一种改进的加热器 【技术领域】
本发明涉及一种改进的加热器。
【发明背景】
已知的便携式加热器有例如气体加热器、电加热器或充油式加热器，这些加热器都可在一定时刻移动到一预定位置。尽管这些加热器都是令人满意的加热装置，但气体加热器由于存在火焰而会发生危险，电加热器和充油式加热器通常总需要花费30多分钟的时间才能加热至所需温度。这明显是不符合要求的，因为已知便携式加热器通常用作特定房间内的一种即时热源，而不是必须开启主中央供热系统，然后等待该系统来加热整个建筑物。另外，油在加热过程中会在充油式散热器内积聚压力。这意味着加热器材料的强度必须足够大到能够抵抗施加给其的压力。这将导致加热器价格的提高，而且更难以移动加热器。同时，还必须再回收油，而这又提高了装置的价格。
另外，可利用固定散热器来加热建筑物，在整个建筑物内每隔一段距离设置一个固定散热器。利用主锅炉来加热水，然后经由管道将水输送至各个散热器。水流入设置在散热器内的支管，从而加热该散热器，并利用辐射、传导和对流将热量释放给外界。
但是，采用这些加热器对于充分利用能量来说是不经济的，需要大量的能量来加热水、维持水温、环绕建筑物泵送水以及沿容纳在每个散热器内的盘旋管输送水。散热器内也会积聚压力。这将损坏散热器，并造成潜在的危险。另外，散热器的升温非常缓慢，且不可能仅将热水导向单独某个散热器。
发明概述
本发明的目的是提供这样一种改进的加热器，该加热器致力于克服或至少缓解以上提到的缺点。
因此，本发明提供了一种改进的加热器，该加热器包括一封闭容器，该封闭容器具有一部分地真空的内空腔，该空腔具有至少一个内加热装置，该空腔容纳有工作流体，一旦加热装置将热量传导给空腔，该流体就蒸发。
该加热装置可以是一种电气元件，在这种情况下优选地是，工作流体的量足够能确保在加热器的操作过程中，加热装置总是浸没在流体中。另外或者可供选择的，该加热装置包括一室或导管，一热传递介质例如热水流过该室或导管。
优选的，该封闭容器内包括与管道系统连通的第一室。优选的，该封闭容器包括经由管道系统与第二室连通的第一室。加热装置优选位于作为膨胀室的第一室内。
可供选择的，该容器包括容纳至少一个加热装置的底室，该室与自所述室起延伸的一系列导管流体连通。该导管可以沿垂直和/或水平方向延伸。优选的，该导管形成一种网格状构造，且每条垂直导管的底部与底室流体连通。
以膨胀室形式或底室形式的第一室可包括两种加热装置，从而提供可供选择的热源来加热容器内的流体。例如，可将第一室分割成隔间，一种加热装置位于其中一个隔间内，而另一种加热装置位于另一隔间内。优选的，其中一个隔间与容器的内部空腔流体连通，而另一个隔间与容器的内部空腔相分隔。优选的，第一管延伸过与容器内部空腔相分隔的隔间。该管可与一传统的热水管连接，以将热水输送给第一室。优选的，该管在隔间内的一端敞开，以允许水流入该隔间。该隔间优选具有一与回行管连接的出口，以释放输送给第一室的水。优选的，在室的另一隔间内提供另一热源例如一种电加热元件，该另一隔间与容器的主内部空腔流体连通。
优选的，容器由导热材料例如轻金属制成，并具有用于使其部分真空的装置例如一种阀。工作流体优选为水。
工作流体的体积与内部空腔的体积之比优选为1∶20，更优选在1∶4至1∶12之间，最好在1∶8至1∶12之间。空腔内的部分真空度最好大约为99898.5Nm-2(29inch/Hg)。
该容器的底部可具有底座，用以支撑加热器。应保护容器内部空腔的内侧，以免由于其内存在工作流体而受到腐蚀。
附图的简要说明
为了更好的理解本发明，以及更清楚地表示如何实施本发明，现在参照仅以例子形式给出的附图，其中：
图1是依照本发明一种实施例的通过加热器纵切面的剖视图；
图2是依照本发明另一种实施例的一种散热器的纵向剖视图；
图3是沿图2所示线A-A的剖面；以及
图4是沿图2所示线B-B的剖面。
优选实施例的详细说明
附图1表示了本发明的一种实施例。加热器2包括由底座6支撑着的金属外壳4，该外壳内容纳有一膨胀室或热交换器8，该膨胀室或热交换器8经由管道系统10与一顶室或热交换器12连通。将预定量的流体16例如水引入底室8以及整个系统(即，室及管道系统)内，并利用阀18使整个系统部分真空。
热源例如电加热元件14穿过膨胀室。这样，接通热源就可加热膨胀室内的工作流体，又由于该系统内存在部分真空，因而工作流体在其正常沸点以下就能蒸发。加热器内减小的压力还使得流体的迅速移动，然后冷凝以释放冷凝作用的潜在热量，从而将热量传递给管道系统10壁和顶室12以及由此传递给外界环境。
容纳在加热器内部空腔内的流体的实际体积取决于装置的特定尺寸。重要是确保加热元件总能完全地浸没在工作流体16中，以高效地操作该加热器。尽管加热元件应该总能浸没在流体中，但优选的是使用尽可能少的工作流体，因为工作流体越少，所需要的真空度就越低，加热器加热所花费的时间就越短。相应的，优选采用这样一种加热元件，其在加热器内不会伸展地很高。对于具有4.75升内部空腔的散热器来说，空腔内应提供大约400毫升(±25％)的流体。通常，流体体积与散热器内部空腔体积的比为1∶20，优选在1∶4至1∶12之间，更优选在1∶8至1∶12之间。但是，实际的体积取决于加热元件的位置以及加热器和加热元件的尺寸。类似的，加热器内所存在的真空度对于该加热器的高效操作来说是一个重要因素。通常需要相当高的真空度，例如29inch/Hg(99898.5Nm-2)。实际所需要的真空度及流体取决于室和管道系统的大小，并可通过热力学定律获得。
要认识到的是，应保护该系统的内壁，以免由于工作流体的存在而腐蚀该内壁。
加热器是便携式的，且制造起来相对较便宜。由于该系统在负压下进行操作，因而提供了一种相对安全的装置，因为其不必抵抗通常在将散热器内介质加热至一较高温度时所要承受的正压力。本发明的加热器可实现92℃的温度，而仍然处于负压状态下。由于部分真空使得该装置内部的压力减小，从而还可用较轻且较薄的材料来制造该加热器。另外，该加热器的加热速度远远快于传统的便携式加热器。例如，充油式加热器加热需要花费大约40分钟，而依照本发明的该加热器加热仅需花费大约5至9分钟。
参照附图2至4，其表示了依照本发明另一种实施例的散热器20。该散热器包括具有上部分22a和下部分22b的部分真空室22。将该部分真空室的上部分分割成由水平及垂直管道24，26构成的网格，方形片材28位于水平及垂直管道24，26之间。但应认识到的是，管道之间的区域也可以没有任何物质。室22容纳了少量的工作流体例如水，并具有用于将该室抽成真空的装置(未表示)。加热元件30例如一种电加热元件位于该室22的下部分22b内，在加热器的操作过程中将该元件浸没在工作流体中。
室的下部分22b内还容纳有管36形状的第二热源，该第二热源将热传递介质输送给散热器，并释放散热器内的热传递介质。该管36容纳在一内部空腔32内，而该内部空腔32位于室下部分22b内的第一加热元件30上方。该管36基本上沿着内部空腔32的整个长度延伸，在该空腔的内部开口，同时在该空腔的外侧与一传统热水管(未表示)连接。该内部空腔32具有一与导管(未表示)连接的出口34。
这样，就可利用由传统供热系统供应的热水经由管36或者利用接通加热元件30来加热该散热器。在使用热水来加热散热器的情况下，经由出口34来再回收水。内部空腔32内的热水加热了该部分真空室22内的工作流体，由于该系统所存在的部分真空，工作流体在其正常沸点以下就能蒸发。空腔内压力的减少还有助于流体的迅速移动，然后冷凝以释放冷凝作用的潜在热量，从而将热量传递给室壁，室壁又将热量传递给外界。
如说明图1时所提到的，容纳在室内部空腔内的流体的实际体积取决于装置的特定尺寸。类似的，室内所具有的真空度对于室的高效操作来说是一个重要因素。该真空度取决于管尺寸，所需要的温度以及工作流体的体积，并可通过热力学定律获得。
与现有的散热器相比，依照本发明这种实施例的散热器具有许多优点。首先，该散热器不要求水流过遍及整个真空室的内部管道系统。这减少了将热水输送至建筑物各处的主供热系统的抽水机的压力，因为其不再需要将水泵送给传统散热器的盘旋管，而仅需将水输送给散热器的底部。另外，依据室内的流体，该加热器通常都在负压下操作直到大约100℃。因此，该装置即使在高温下也仅需抵抗较小的压力。相反，现有的散热器通常处于正压下，该正压随着散热器内介质温度的升高而加强。这不仅使得本发明的加热装置使用起来更安全，而且由于部分真空使得该装置的内部压力减少，从而可用更轻且更薄的材料来制造散热器。用于供热及输送给整个建筑物的水量也减少了，这极大地提高了供热系统的效率。该经改进的供热系统还可使用建筑物内现有的管道系统。此外，该装置还可使用第二加热元件而不将热水输送给整个系统，从而令使用者能够选择单独某个散热器。