DE3639717A1 - Vorrichtung zur erzeugung von wasserdampf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf, insbesondere zur Luftbefeuchtung, be­ stehend aus einem mit Wasser gefüllten Behälter, der mit Wasserdampfaustrittsöffnungen versehen ist und in welchem dem Wasser Wärmeenergie zugeführt wird.

Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserdampf werden insbesondere zur Luftbefeuchtung eingesetzt. Dadurch werden Schwankungen der natürlichen Luftfeuchtigkeit ausgeglichen oder generell ein höheres Feuchtigkeits­ niveau geschaffen. Dies hat sowohl vorteilhafte Aus­ wirkungen auf den Menschen, da seine Schleimhäute bes­ ser auf infektöse Angriffe reagieren können, als auch auf Holzgegenstände, technische Geräte, Lebensmittel sowie Produktionsverfahren.

So wird bei Holzgegenständen eine Austrocknung und eine damit einhergehende Rißbildung verhindert. Bei technischen Geräten werden elektrostatische Aufladun­ gen und Materialversprödungen verhindert. Als Beispiel sei hier die Fernmeldetechnik erwähnt. Bei Lebensmit­ teln, insbesondere Milchprodukten, wird ein konstanter Reifeprozeß und ein gleichbleibender Wassergehalt er­ zielt. In Produktionsverfahren ist u.a. die Textilin­ dustrie zu nennen, wo eine konstante Luftfeuchtigkeit für eine Geschmeidigkeit der Fasern sorgt, was für den störungsfreien Ablauf der Verarbeitung bei hohen Ar­ beitsgeschwindigkeiten außerordentlich wichtig ist. Schließlich werden in der Papierindustrie bei der Papier­ verarbeitung statische Aufladungen verhindert.

Darüberhinaus gibt es aber auch Anwendungsbereiche für Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserdampf, bei denen die Luftbefeuchtung nicht primär im Mittelpunkt steht. Zu erwähnen sind hier Dampfsaunen, medizinische Inha­ lationsgeräte sowie Dampfbügeleinrichtungen.

Es sind schon unterschiedliche Prinzipien der Luftbefeuch­ tung bzw. der Erzeugung von Wasserdampf bekannt, die unter den Oberbegriffen Verdunstung, Zerstäubung und Verdampfung zusammengefaßt werden können.

Verdunster saugen oder blasen Raumluft mit Hilfe eines Ventilators durch oder über ständig mit Wasser benetztes Material verschiedenster Beschaffenheit, wobei sich die Luft mit Feuchtigkeit anreichert. Dabei entsteht Ver­ dunstungskälte. Die Nachteile eines Verdunstungs-Luft­ befeuchters sind der hohe indirekte Energieverbrauch durch Absenken der Raumtemperatur, außerdem sind sie unhygienisch, denn durch das Ansaugen von Raumluft ge­ langen Bakterien, Viren und Keime ins Wasser und der Ventilator erzeugt störende Geräusche und Zugluft. Die Leistung ist, da abhängig von der Raumtemperatur, nur gering.

Zerstäuber zertrümmern das Wasser in mikrofeine Mole­ küle (Aerosole), die die Raumluft mit Wasser anreichern. Auch dabei entsteht Verdunstungskälte. Die Nachteile des Zerstäubungs-Luftbefeuchters sind wie bei Verdunstern der hohe Energieverbrauch durch Absenken der Raumtempe­ ratur, die Bildung von Bakterien, Viren usw. und das besonders laute Geräusch. Da die Mineralien im Wasser mit an die Raumluft abgegeben werden, kommt es zu dem sogenannten Kalkniederschlag. Es sind zwar Systeme be­ kannt, die das zu zerstäubende Wasser vorher entmine­ ralisieren, der Aufwand hierzu ist meist jedoch verhält­ nismäßig groß und nur bedingt wirksam.

Verdampfer erhitzen das Wasser und geben den entstehen­ den Dampf an die Raumluft ab. Ein Absenken der Raumtem­ peratur erfolgt nicht, da keine Verdunstungskälte ent­ steht. Verdampfer arbeiten geräuschlos, Keime werden durch das Sieden abgetötet und Mineralien bleiben im Gerät. Einige der Nachteile, wie sie bei den nach an­ deren Prinzipien arbeitenden Luftbefeuchtern vorhanden sind, treten somit bei Verdampfern nicht auf. Dafür leiden aber die bisher bekannten nach dem Verdampfungs­ prinzip arbeitenden Vorrichtungen an einem sehr hohen Energieverbrauch (Stromverbrauch) und weiteren system­ bedingten Mängeln.

So ist aus der DE-PS 20 14 338 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf zur Luftbefeuchtung bekannt, bei der das in einem Behälter befindliche Wasser da­ durch erwärmt wird, daß Elektroden in das Wasser ge­ taucht und Strom hindurchgeleitet wird. Neben der Ge­ fahr, daß die Elektroden verkalken und somit keine Stromleitung mehr möglich ist, besteht die unerwünschte Möglichkeit einer Knallgasentwicklung und einer elektro­ chemischen Zersetzung der Elektroden. Außerdem ist die Leitfähigkeit des Wassers sehr unterschiedlich, da sie von der Salzzusammensetzung abhängt.

Aus der DE-PS 26 42 911 ist eine Luftbefeuchtungsein­ richtung bekannt, bei der ein Heizelement in einer Verdampfungskammer angeordnet ist. Bei dieser Wärme­ übertragung wird der Wärmegradient zwischen dem Heiz­ element und dem Wasser ausgenutzt. Da das Heizelement zu diesem Zweck eine erheblich höhere Temperatur als das siedende Wasser annimmt, kommt es an der Ober­ fläche zu Kalkablagerungen. Diese führen zu einer Ver­ schlechterung des Wärmeübergangs, so daß nun mit einer noch höheren Temperatur gearbeitet werden muß. Der Wartungsaufwand ist dementsprechend hoch und die Le­ bensdauer derartiger Heizelemente gering. Ein Fahren mit entmineralisiertem Wasser ist sehr teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Erzeugung von Wasserdampf, insbesondere zur Luftbefeuchtung zu schaffen, welche neben einer Ver­ minderung der Keimbildung sowie von Zugluft und Geräu­ schen einen geringen Energiebedarf und geringe Wärmever­ luste hat, Verkalkungen vermeidet und so einen sicheren, wartungsarmen Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Die Wärmeenergie wird bei der erfindungsgemäßen Vor­ richtung durch ein Mikrowellenfeld zugeführt. Da Was­ ser ein polares Medium ist, werden die Wassermoleküle bei dem Versuch, sich den hochfrequenten Änderungen des Mikrowellenfeldes anzupassen, in thermische Schwin­ gungen versetzt. Dabei absorbieren sie einen großen Teil der im Mikrowellenfeld vorhandenen Energie. So­ mit geht die Erwärmung nicht von einem diskreten Heiz­ element aus, sondern wird in jedem der Moleküle selbst hervorgerufen. Große Temperaturgradienten sind demzu­ folge nicht vorhanden.

Somit gibt es auch keine hartverkrusteten Kalkablage­ rungen. Eine entscheidene Ursache für eine allmählich eintretende Leistungsminderung ist so ausgeschaltet. Dies gilt selbst dann, wenn sich aus dem Wasser ausge­ fällte Kalkbestandteile auf dem Behälterboden oder an den Wänden absetzen. Besonders hervorzuheben ist der gegenüber diskreten Heizelementen wesentlich geringere Energieverbrauch, der sich in überraschender Weise ein­ stellt. Dies gilt gerade deshalb, weil es nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik keine Rolle spielen dürfe, auf welche Art die Energie einem Medium zugeführt wird.

Bei der Mikrowellenbestrahlung von Wasser scheint sich hingegen ein besonders günstiger Ablösungseffekt der Oberflächenmolekülschichten einzustellen. Dieser führt bereits zu einer intensiven Verdampfung, ohne daß es einer Temperaturerhöhung der gesamten Wassermenge bis an den Siedepunkt bedarf.

Abgesehen davon läßt sich die Mikrowellenenergie aber auch besser auf das Medium Wasser konzentrieren. Inso­ fern findet keine unerwünschte Erwärmung der Umgebungs­ luft oder umgebender Gegenstände statt.

In Weiterbildung der Erfindung besteht der Behälter aus einem nicht metallischen, nicht polaren Material, vorzugsweise aus Kunststoff, Glas oder Keramik.

Durch diese Materialauswahl wird eine Erwärmung der Behälterwandung vermieden. Im bereits vorerwähnten Sinne führt dies zu einer Verminderung der Abstrahl­ verluste und zu einer Konzentration der Mikrowellen­ energie auf den Wasserinhalt.

Bei einer ersten Ausführung der Erfindung ist der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator im Inneren des Behälters angeordnet.

Durch diese Ausgestaltung wird eine hohe Energiekonzen­ tration erreicht. Außerdem wird nur eine geringe Ab­ schirmwirkung benötigt, da der größte Teil der Mikro­ wellenenergie bereits auf dem Wege durch das Wasser absorbiert wird. Zusätzlich wird auch die bei der Er­ zeugung von Mikrowellen unvermeidliche Verlustwärme direkt an das Wasser abgegeben und führt auf diese Weise zu einer, wenn auch mäßigen Temperaturerhöhung.

In Weiterbildung dieser Ausführung besitzt der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator Abstrahlöffnun­ gen, die in unterschiedliche Richtungen weisen.

Diese Ausgestaltung trägt zu einer homogenen Erwär­ mung bei und verbessert so den Wirkungsgrad.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator außerhalb des Behälters angeordnet.

Da hier das zur Verfügung stehende Volumen für die Unterbringung des Mikrowellengenerators größer ist, bietet sich diese Möglichkeit für Vorrichtungen beson­ ders hoher Leistung an.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator in mehrere Ge­ neratoreinheiten unterteilt, die um den Behälter ver­ teilt angeordnet sind.

Diese Ausgestaltung bietet sich für Hochleistungsvor­ richtungen zur Erzeugung von Wasserdampf an, wie sie in der Industrie benötigt werden. Die nach der Weiter­ bildung vorgenommene Unterteilung sorgt dafür, daß eine homogene Mikrowellenfeldverteilung erzielt wird und so auch eine entsprechend homogene Erwärmung statt­ findet.

Bei einer weiteren Abwandlung umfaßt der das Mikro­ wellenfeld erzeugende Generator eine Mikrowellenlei­ tung, z.B. einen Hohlleiter, der wenigstens teilweise um den Behälter herumgeführt ist und mehrere in Rich­ tung des Behälters weisende Abstrahlöffnungen für Mi­ krowellen besitzt.

Mit dieser Lösung läßt sich die gleiche Leistung wie mit der vorgenannten erfüllen, jedoch ist hier eine höhere Wirtschaftlichkeit zu erwarten, da mit einem einzigen Mikrowellengenerator ein höherer Wirkungs­ grad zu erzielen ist und auf dem kurzen Weg um den Behälter herum praktisch kein in der Mikrowellenlei­ tung auftretender Verlust leistungsmindernd zu berück­ sichtigen ist.

Bei einer praktischen Ausführungsform ist der Behälter und der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator von einem metallischen Abschirmkäfig umgeben, in dem Was­ serdampfaustrittsöffnungen angeordnet sind.

Dieser Abschirmkäfig besitzt gleichzeitig mehrere vorteilhafte Wirkungen. Zum einen hält er die Mi­ krowellenstrahlung von Menschen und Tieren oder Pflanzen ab, die sich in der näheren Umgebung befinden, zum anderen verhindert er den Austritt von Mikrowellenenergie und sorgt somit dafür, daß die Mi­ krowellenenergie im Inneren des Abschirmkäfigs, vor­ zugsweise im Wasser des Behälters absorbiert wird.

In Weiterbildung der letztgenannten Ausgestaltung ist zwischen dem Behälter und dem Abschirmkäfig eine Wär­ meisolationszone mit wärmeisolierten Abstands- und Be­ festigungsmitteln gebildet.

Die Wärmeisolationszone sorgt dafür, daß die von dem erwärmten Wasser im Behälter abgestrahlte Wärme nicht sofort an die Umgebung übertreten kann. Vielmehr bil­ det sich um den Behälter eine wärmende Hülle, die dazu beiträgt, daß die absorbierte Mikrowellenenergie statt zur Kompensation der Wärmeverluste zur Dampfbildung verwendet wird.

Vorzugsweise ist der Abschirmkäfig als Mikrowellenre­ flektor ausgebildet.

Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß die das Wasser durchdringende Mikrowellenstrahlung nicht im Abschirm­ käfig absorbiert wird, sondern ein weiteres Mal durch das im Behälter befindliche Wasser gelenkt wird und so eine weitere Absorbtion stattfinden kann. Im übrigen wird dadurch auch eine unerwünschte Aufheizung des Abschirmkäfigs und damit eine Verbrennungsgefahr bei Berührung vermieden.

In Ausgestaltung der Weiterbildung ist der Abschirm­ käfig doppelwandig ausgebildet und besitzt einen inne­ ren und äußeren Mantel. Die Wasserdampfaustrittsöff­ nungen sind durch die äußeren Enden labyrinthartiger Kanäle gebildet, die von innen nach außen führen.

Durch die doppelte Ausbildung des Abschirmkäfigs wird eine noch bessere Abschirmung nicht absorbierter Mikro­ wellenenergie erreicht. Gleichzeitig wird auch durch die weitere Luftschicht zwischen den Abschirmkäfigen die Wärmeisolation erhöht. Da bei einem einwandigen Abschirmkäfig das Problem der durch die Wasserdampf­ austrittsöffnung auch entweichenden Mikrowellenstrah­ lung besteht, läßt sich diese unerwünschte Erschei­ nung durch die Doppelwandigkeit in Verbindung mit der labyrinthartigen Gestaltung der Kanäle beheben. Diese Kanäle wirken für die nicht absorbierte Mikrowellen­ strahlung als Falle.

In Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Behälter eine Wasserstandsregelvorrichtung.

Hierdurch wird erreicht, daß die Mikrowellenenergie immer an das gleiche Wasservolumen abgegeben wird und somit auch die Verdampfungsverhältnisse vorhersehbar sind. Es ist allerdings hervorzuheben, daß die Wasser­ standsregelung nicht einer so strengen Einhaltung ei­ nes bestimmten Pegels bedarf, wie ein in das Wasser eingetauchtes Heizelement. Dies liegt daran, daß auch bei einem verminderten Wasserstand die Mikro­ wellenenergie von diesem Wasservolumen absorbiert wird, dann aber eine höhere spezifische Energiezufuhr statt­ findet.

Vorzugsweise ist die Wasserstandsregelvorrichtung durch ein außerhalb des Mikrowellenfeldes angeordnetes Frisch­ wassergefäß wesentlich größeren Volumens gebildet. Die­ ses Frischwassergefäß ist mit dem Behälter verbunden.

Diese Ausgestaltung kommt ohne mechanische Steuermittel aus, da der Wasserstand nach dem Prinzip der kommuni­ zierenden Röhren eingehalten wird. Die Gefahr einer Keimbildung durch längere Stillstandszeit des Wassers im Frischwassergefäß spielt deshalb keine Rolle, weil auch durch die Mikrowellenbestrahlung, und hier in noch wirkungsvollerer Weise als bei einem Heizelement, eine entkeimende Wirkung eintritt.

Wird die Vorrichtung in einem variablen Leistungsbereich betrieben, so wird vorteilhaft der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator in der Amplitude und/oder dem Puls-Pausen-Verhältnis regelbar ausgeführt. Auf diese Weise läßt sich eine elektrisch oder elektronisch steu­ erbare, für den Mikrowellengenerator sehr schonende Be­ einflussung der Verdampfungsleistung erzielen.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschrei­ bung und der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbei­ spiele veranschaulicht sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführung der Vorrichtung mit einem innenlie­ genden Mikrowellengenerator,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführung der Vorrichtung mit einem außenlie­ genden Mikrowellengenerator aus mehreren Generatoreinheiten,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführung der Vorrichtung mit einem außenlie­ genden Mikrowellengenerator und einer Mikrowellenleitung,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführung der Vor­ richtung unter Hervorhebung kon­ struktiver Ausgestaltungen eines mehrteiligen Abschirmkäfigs mit einem innenliegenden Mikrowel­ lengenerator, und

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführung der Vor­ richtung mit einer doppelwan­ digen Abschirmung und einem Frischwassergefäß.

Die in den Fig. 1-5 dargestellen Ausführungen ei­ ner Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf besitzen als gemeinsame Merkmale einen mit Wasser 10 gefüllten Behälter 12, der mit einer Wasserdampfaustrittsöffnung 14 versehen ist. Der Behälter 12 besteht aus Kunststoff oder einer Keramikmasse, also einem Material ohne pola­ re Molekülausbildungen. Der Behälter 12 befindet sich in einem Abschirmkäfig 28 für Mikrowellen, welcher im oberen Bereich mit einer oder mehreren Wasserdampfaus­ trittsöffnungen 30 versehen ist. Zwischen dem Behälter 12 und dem Abschirmkäfig 28 ist eine Wärmeisolations­ zone 32 gebildet.

In den Fig. 1-3 sind mehrere Ausführungen für die Anordnung und Ausbildung eines ein Mikrowellen­ feld erzeugenden Generators 16 dargestellt. In Fig. 1 befindet sich der Generator 16 im Inneren des Be­ hälters 14 und besitzt über seinen Außenumfang ver­ teilt Abstrahlöffnungen 18 für Mikrowellen. In den Fig. 2 und 3 ist der Generator außerhalb des Be­ hälters 12 angeordnet.

Fig. 2 zeigt hierbei einen Vorschlag mit mehreren Ge­ neratoreinheiten 20, die in Richtung des Behälters 12 weisende Abstrahlöffnungen 22 für Mikrowellen und Fig. 3 läßt eine Anordnung erkennen, in der nur ein Mikro­ wellengenerator 16 vorhanden ist, die Mikrowellenener­ gie aber über eine Mikrowellenleitung 24 verteilt und über Abstrahlöffnungen 26 abgestrahl wird. Die Mikro­ wellenleitung 24, z.B. ein Hohlleiter, umgibt den Be­ hälter 12 fast vollständig und die Abstrahlöffnungen 26 sind jeweils auf ihn gerichtet.

Fig. 4 zeigt konstruktive Einzelheiten des Abschirm­ käfigs 28. In dieser Darstellung ist der Mikrowellen­ generator 16 aus Gründen der besseren Übersicht nicht mit eingezeichnet. Der Abschirmkäfig 28 besteht aus Segmenten, z.B. in Form abgewinkelter Blechtafeln, die nicht integral miteinander verbunden sind. Sie können deshalb für Wartungsarbeiten einfach zerlegt werden. Die durch die Zwischenräume austretende Mikrowellen­ strahlung ist, verglichen mit der übrigen Oberfläche, gering.

Bei kleiner und mittlerer Leistung führt dies zu einer ausreichenden Abschirmung, so daß außerhalb der Abschir­ mung das meßbare Mikrowellenfeld unterhalb zulässiger Grenzwerte bleibt. Zur räumlichen Fixierung und zur besseren Isolation des Behälters 12 im Abschirmkäfig 28 sind Abstands- und Befestigungsmittel 34 aus wärmeiso­ lierendem Material, z.B. aus Kunststoff, Steinwolle oder Keramik vorgesehen und die Hohlräume werden mit wärmeisolierendem Material ausgefüllt.

Reicht die Abschwirmwirkung eines einwandigen Abschirm­ käfigs 28 wegen einer besonders hohen Leistung des Mi­ krowellengenerators 16 nicht aus, so kann auch ein dop­ pelwandiger Abschirmkäfig aus einem inneren Mantel 36 und einem äußeren Mantel 38 ausgeführt werden, wie ihn Fig. 5 zeigt. Bei dieser Ausgestaltung überlappen sich die durchgehenden und unterbrochenen Bereiche des inneren und äußeren Mantels 36, 38, so daß keine direkte, gerad­ linige Verbindung von innen nach außen besteht. Dies gilt insbesondere für Kanäle 40, über die Wasserdampf zu Wasserdampfaustrittsöffnungen 30 gelangt. Die Kanäle 40 und der übrige Zwischenraum zwischen den Mänteln 36 und 38 wirkt für die Mikrowellenstrahlen als Strah­ lenfalle. Dabei nimmt die Intensität der Mikrowellen nach mehrmaliger Reflektion und damit einhergehender Absorbtion stark ab.

Als Weiterbildung einer Wasserstandsregulierung des Wassers 10 im Behälter 12 zeigt die Ausgestaltung in Fig. 5 ein Frischwassergefäß 42, das über eine Ver­ bindungsleitung mit dem Behälter 12 kommuniziert. Da das Volumen des Frischwassergefässes 42 wesentlich größer ist als das des Behälters 12, kommt es auch nach Verdampfen einer erheblichen Wassermenge in dem Behälter kaum zu einer Absenkung des Wasserspiegels. Da das Frischwassergefäß 42 außerhalb des Abschirm­ käfigs 28 angeordnet ist, tritt hier keine Erwärmung des Vorratswassers ein.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mittels des Mikrowellengenerators 16 eine im Mikro­ wellenbereich liegende elektromagnetische Schwingung erzeugt. Die aus den Austrittsöffnungen austretende Strahlung als Folge dieser elektromagnetischen Schwin­ gung durchdringt die Umgebung des Mikrowellengenera­ tors 16 und bildet ein Mikrowellenfeld aus. Stoffe aus nicht polaren Molekülen werden dabei ohne Abschwächung der Mikrowellenstrahlung durchdrungen. Befinden sich jedoch Stoffe aus polaren Molekülen, wie z.B. Wasser im Mikrowellenfeld, so werden die Moleküle in Folge der elektromagnetischen Strahlung in Schwingungen versetzt, wobei jedoch aufgrund der Trägheit der Moleküle Ener­ gie aus dem Mikrowellenfeld absorbiert wird. Diese Ener­ gie führt zu einer Erwärmung des Stoffs aus polaren Molekülen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird so das im Behälter 12 vorhandene Wasser 10 gezielt erwärmt, wäh­ rend der Behälter 12 keine Erwärmung durch Absorbtion der Mikrowellenenergie erfährt. Er erwärmt sich ledig­ lich über die Wärmeabgabe des Wassers 10.

Im Zuge der Erwärmung gehen besonders die im Oberflächen­ bereich des Wassers 10 befindlichen Wassermoleküle leicht in den dampfförmigen Zustand über. Dieses Ereignis tritt dabei schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, also solchen unterhalb des Siedepunktes des Wassers ein, so daß in überraschender Weise weniger Energie verbraucht wird, als es bei bisher bekannten Vorrichtungen der Fall war.

Für den Aufbau des Mikrowellenfeldes ist es prinzipiell gleichgültig, ob sich der Mikrowellengenerator 16 im Behälter 12 oder außerhalb befindet. Beide Ausgestal­ tungen haben jedoch von Fall zu Fall Vorteile. So wird bei der Ausführung gemäß Fig. 1 auch die unvermeidliche Verlustwärme des Mikrowellengenerators 16 direkt an das Wasser abgegeben und trägt zu dessen Erwärmung bei. Außerdem wird die Mikrowellenstrahlung bei ihrem Durch­ tritt durch das Wasser 10 so stark absorbiert, daß nur noch eine geringe äußere Abschirmung nötig ist und die Umgebungsstrahlung unter bestimmten Grenzwerten bleibt.

Andererseits läßt sich mit den Lösungen nach Fig. 2 und 3 eine wesentlich höhere Mikrowellenenergie in das Was­ ser 10 einkoppeln, da die äußere Oberfläche größer und das für den Mikrowellengenerator 16 zur Verfügung ste­ hende Volumen größer ist.

Die vom Wasser 10 beim ersten Durchtritt der Mikrowel­ lenstrahlung nicht absorbierte Energie ist bei den dar­ gestellten Ausgestaltungen nicht verloren. Vielmehr werden die Strahlen durch Reflektion an den Wänden des Abschirmkäfigs 28 reflektiert und so erneut dem Wasser zugeführt. Dazu ist der Abschirmkäfig 28 gleichzeitig als Reflektor ausgebildet, was durch Verwendung gut leitender Materialien mit glatter Oberfläche erreicht wird. Der im Abschirmkäfig 28 absorbierte Anteil an Mikrowellenenergie kann so gering gehalten werden.

Die zwischen dem Behälter 12 und dem Abschirmkäfig 28 befindliche Luft bildet eine Wärmeisolationszone 32, die verhindert, daß Wärme aus dem Behälter 12 direkt an die Umgebung abgeführt wird und den Wirkungsgrad verschlechtert. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 5 wird die Wärmeisolation durch den zweiten äußeren Mantel 38 noch zusätzlich verbessert.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 zeigt als Abwandlung eine Anordnung des Mikrowellengenerators 16 in einer mittigen Ausnehmung des Behälters 12, die von unten zugänglich ist. Dadurch läßt sich der Mikrowellengenera­ tor 16, der sich hier nicht im Wasser 10 befindet, leicht auswechseln bzw. warten.

Die Intensität des Mikrowellenfeldes läßt sich dem Wasserdampfbedarf entsprechend anpassen, indem die Amplitude der elektromagnetischen Schwingungen oder Puls-Pausen-Verhältnis verändert wird.

Die Vorrichtung arbeitet geräuschlos, da keine Raum­ luftumwälzung oder Zerstäubung stattfindet und auch keine starken Siedeerscheinungen auftreten, wie sie bei Erwärmung mit Heizelementen bekannt sind. Beson­ ders hervorzuheben ist auch die entkeimende Wirkung. Da die in den Keimen befindlichen Wassermoleküle eben­ falls dem Mikrowellenfeld ausgesetzt werden, führt die direkte Erwärmung dieser polaren Moleküle zu einer Ver­ änderung der Molekülstruktur und damit zu einer Abtö­ tung der Keime.

Auch Kalkablagerungen beeinträchtigen die Funktion nicht, da sie der Energiezufuhr zu den Wassermolekülen nicht im Wege stehen. Bei dem Ausfall von Kalk und an­ deren Salzen tritt auch keine harte Verkrustung ein, denn es gibt keine konkreten Kristallisationskerne, wie sie z.B. ein bekanntes Heizelement darstellt. So bleibt die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung über lan­ ge Zeit konstant, was sich auch günstig auf die War­ tungsintervalle auswirkt. Die Wartungsarbeiten selbst gestalten sich einfach, da ein vorhandener Kalkanfall leicht entfernt werden kann.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf, insbesondere zur Luftbefeuchtung, bestehend aus einem mit Wasser (10) gefüllten Behälter (12), der mit Wasser­ dampfaustrittsöffnungen (14) versehen ist und in wel­ chem dem Wasser (10) Wärmeenergie zugeführt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß der Behälter (12) zumindest teilweise mit dem Wasser (10) in einem von einem Mikro­ wellengenerator (16) erzeugten Mikrowellenfeld angeord­ net ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälter (12) aus einem nicht metal­ lischen, nicht polaren Material, vorzugsweise aus Kunst­ stoff, Glas oder Keramik besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator (16) im inneren des aus einem die Mikrowellen­ strahlung abschirmenden Material bestehenden Behälters (12) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der das Mikrowellenfeld erzeugende Gene­ rator (16) in unterschiedliche Richtungen weisende Ab­ strahlöffnungen (18) für Mikrowellen besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator (16) außerhalb des Behälters (12) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der das Mikrowellenfeld erzeugende Gene­ rator (16) in mehrere Generatoreinheiten (20) unter­ teilt um den Behälter (12) verteilt angeordnet ist und jede Generatoreinheit (20) Abstrahlöffnungen (22) für Mikrowellen besitzt, die in Richtung des Behälters (12) weisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der das Mikrowellenfeld erzeugende Gene­ rator (16) eine Mikrowellenleitung (24), z.B. einen Hohlleiter, umfaßt, der um den Behälter (12) wenig­ stens teilweise herumgeführt ist und mehrere in Rich­ tung des Behälters (12) weisende Abstrahlöffnungen (26) für Mikrowellen besitzt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl­ ter (12) und der das Mikrowellenfeld erzeugende Gene­ rator (16) von einem metallischen Abschirmkäfig (28) umgeben sind, in dem Wasserdampfaustrittsöffnungen (30) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Behälter (12) und dem Ab­ schirmkäfig (28) eine Wärmeisolationszone (32) mit wärmeisolierenden Abstands- und Befestigungsmitteln (34) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkäfig (28) als Mikro­ wellenreflektor ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkäfig (28) doppelwandig aus einem inneren (36) und einem äuße­ ren Mantel (38) ausgebildet ist und daß die Wasser­ dampfaustrittsöffnungen (30) die äußeren Enden von labyrinthartig von innen nach außen führenden Kanälen (40) bilden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (12) eine Wasserstandsregelvorrichtung (42) umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wasserstandsregelvorrichtung (42) durch ein Frischwassergefäß (42) wesentlich größeren Volumens als das des Behälters (12) gebildet ist, wel­ ches außerhalb des Mikrowellenfeldes angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der das Mikrowellenfeld erzeugende Generator (16) in der Amplitude und/oder im Puls-Pausen-Verhältnis regelbar ist.