CN103987141A - 一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，该电加热器用于加热一待加热物体，该电加热器包括；一电热体，该电热体用于将电能转换为热能；一石英管，该电热体被设置于该石英管内；一导热金属，该导热金属用于将该石英管固定于该待加热物体表面，该导热金属的内表面同时紧贴该石英管和该待加热物体表面。

Description

一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器

技术领域

本发明涉及一种电加热装置，尤其是一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器。 

背景技术

目前常见的电加热器通常采用二种形式，一种是：电阻丝将电能的一部分转换为热能，并通过加热绝缘介质，然后仅用传导的方式逐一将热能传递给受热物体。由于热能传导的环节多，热惯性大且热阻大，造成加热的相应速度慢、加热损耗大效率低。同时，由于缺乏有效的隔热保温措施，散热较多，能量损失较大，电阻丝始终处于加热状态，因此寿命较短。另一种是：利用电阻丝将电能的一部分转换成红外线辐射能，通过辐射来加热受热物体，而这又浪费了另一部分在能量转换中产生的热能。同样，电阻丝温度较高，电阻丝寿命较短。 

这两种形式的加热器都存在能量利用率低，或者是加热相应速度慢，电阻丝寿命较短等缺点。上述两种形式的加热器，由于能量利用率低，热传递效率低，因此被加热物体表面的温差与电阻丝表面的温差过大，导致电阻丝寿命短。 

发明内容

为了克服现有技术中加热器效率低，电阻丝容易烧坏的技术缺陷，本发明提供一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器。 

为了实现上述发明目的，本发明公开一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，该电加热器用于加热一待加热物体，该电加热器包括；一电热体， 该电热体用于将电能转换为热能；一石英管，该电热体被设置于该石英管内；一导热金属，该导热金属用于将该石英管固定于该待加热物体表面，该导热金属的内表面同时紧贴该石英管和该待加热物体表面。 

更进一步地，该导热金属由若干金属型材耦接而成，每一金属型材固定至少一个石英管。 

更进一步地，该待加热物体为由弧形所组成的结构。 

更进一步地，该金属型材之间通过卯榫结构连接。 

更进一步地，该金属型材分别包括一“凸”端和一“凹”端，该金属型材的“凸”端和相邻的金属型材的“凹”端连接。 

更进一步地，该“凸”端与该“凹”端连接时，该“凸”端以一定角度在“凹”端内移动。 

更进一步地，该金属型材的横截面均为一“Ω”型，该每一金属型材固定一个该石英管，该相邻的金属型材耦接。 

更进一步地，该金属型材的横截面均为一“∩”型；该每一金属型材固定一个该石英管；该金属型材的一端为一容纳端，另一端为一凸起端，该容纳端用于容纳临近的金属型材的凸起端且沿待加热物体延展。 

更进一步地，该金属型材的横截面均为一波浪型；该每一金属型材固定多个石英管，该相邻的金属型材耦接。 

更进一步地，该金属型材与待加热物体的接触面较其他面窄。 

更进一步地，该电热体的两端分别通过一连接头与相邻的电热体连接。 

本技术方案充分利用能量转换当中的热能和红外线辐射能，最大限度地确保热量高效迅速地传递至被加热物体，杜绝了热能的外泄，而且加热响应速度快，加热效率高，节能效果显著，对环境温度影响小。同时，由于这种高效加热方式使得电热体的加热频次得以降低，从而有效地提高了电热体寿命。 

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。 

图1是本发明第一实施方式的结构示意图； 

图2是本发明第二实施方式的结构示意图； 

图3是本发明第三实施方式的结构示意图； 

图4是本发明的应用方式的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的电加热器。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。 

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。其中“内”应当理解为靠近被加热物体的方向，相对应地，“外”应当理解为远离被加热物体的方向。 

本技术方案不同于以往单纯传导式和单纯红外线辐射式加热器，在结构上为热能的传递提供了传导的途径，又为红外线辐射增加了反射装置，集红外线辐射-热传导双效加热与一身。为了解决现有技术中因为被加热物体表面的温差与电阻丝表面的温差过大，导致电阻丝寿命短的技术问题，本发明提供一种电加热器。 

如图1中所示，图1是本发明的第一实施方式，如图1所示，该电加热器 包括一电阻丝1，电阻丝用于提供一热源。电阻丝1固定于石英管3内。当电阻丝1通电以后，产生的近红外光和可见光其中的95％被石英管3转换成远红外线。该石英管3被导热金属2固定，并使所述石英管3紧贴于被加热物体4的表面。与此同时，导热金属2也紧贴待加热物体4的表面。这样设计的好处是除了远红外辐射以外传递的热量可以通过导热金属2与待加热物体4紧贴而实现热传导。与现有技术相比较，进一步增加了热能的传递效率。 

本发明的另一个优点在于，该电加热器可以适用于任何表面形状的待加热物体，尤其是表面为圆形、椭圆形或其他不规则形状的物体。无论待加热物体的形状如何，本发明所提供的电加热器均可以实现石英管和导热金属同时紧贴被加热物体。 

为了实现上述发明目的，该电加热器的导热金属由若干个金属型材连接而成，其中每个金属型材的结构都一致，可以按照待加热物体的表面积或形状任意增删金属型材的数量。 

图1是本发明的第一种实施方式，如图1所示，该金属型材的整体结构类似于一“∩”型，其中弧形部分用于固定石英管3，且弧度周长与石英管3保持一致。该金属型材2采用了卯榫结构的设计思想，每个金属型材2同时包括两种连接端，任意两个相邻的金属型材2均可连接。如图1中所示，金属型材2的左端是一个凹槽端202(或称其为容纳端)，凹槽端202用于容纳相邻的，即左边的金属型材的凸起端201(或称其为连接端)。同时该金属型材2的凹槽端202设计得很长，这样做的目的是为了使金属型材2尽可能紧贴待加热物体表面。 

为了使该导热金属能适应于任意表面，凸起端201可以在凹槽端202内按一定角度活动，增加了该加热器的适用范围。 

图2所示为本发明的第二实施方式，在本实施方式中，金属型材呈波浪型。其中每一金属型材可以容纳多个石英管。同样的，该金属型材包括两个连接端，凸端311和凹端312。任意两个相邻的金属型材可以通过凸端311和凹端312相互连接。该金属型材还包括接触面302用于紧贴待加热物体表面。如图2中所示，该接触面的厚度略窄，这样做的好处为了使该波浪形金属型材易于弯折以适应不同表面。 

图3所示为本发明的第三实施方式，在本实施方式中，金属型材为Ω形状，凸起111位于Ω形一端端点，凹槽112位于Ω形的另一端端点，接触面102为高导热金属与受热物体的接触面；同时，根据图3可知，通过将高导热金属凸起部分接如相邻高导热金属的凹槽部分，将若干个高导热金属连接于连接处101。 

以下将结合图4介绍本发明的具体应用方式。如图4中所示，图4为加热圆形结构的电加热器，包括高导热金属材料1、高效远红外转换石英管2、高效电热体3、高导热金属内侧镜面反射层4、高效隔热层5、高效保温层6、外壳蒙皮7、接线瓷块8等结构件组成。在该图所示的实施例中，该加热器的外形为开口整体式结构，开口处依靠搭扣9联接；当开口整体式包裹在注塑机料筒外表面后，另一端则依靠连接器，图示为搭扣9将双方锁紧在一起。整个加热装置由外向里的结构依次为：外壳蒙皮7、高效保温层6、高效隔热层5、高导热金属1、镜面反射层4、高效远红外转换石英管2和高效电热体3。其中，高效隔热层5在高导热金属1的外侧，保温棉6是铺设在外壳蒙皮7与高效隔热层5之间的。 

其中，电热体3是设置在石英管2内的，能够将红外线集中辐射至受热物体10，石英管2该高导热金属1将多支石英管2固定在同样的金属材质制成的高导热金属1中，石英管2内穿有高效电热体，从而构成能量转换单元。当高效电热体3通电以后，产生的近红外光和可见光其中的95％被石英管2转换成远 红外线，该物体受到红外线辐照后迅速升温；剩余的热量通过高导热金属1通过热传导的方式传递给被加热物体。 

由于本发明所提供的技术方案，使发热体的热能通过热传导和红外线辐射两种方式同时传导给被加热物体，使热能传递效率能大幅度提升，这样不会在发热本体(电阻丝)的表面累积大量热，有效降低电阻丝的实际工作温度，使发热本体温度与目标温度温差小，有效地提高了电阻丝的寿命。 

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。 

Claims (11)

1.一种同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述电加热器用于加热一待加热物体，所述电加热器包括； 

一电热体，所述电热体用于将电能转换为热能； 

一石英管，所述电热体被设置于所述石英管内； 

一导热金属，所述导热金属用于将所述石英管固定于所述待加热物体表面，所述导热金属的内表面同时紧贴所述石英管和所述待加热物体表面。 

2.如权利要求1所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述导热金属由若干金属型材耦接而成，每一金属型材固定至少一个石英管。 

3.如权利要求1所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述待加热物体为由弧形所组成的结构。 

4.如权利要求2所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述金属型材之间通过卯榫结构连接。 

5.如权利要求4所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述金属型材分别包括一“凸”端和一“凹”端，所述金属型材的“凸”端和相邻的金属型材的“凹”端连接。 

6.如权利要求5所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述“凸”端与所述“凹”端连接时，所述“凸”端以一定角度在“凹”端内移动。 

7.如权利要求2所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述金属型材的横截面均为一“Ω”型，所述每一金属型材固定一个所述石英管，所述相邻的金属型材耦接。 

8.如权利要求2所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述金属型材的横截面均为一“∩”型；所述每一金属型材固定一个所述石英管；所述金属型材的一端为一容纳端，另一端为一凸起端，所述容纳端用于容纳临近的金属型材的凸起端且沿待加热物体延展。 

9.如权利要求2所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述金属型材的横截面均为一波浪型；所述每一金属型材固定多个石英管，所述相邻的金属型材耦接。 

10.如权利要求8所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述金属型材与待加热物体的接触面较其他面窄。 

11.如权利要求1所述的同时实现热传导和红外线辐射的电加热器，其特征在于，所述电热体的两端分别通过一连接头与相邻的电热体连接。