배열을 통해 가열 요소(1)의 온도 및 전류 소모에 관련된 제어 중에 공진 주파수의 요구값이 보장된다. 최저 에너지 소모는 공진 주파수에서 가열 요소(1)를 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 즉, 최소 전류 소모는 요구 온도로 설정될 수 있다.A first input 28 of the current sensing and control circuit 26 is connected to a current output 29 of the heating element 1 . The first output 30 of the current sensing and control circuit 26 is connected to the current input 31 of the strong current switch unit 12 , the second output 32 of which is the second output of the modulation thermator 17 . 3 input 33 , the third output 34 of which is connected to the current input 35 of the fundamental frequency generator 18 . The input 36 of the temperature sensing and control circuit 27 is connected to the temperature output 37 of the heating element 1 . Its first output 38 is connected to the second input 39 of the current sensing and control circuit 26 , its second output 40 being the temperature input 41 of the strong current switch unit 12 . is connected to This arrangement ensures the required value of the resonant frequency during the control related to the temperature and current consumption of the heating element 1 . The lowest energy consumption can be achieved by operating the heating element 1 at the resonant frequency. That is, the minimum current consumption may be set to the required temperature.

안전상의 이유로, 가열 요소(1)와 강전류 스위치 유닛(12) 사이에 과열 방지 회로(42)가 접속된다.For safety reasons, an overheat protection circuit 42 is connected between the heating element 1 and the strong current switch unit 12 .

바람직하게, 제어 유닛(16)는 적절한 제어 프로그램을 가동하는 마이크로프로세서 회로에 의해 실현된다. 변조 서메이터(17), 기본 주파수 발생기(18), 전류 감지 및 제어 회로(26) 및 온도 감지 및 제어 회로(27)는 특정의 고유한 프로그램을 가동하는 컴퓨터 기술에서 사용되는 소위 마이크로-제어기 또는 기타 제어 유닛에 의해 구현될 수도 있다.Preferably, the control unit 16 is realized by microprocessor circuitry running an appropriate control program. Modulation thermator 17 , fundamental frequency generator 18 , current sensing and control circuit 26 and temperature sensing and control circuit 27 are the so-called micro-controllers or It may be implemented by other control units.

본 발명에 따른 발열기(43)는 가열 요소(1) 및 전자제어장치(9)를 포함한다. 도 3에는 본 발명의 단순한 실시형태가 도시되어 있다. 이 해결책에서, 내부 매체(6)로 충전되고, 도 3을 참조하여 기술된 전자제어장치(9)에 접속되는 가열 요소(1)는 적절한 외부 매체(2) 내에 설치된다. 당연히, 이 외부 매체는 열 에너지를 생성하는 장치 내에 수용된다. 이 경우에도 또한 내부 매체(6)는 외부 매체(2)와 동일할 수 있다. The heat generator 43 according to the invention comprises a heating element 1 and an electronic control device 9 . 3 shows a simple embodiment of the present invention. In this solution, a heating element 1 filled with an inner medium 6 and connected to the electronic control unit 9 described with reference to FIG. 3 is installed in a suitable outer medium 2 . Naturally, this external medium is housed in a device that generates thermal energy. In this case too, the inner medium 6 can be identical to the outer medium 2 .

도 4에는 본 발명에 따라 더 복잡한 실시형태의 발열기(43)가 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 내부 매체(6)로 충전되고, 도 4을 참조하여 기술된 전자제어장치(9)에 접속되는 가열 요소(1)는 적절한 외부 매체(2) 내에 설치된다. 당연히, 이 외부 매체는 열 에너지를 생성하는 장치 내에 수용된다. 이 경우에도 또한 내부 매체(6)는 외부 매체(2)와 동일할 수 있다.4 shows a heat generator 43 in a more complex embodiment according to the present invention. In this embodiment, the heating element 1 filled with the inner medium 6 and connected to the electronic control device 9 described with reference to FIG. 4 is installed in a suitable outer medium 2 . Naturally, this external medium is housed in a device that generates thermal energy. In this case too, the inner medium 6 can be identical to the outer medium 2 .

더 많은 양의 열이 요구되고, 물리적 치수가 제한되거나 다수의 전력 레벨이 사용될 필요가 있는 경우, 여러 개의 가열 요소가 공진의 관점에서 적용될 수 있고, 각각의 가열 요소는 독립된 유닛이다. 그러나, 각각의 가열 요소(1)는 각각의 전자제어장치(9)를 구비해야 한다. 그렇지 않으면, 치수를 증가시키는 것이 가능하지만, 어느 경우에도 공동 공진기에 관련되는 물리 법칙이 고려되어야 한다.When a larger amount of heat is required, physical dimensions are limited, or multiple power levels need to be used, multiple heating elements can be applied in terms of resonance, each heating element being an independent unit. However, each heating element 1 must have a respective electronic control device 9 . Otherwise, it is possible to increase the dimensions, but in any case the laws of physics pertaining to the cavity resonator must be taken into account.

도 6의 그래프는 시간의 함수로서 취해진 본 발명의 일 실시형태에 따른 발열기(43)을 구비하는 동일한 유형의 방열기의 온도/전력 소모에 비교되는 시판되는 저항식 가열 요소를 구비하는 전기 오일 방열기의 온도/전력 소모를 도시한다. 도면에서 실선은 오일 방열기의 80 ℃의 표면 온도에 도달하기 위한 시간의 함수로서 본 발명에 따른 발열기(43)의 전력 소모를 보여준다. 이를 위해 15 분 및 30 W의 전력이 필요했다. 점선은 80 ℃의 표면 온도에 도달하기 위한 시간의 함수로서 종래의 저항식 장치의 전력 소모를 보여준다. 이를 위해 45 분 및 190 W의 전력이 필요하였다. 명확하게 본 발명에 따른 해결책은 저항식 장치에 의해 사용된 전력의 1/6 미만을 사용하였다. 이 비율은 온도가 유지되는 중에 동일하게 유지된다.6 is a graph of an electric oil radiator with a commercially available resistive heating element compared to the temperature/power consumption of a radiator of the same type with a radiator 43 according to one embodiment of the present invention taken as a function of time. Temperature/power consumption is shown. The solid line in the figure shows the power consumption of the heat generator 43 according to the invention as a function of time to reach the surface temperature of 80° C. of the oil radiator. This required 15 minutes and 30 W of power. The dotted line shows the power consumption of a conventional resistive device as a function of time to reach a surface temperature of 80 °C. This required 45 minutes and 190 W of power. Obviously the solution according to the invention used less than 1/6 of the power used by the resistive device. This ratio remains the same while the temperature is maintained.

본 발명에 따른 발열기(43)는, 예를 들면, 다음의 방식으로 실현될 수 있다. 본 발명에 따른 가열 요소(1)는 원래의 저항식 가열 요소를 제거한 후에 오일 방열기의 하부의 나사결합부 내에 설치될 수 있다. 가열 요소(1)는 방열기의 하우징 내에서 이 방열기의 약 1/3까지 연장된다. 방아쇠(7)의 3/4은 일반적인 수도물로 충전된다. 이 경우, 방열기 본체와 가열 요소(1) 사이의 전열 외부 매체(2)는 일반적인 수도물이다. 이 방열기에는 충전 및 배수용 꼭지가 제공된다. 외부 매체의 상측의 공기 완충부는 팽창 탱크의 역할을 한다. 발열에 의해 외부 매체(2)의 중력 운동이 유발되고, 그 결과 각각의 방열기 요소 및 이것의 거의 전체 표면이 가열된다. 전자제어장치(9)는 전술한 바와 같이 완성되어 가열 요소(1)에 접속된다. 전자제어장치(9)를 동작시키기 위한 전기 전력은 전기 회로에 의해 공급된다. 전자제어장치(9)는 벽에 설치될 수 있고, 이러한 목적을 위해 설계된 폐쇄된 절연 박스 내에서 방열기 상에 장착될 수 있다. 사용된 에너지의 효율을 더 향상시키기 위해 필요한 경우, 본 장치에 룸(room) 서모스탯이 접속될 수 있다.The heat generator 43 according to the present invention can be realized, for example, in the following manner. The heating element 1 according to the invention can be installed in the lower threaded portion of the oil radiator after removing the original resistive heating element. The heating element 1 extends within the housing of the radiator to about one third of the radiator. 3/4 of the trigger 7 is filled with normal tap water. In this case, the heat transfer external medium 2 between the radiator body and the heating element 1 is ordinary tap water. This radiator is provided with filling and draining taps. The air buffer on the upper side of the external medium serves as an expansion tank. The heat generation induces a gravitational motion of the external medium 2 , as a result of which each radiator element and almost its entire surface are heated. The electronic control device 9 is completed and connected to the heating element 1 as described above. Electric power for operating the electronic control device 9 is supplied by an electric circuit. The electronic control unit 9 can be mounted on a wall and mounted on a radiator in a closed insulating box designed for this purpose. A room thermostat may be connected to the device if necessary to further improve the efficiency of the energy used.

본 발명의 가열 요소 및 발열기는 여러가지 장점을 갖는다. 이것은 용이하게 제작될 수 있고, 특수 재료가 불필요하고, 모든 구성부품을 용이하게 입수할 수 있다. 작동 중에 사용 장소에서 연소 생성물 및 일산화탄소가 발생되지 않고, 이러한 방식으로 폭발 및 중독의 위험이 전혀 없고, 따라서, 환경 친화적이고, 안전하다. 이것은 신속하고 저렴하게 설치될 수 있다. 이것의 작동은 매우 효율적이고, 이것은 광범위하게 사용될 수 있고, 본 장치의 유지 요구사항은 최소화된다. 공지된 기술적 해결책과 대조적으로 본 발명의 해결책은 열 에너지를 생성하기 위한 상당량의 화석 에너지를 절약할 수 있다. 이것은 열 에너지를 생성하기 위해 필요한 임의의 종류의 장치에 적합하고, 가열이나 냉각을 위해 사용된다.The heating element and heat generator of the present invention have several advantages. It can be easily manufactured, no special materials are required, and all components are readily available. During operation, combustion products and carbon monoxide are not generated at the place of use, and in this way there is no risk of explosion and poisoning, and therefore it is environmentally friendly and safe. It can be installed quickly and inexpensively. Its operation is very efficient, it can be used widely, and the maintenance requirements of the device are minimized. In contrast to known technical solutions, the solution of the present invention can save a significant amount of fossil energy for generating thermal energy. It is suitable for any kind of device required to generate thermal energy and is used for heating or cooling.

예를 들면,For example,

a) 이것은 주택, 별장, 사무실, 산업 시설, 호텔, 방열기를 구비하는 쇼핑 몰 및 방열기로 캐러밴(caravan)을 가열하기 위한 가열로에서 사용될 수 있다.a) It can be used in houses, villas, offices, industrial facilities, hotels, shopping malls with radiators and furnaces for heating caravans with radiators.

b) 이것은 풀장, 물놀이 공원, 전기차 가열 시스템, 온실을 가열하기 위해 사용될 수 있고, 축산 농가, 선박의 가열 시스템에서 사용될 수 있다.b) It can be used to heat pools, water parks, electric vehicle heating systems, greenhouses, livestock farms, and ship heating systems.

c) 이것은 온수 공급을 위해 사용될 수 있다.c) It can be used for hot water supply.

d) 이것은 흡수 냉각 기술, 냉장고, 에어컨, 냉장 하우스, 산업용 냉장고용으로 사용될 수 있다.d) It can be used for absorption cooling technology, refrigerators, air conditioners, refrigeration houses, industrial refrigerators.

Claims (11)

가열 요소(1)를 둘러싸는 외부 매체(2)를 가열하기 위한 교류에 의해 작동되는 상기 가열 요소(1)로서, 상기 가열 요소(1)는 폐쇄되거나 하나 이상의 개구를 구비하는 중공체 하우징(3) 및 절연 요소(4)에 의해 상기 하우징(3) 및 서로로부터 절연되는 적어도 2 개의 전극(5)을 갖고, 상기 가열 요소(1)의 하우징(3)은 하전 이온을 포함하는 내부 매체(6)를 수용하는 공동(cavity) 공진기이고, 상기 내부 매체(6)는 개방된 하우징(3)의 경우에는 상기 외부 매체(2)와 동일하고, 폐쇄된 하우징(3)인 경우에는 상기 외부 매체(2)와 동일하거나 상이하고, 상기 전극(5)은 다각형 또는 3 차원 곡선의 단면을 갖고, 상기 전극(5)은, 각각 지수 곡선의 형상을 가진 자신의 길이방향의 축선(8)들이 서로로부터 발산되도록, 또는 상기 전극(5)이, 회전체의 발생선이 각각 자신의 회전 축선으로부터 발산되는 지수 곡선으로서 형성되는, 회전체의 시스(sheath)의 일부로서 형성되도록, 상기 하우징(3) 내에 설치되고, 최대 1000 V의 진폭의 듀티 팩터 변조된 교류 전압의 1000-60000 Hz가 상기 전극(5)에 접속되고, 상기 주파수의 요구값 및 상기 교류 전압의 진폭 뿐만 아니라 상기 전극의 크기는 공진 주파수로 상기 가열 요소(1)의 하우징(3)을 작동시키기 위해 공지된 방식으로 결정되는, 교류에 의해 작동되는 가열 요소.Said heating element (1) operated by alternating current for heating an external medium (2) surrounding the heating element (1), said heating element (1) being closed or having one or more openings (3) ) and at least two electrodes ( 5 ) insulated from each other and from the housing ( 3 ) by an insulating element ( 4 ), wherein the housing ( 3 ) of the heating element ( 1 ) has an internal medium ( 6 ) comprising charged ions ), the inner medium 6 being the same as the outer medium 2 in the case of an open housing 3 and the outer medium 6 in the case of a closed housing 3 The same as or different from 2), wherein the electrode 5 has a polygonal or three-dimensional curved cross-section, and the electrode 5 has its longitudinal axes 8 each having the shape of an exponential curve from each other. divergent, or such that the electrodes 5 are formed as part of a sheath of a rotating body, wherein the line of origin of the rotating body is formed as an exponential curve each diverging from its axis of rotation. installed, 1000-60000 Hz of duty factor modulated alternating voltage with an amplitude of up to 1000 V is connected to the electrode 5, the required value of the frequency and the amplitude of the alternating voltage as well as the size of the electrode are at the resonance frequency A heating element operated by alternating current, which is determined in a known manner for actuating the housing (3) of the heating element (1) with a furnace. 제 1 항에 있어서,
상기 외부 매체(2)는 유체 또는 균질인 겔 또는 고체 물질이고, 상기 내부 매체(6)는 고 열-전도성 및 열-전달 유체 또는 균질인 겔 또는 고체 물질인, 교류에 의해 작동되는 가열 요소.
The method of claim 1,
wherein the outer medium (2) is a fluid or homogeneous gel or solid material, and the inner medium (6) is a highly heat-conducting and heat-transferring fluid or a homogeneous gel or solid material.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하우징(3)은 임의의 회전체 또는 튜브이고, 상기 하우징의 재료는 상기 내부 매체(6) 및 상기 외부 매체(2)에 화학적 내성을 가지며 그리고 고 열전도율 및 무선 주파수 차폐 능력을 갖거나, 금속, 플라스틱 또는 다층 플라스틱인, 교류에 의해 작동되는 가열 요소.
3. The method according to claim 1 or 2,
The housing 3 is any rotating body or tube, and the material of the housing is chemically resistant to the inner medium 6 and the outer medium 2 and has high thermal conductivity and radio frequency shielding ability, or a metal , plastic or multi-layered plastic, heating element operated by alternating current.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절연 요소(4)는 상기 하우징(3)에 기밀하게 고정되고, 상기 매체에 화학적 내성을 갖는 고체인 재료로 제조되고, 온도 기준 신호 센서(20)가 상기 절연 요소(4)를 관통하는, 교류에 의해 작동되는 가열 요소.
3. The method according to claim 1 or 2,
the insulating element (4) is hermetically fixed to the housing (3) and made of a solid material chemically resistant to the medium, through which a temperature reference signal sensor (20) passes through the insulating element (4); A heating element operated by alternating current.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하우징(3)은 원형, 다각형 또는 리브(rib)를 가진 단면을 갖고, 상기 리브는 파형 또는 각진 치형으로 형성되는, 교류에 의해 작동되는 가열 요소.
3. The method according to claim 1 or 2,
The housing (3) has a circular, polygonal or cross-section with ribs, the ribs being corrugated or angled teeth.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전극(5)은 상기 매체(2, 6)에 화학적 내성을 갖는 탄성의 고전도성 판금으로 형성되는, 교류에 의해 작동되는 가열 요소.
3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the electrode (5) is formed of a resilient, highly conductive sheet metal chemically resistant to the medium (2, 6).
열 전달 매체, 즉 외부 매체(2)와 접촉되는 가열 요소(1) 및 전자제어장치(9)를 포함하는 교류에 의해 작동되는 발열기(43)로서, 상기 가열 요소(1)는 개방된 중공체 또는 폐쇄된 중공체로서 형성되는 하우징(3) 및 절연 요소(4)에 의해 상기 하우징(3) 및 서로로부터 절연되는 적어도 2 개의 전극(5)을 갖고, 상기 전자제어장치(9)는 전력 공급 유닛(10), 중앙 유닛(11) 및 강전류 스위치 유닛(12)을 포함하고, 상기 전력 공급 유닛(10)의 전력 출력(13)은 상기 강전류 스위치 유닛(12)에 접속되고, 상기 전력 공급 유닛(10)의 주파수 출력(14)은 상기 중앙 유닛(11)에 접속되고, 상기 강전류 스위치 유닛(12)의 출력(15)은 상기 가열 요소(1)에 접속되고, 상기 가열 요소(1)의 하우징(3)은 하전 이온을 포함하는 내부 매체(6)를 수용하는 공동 공진기이고, 상기 내부 매체(6)는 개방된 하우징(3)의 경우에는 상기 외부 매체(2)와 동일하고, 폐쇄된 하우징(3)인 경우에는 상기 외부 매체(2)와 동일하거나 상이하고, 상기 전극(5)은 다각형 또는 3 차원 곡선의 단면을 갖고, 상기 전극(5)은 각각 지수 곡선의 형상을 가진 자신의 길이방향의 축선(8)들이 서로로부터 발산되도록, 또는 상기 전극(5)이, 회전체의 발생선이 각각 자신의 회전 축선으로부터 발산되는 지수 곡선으로서 형성되는, 회전체의 시스의 일부로서 형성되도록, 상기 하우징(3) 내에 설치되고, 최대 1000 V의 진폭의 듀티 팩터 변조된 교류 전압의 1000-60000 Hz가 상기 전극(5)에 접속되고, 상기 교류 전압의 주파수의 요구값 및 상기 교류 전압의 진폭 뿐만 아니라 상기 전극의 크기는 공진 주파수로 상기 가열 요소(1)의 하우징(3)을 작동시키기 위해 공지된 방식으로 결정되고, 상기 전자제어장치(9)의 중앙 유닛(11)은 변조 서메이터(17) 및 기본 주파수 발생기(18)로 이루어지고, 상기 기본 주파수 발생기(18)는 자동 주파수 비교기 유닛(19)을 구비하는 기본적으로 방형파 발생기이고, 상기 비교기 유닛(19)의 입력 신호 중 하나는 상기 기본 주파수 발생기(18)의 기본 주파수 신호이고, 다른 입력 신호는 상기 가열 요소(1)로부터 피드백되는 온도 기준 신호 센서(20)의 신호이고,상기 기본 주파수 발생기(18)의 출력 신호(21)는 상기 공진 주파수와 실질적으로 대응하는 방형파이고, 상기 기본 주파수 발생기(18)의 출력 신호(21)는 상기 변조 서메이터(17)의 제 1 입력(22)에 접속되고, 상기 전력 공급 유닛(10)의 상기 주파수 출력(14)은 상기 중앙 유닛(11)의 상기 변조 서메이터(17)의 제 2 입력(23)에 접속되고, 상기 변조 서메이터(17)의 출력(24)은 상기 강전류 스위치 유닛(12)의 제어 입력(25)에 접속되는, 교류에 의해 작동되는 발열기.A heat generator (43) operated by alternating current comprising a heating element (1) and an electronic control device (9) in contact with a heat transfer medium, ie an external medium (2), said heating element (1) being an open hollow body or at least two electrodes (5) insulated from the housing (3) and each other by means of an insulating element (4) and a housing (3) formed as a closed hollow body, the electronic control device (9) energized a unit (10), a central unit (11) and a strong current switch unit (12), wherein the power output (13) of the power supply unit (10) is connected to the strong current switch unit (12), and the power The frequency output 14 of the supply unit 10 is connected to the central unit 11 , the output 15 of the strong current switch unit 12 is connected to the heating element 1 , and the heating element ( The housing 3 of 1) is a cavity resonator containing an inner medium 6 containing charged ions, the inner medium 6 being the same as the outer medium 2 in the case of an open housing 3 and , which is the same as or different from the external medium 2 in the case of a closed housing 3, the electrode 5 has a polygonal or three-dimensional curved cross section, and the electrode 5 has an exponential curve shape, respectively. part of the sheath of a rotating body, such that the electrodes 5 are formed as exponential curves in which the lines of origin of the rotating body each diverge from their own axis of rotation, such that their longitudinal axes 8 with 1000-60000 Hz of a duty factor modulated alternating voltage, installed in the housing 3, with an amplitude of up to 1000 V, connected to the electrode 5, the required value of the frequency of the alternating voltage and the The amplitude of the alternating voltage as well as the size of the electrodes are determined in a known manner for operating the housing 3 of the heating element 1 at a resonant frequency, the central unit 11 of the electronic control device 9 being Consisting of a modulation thermator 17 and a fundamental frequency generator 18 , the fundamental frequency generator 18 uses an automatic frequency comparator unit 19 . It is essentially a square wave generator with one of the input signals of the comparator unit 19 being the fundamental frequency signal of the fundamental frequency generator 18 and the other input signal being a temperature reference signal fed back from the heating element 1 . the signal of the sensor 20, the output signal 21 of the fundamental frequency generator 18 is a square wave substantially corresponding to the resonant frequency, and the output signal 21 of the fundamental frequency generator 18 is the modulation connected to the first input 22 of the thermator 17 , and the frequency output 14 of the power supply unit 10 is connected to the second input of the modulation thermator 17 of the central unit 11 ( 23) and the output (24) of the modulation thermator (17) is connected to the control input (25) of the strong current switch unit (12). 제 7 항에 있어서,
상기 외부 매체(2)는 유체 또는 겔 또는 고체 물질인, 교류에 의해 작동되는 발열기.
8. The method of claim 7,
wherein the external medium (2) is a fluid or a gel or solid material.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 중앙 유닛(11)은 상기 변조 서메이터(17) 및 상기 기본 주파수 발생기(18)를 작동시키기 위한 제어 유닛(16)을 포함하고, 상기 제어 유닛(16)은 또한 상기 가열 요소(1)의 전류를 감지 및 제어하는 전류 감지 및 제어 회로(26) 및 상기 가열 요소(1)의 온도를 감지 및 제어하는 온도 감지 및 제어 회로(27)를 작동시키고, 상기 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 1 입력(28)은 상기 가열 요소(1)의 전류 출력(29)에 접속되고, 상기 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 1 출력(30)은 상기 강전류 스위치 유닛(12)의 전류 입력(31)에 접속되고, 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 2 출력(32)은 상기 변조 서메이터(17)의 제 3 입력(33)에 접속되고, 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 3 출력(34)은 상기 기본 주파수 발생기(18)의 전류 입력(35)에 접속되고, 상기 온도 감지 및 제어 회로(27)의 입력(36)은 상기 가열 요소(1)의 온도 출력(37)에 접속되고, 상기 온도 감지 및 제어 회로(27)의 제 1 출력(38)은 상기 전류 감지 및 제어 회로(26)의 제 2 입력(39)에 접속되고, 상기 온도 감지 및 제어 회로(27)의 제 2 출력(40)은 상기 강전류 스위치 유닛(12)의 온도 입력(41)에 접속되는, 교류에 의해 작동되는 발열기.
9. The method according to claim 7 or 8,
The central unit (11) comprises a control unit (16) for operating the modulation thermator (17) and the fundamental frequency generator (18), the control unit (16) also comprising: actuates a current sensing and control circuit 26 for sensing and controlling the current and a temperature sensing and control circuit 27 for sensing and controlling the temperature of the heating element 1; A first input 28 is connected to a current output 29 of the heating element 1 , and a first output 30 of the current sensing and control circuit 26 is the current of the strong current switch unit 12 . connected to the input 31 , the second output 32 of the current sensing and control circuit 26 is connected to the third input 33 of the modulation thermator 17 , and the current sensing and control circuit 26 A third output 34 of is connected to the current input 35 of the fundamental frequency generator 18 and the input 36 of the temperature sensing and control circuit 27 is the temperature output of the heating element 1 37), a first output 38 of the temperature sensing and control circuit 27 is connected to a second input 39 of the current sensing and control circuit 26, and the temperature sensing and control circuit 27 The second output (40) of 27) is connected to the temperature input (41) of the strong current switch unit (12).
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 가열 요소(1)와 상기 강전류 스위치 유닛(12) 사이에 과열 방지 회로(42)가 접속되는, 교류에 의해 작동되는 발열기.
9. The method according to claim 7 or 8,
A heat generator operated by alternating current, wherein an overheat protection circuit (42) is connected between the heating element (1) and the strong current switch unit (12).
제 9 항에 있어서,
상기 제어 유닛(16)은 마이크로프로세서 회로인, 교류에 의해 작동되는 발열기.
10. The method of claim 9,
The control unit (16) is a microprocessor circuit, a heat generator operated by alternating current.
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