本发明涉及一种加热液体的装置和方法，特别是涉及一种能极大地改进从热源到该液体热传递的装置和方法。 加热液体的装置在许多工业及建筑及和家庭中使用。一个众所周知的装置是家用热水器。世界各地所用的装置都是相似的。一般，流体燃料如油或天然气在空气中燃烧并且产生的热是在盛水的水箱或管道的附近。燃烧气体或油产生的热通过热辐射和对流加热水箱和其中的水。一般，燃烧在下面进行，但由于物理排列，辐射热和对流热并不限制只加热水，从而出现热的损失。
在现有技术中改善使用热能基本部分的努力包括使热可燃气体直接通过导管、烟道，再使该装置通过水从而使燃烧气中的热可传递到水中，然而由于这些装置依赖于低密度地废气，其需要相当的热量使气体向上运动并通过烟道，从而可由废气产生的热量有一种固有的限制。
除通常的热水器外，许多工业设备利用生产产品中的加热的液体。化学工业对加热液体有具大的需要。因此，需要有一种对加热液体的有效热装置和方法。
尽管有这种强大的推动，但以前的工艺却没能认识并将一些特征加入到装置和方法中从而大大改进液体的加热。下面是以前工艺所示一般状态的某些参考和其所带缺点的一种讨论。
美国专利5.027.749（发明人R.Cialdi）披露了一种多级气体燃烧热水器，其包括一个低位储槽和一高位回收槽，该回收槽包围在中心烟道排放管周围。在储槽的上面和下面形成刮式燃烧室从而感应热燃烧气体的热传递。二级烟道贯穿回收槽以从燃烧气中回收多余的热，这个热水器具有结构复杂且当热烟道气排放的仍有热损失的缺点。另外，由于加热的空气可能通过对流带走热能并且从水中辐射走一部分热量，所以气体实际燃烧的附近区域有相当大的热能损失。
该5，027，749专利声称已提高了效率，但却没披露测量数据或估计效率，以支持这种宣称的提高。因此，没有根据来评价提高的量，或即使有，纵观较早的装置，也没有根据来推断结构中所增加复杂性质是合理的。
美国专利4，938，204（发明人C.L.Adams）是另一热水器，其由中浸没式压力燃烧室构成。该燃烧是在大部分由水包围的燃烧室中进行，燃烧产物能经过从燃烧室通过水伸出该装置的烟道排出。某些热传递是在气体通过管道运动时从废气到水进行的。根据ANS1标准221.10.3对燃料-水传递的热效率与现有技术83%相比该专利至少为98%。
并不认为这些数值是相对于回收由燃烧产生的热能的效率的临界情况。例如，一种简单的现有技术热水器具有相对于能量消耗远少于83%的效率。因此，这样83%的数据可能给人以错误印象但并不适合于评价满足对液体高热效率加热炉的需要。
因此，存在一种对加热液体的高热效率运行的持续需要。本发明克服了现有技术的问题和缺点提供了热效率大于典型的现有工艺二倍的装置。
本发明通过有效地迫使多数辐热传递给液体并将热废气的热相互作用提供给液体从而产生一个环境，使其效率优于现有技术装置和方法的热效率并避免了废热损失。
该液体可以是包括水在内的广泛范围的可以接受的液体。该液体最好与可燃气体不反应。热源是如空气或氧气那样的气化流体以支持可燃流体如燃气特别是天然气，人工煤气或可燃液体如油等的燃烧。本发明的结构可用现有工艺中已知的和所用的物质。
在一较好实施方案中，本发明含有一个适合于装液体至少到预定液面的容器，一个安装在容器内的燃烧室，从而使燃烧室外的大部分区域与液体接触，可操作地将可燃流体提供给燃烧室的流体提供设备，可操作地将氧化流体提供给燃烧室从而使可燃流体燃烧的氧化流体提供设备，及与燃烧室相通的废气排放设备，该排放废气设备含有大量开口，它们与容器中的水进行传递，从而燃烧室中的可燃流体的燃烧加热了燃烧室壁并接着加热液体，热可燃气体从燃烧室通过废气排放设备再通过开口流入到液体中，因此，在上述液体中可得到从燃烧室到液体的热传递;在气泡通过液体运动以便在流体上部收集该气体时得到从热可燃气到液体的热传递。
接近容器顶部的出口设备可用于除去气体从而降低可能出现的压力增高。液体入口可用于加入液体而液体出口可用于除去热液体。最好让液体入口靠近容器较低部分而液体出口靠近容器顶部。有许多已知装置通过控制热量来调节液体温度。有许多已知装置用于调节液体液位和容器压力从避免装置中液位过高或过低或超压。
在另一具体实施方案中，本发明涉及的是加热一种液体，包括如下步骤：燃烧在主要由液体围绕的燃烧室中的流体;从燃烧室中通过开有许多与液体相通开口排放热燃烧气体，从而废气体的气泡通过液体运动并收集在液体上部。
本发明其它的实施方案、特性和优点通过阅读说明书将是显而易见的。
为了进一步理解本发明的性质和目的，必须结合附图参考下面的详细说明，其中：
附图是根据本发明的液体的加热装置的部分横截面视图。
该图表明了一个较好的实施方案。所示的这个较好实施方案具有液体加热装置形式，该图局部地显示出与外部支承部件一起的截面。
容器或槽19由一般金属制成，用以装液体，如水20。最好将绝缘材料18用在槽19的外表面从而降低来自水20的热损失。添加的水20通过入口16提供而加热的水20通过出口2排出。一般出口位于接近槽19的顶部从而可利用位于水20的顶部较热的水。入口16位于低于出口2，从而使添加的水实际上不去过多地冷却将要除去的水20。因此最好使入口16较接近热源。为了排出水20而设置了排水口12。
可燃流体如天燃气从贮槽（图中未画出）中提供给泵10的入口8。泵10的入口9提供氧化流体如空气。泵10将燃气和空气以适当维持燃烧的比例混合。燃气和空气的混合物通过出口11流到管15从而使该混合物传送到燃烧室。管15具有燃烧装置4，该装置靠近电点火器5。电点火器5电连接到电力提供设备7上从而在被激化时点燃燃气和空气混合物。一旦火点着，燃气和空气的燃烧将维持直到提供的可燃混合物终止。
燃烧室3由水20围绕，从而使从燃烧混合物来的任何辐射热从燃烧室3的墙壁热传递到水20。燃烧室是由耐热材料如金属制造的，该材料可阻止热损失。燃烧室3的外墙最好选择耐腐蚀和耐其它由于水产生的损坏现象的材料制造。该材料的选择在本工艺一般设计参数范围内。
管6与燃烧室3内部连通从而为燃烧气体提供出口路径。管6接到管路13中，管路13上开有许多孔14从而热可燃气体在压力下离开燃烧室并沿管流到管路13中再通过其上孔14流到水20中形成气泡17。由于气泡相对于水20有较低的密度使气泡17上升，紧密的接触导致热可燃气体的气泡17和水20之间良好的热传递。
在一周期时间内，气泡17将到达水20的表面并在槽19的顶部收集。排气设备1使得可燃气体排出，从而槽19中的压力不会比预计压力增加得更大。
因此，由于围绕在火焰周围使在燃气和液体之间的热能传递是有效的并使可燃气体中的热直接传递给水20。
设计燃烧室3，管6，电点火器5和管道13的排列以防止水20从槽19到除孔14外的燃烧室3的内部的泄漏。同样地即使混合物不燃烧也要在燃烧室3中保持压力以防止水20通过孔14的流动。
进行一项试验以便比较本发明的简单装置和用火焰加热一烧杯水的装置。两装置用相同热源和相同加热液体的体积因此从各个热源产生的热实际上是相同。对于本发明的装置，7.2升水加热用10分钟温度从20.4℃升为30.7℃，变化了10.3℃，该加热速度为约7.42升℃/分钟。
典型的现有技术装置包括用明火加热1.8升水的烧杯，经7分钟使得温度从20.6℃升为34.7℃，温度变化为14.1℃。这个加热速率是约3.63升℃/分钟。因此，该本发明的简单装置的效率是从燃气到水的热传递效率的两倍。
已经描述了一种加热液体的新的装置和方法。并已证明本发明的技术可进行广泛的应用并且对在此所述的具体实施方案的改进都没有脱离要发明的概念。因此可以认为包含在此所述的装置和方法所具的每一个和各个特征和新的结合仅由本权利要求的精神和范围来限制。