CN110017524B - 一种新型浴室取暖装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型浴室取暖装置，该浴室取暖装置包括壳体、发热元件、主控板和智能控温装置；所述发热元件为柔性碳材料制备而成的柔性发热元件，所述柔性发热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层；所述发热元件均匀铺设在所述壳体下层中，与所述主控板相连，所述智能控温装置与所述主控板相连；所述智能控温装置通过所述主控板控制所述发热元件加热。本发明无需预热，散热均匀，安全性高，体积小，噪音低，安装灵活，并可实现自助调温。

Description

一种新型浴室取暖装置

技术领域

本发明涉及一种浴室用家电产品，具体涉及一种新型浴室取暖装置。

背景技术

浴室取暖装置(俗称浴霸)，是现代浴室装修中一件重要的家电，目前市面上的浴室取暖装置多采用灯暖或风暖方式加热。灯暖方式是以特制的红外线石英加热灯泡作为热源，通过直接辐射加热室内空气，不需要预热，但热辐射区域较小，会造成离浴霸近的地方很烫、远的地方又暖不起来的情况，并且灯暖方式光线比较刺眼，容易刺伤眼睛，特别是会严重影响儿童的视力发育，再加上四周墙壁瓷砖的反光，长时间使用容易使人产生头晕目眩等症状，无法满足现代人对洗浴时舒适感、安全感的要求。此外，取暖灯泡必须采用防水防爆型，以降低安全隐患，增加了使用成本。

相比于灯暖方式，风暖方式的原理类似于空调和暖风机，利用PTC陶瓷元件对冷空气加热，吹出暖风并循环流动带动室内升温。风暖方式改变了其散热不均、光线刺眼的问题，即使较大的浴室也可以得到均匀的供热，但风暖式系列的加热时间较长，需要在洗澡之前进行室内的预热，能耗大、噪音大，风暖式浴霸在送风时会让刚洗完澡的人体产生寒冷感，也会降低舒适感。

不管灯暖还是风暖，浴霸一般都是安装在浴室的顶部，一定程度上降低了浴室的天花板，减少了浴室的室内高度，并且产品发热都是以固定的几个功率工作，未实现温度的连续调节。

发明内容

为解决背景技术中存在的上述问题，本发明提供一种新型浴室取暖装置，其在增加取暖舒适性、安全性的同时，还能实现自动调温，以使室内温度恒定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型浴室取暖装置，其特征在于，所述取暖装置包括壳体、发热元件、主控板和智能控温装置；所述发热元件为柔性碳材料制备而成的柔性发热元件，所述柔性发热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层；所述发热元件均匀铺设在所述壳体下层中，与所述主控板相连，所述智能控温装置与所述主控板相连；所述智能控温装置通过所述主控板控制所述发热元件加热。

进一步地，所述取暖装置还包括变压器，所述变压器的输入端为市电，输出端为40V以下低压交流电，所述变压器通过电极片与所述柔性发热元件相连，对所述柔性发热元件的两端施加电压。

进一步地，所述取暖装置还包括隔板，所述隔板内置在所述壳体内腔中，将所述内腔分为上层内腔和下层内腔；在所述壳体下层内腔的顶部设有隔热层，所述隔热层用于阻止热量向上扩散，所述隔热层由隔热材料制成。

进一步地，所述隔热材料为耐高温、防火、不燃的矿物纤维材料或不燃、防火的无机矿物类材料。

进一步地，所述壳体下层内腔的顶部还设有反射层，所述隔热层通过所述反射层设置在所述隔板的底侧，所述反射层由反射材料制成。

进一步地，所述反射材料为铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料或陶瓷纤维。

进一步地，所述取暖装置还包括温度传感器，多个所述温度传感器均匀设置在所述发热元件中，并分别与所述主控板相连，所述温度传感器检测所述发热元件的实时温度，并将所述温度信息传输至所述主控板。

进一步地，所述智能控温装置包括LED触摸板、菜单功能区、电源开关和温度选择键；所述菜单功能区、所述电源开关和所述温度选择键分别通过所述LED触摸板内部的电路板与所述主控板相连；所述菜单功能区用于显示多种预设的加热模式，所述电源开关用于开关电源，所述温度选择键用于选择预设温度，所述LED触摸板上显示所述加热模式和所述温度信息。

进一步地，所述智能控温装置包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述主控板相连，所述温湿度传感器用于检测室内温度和湿度；

所述取暖装置还包括换气装置，所述换气装置与所述主控板相连；所述主控板根据所述湿度信息启闭所述换气装置，根据所述温度信息调节所述发热元件的加热量。

本发明还提供了一种权利要求3中所述新型浴室取暖装置的制备方法，其特征在于，所述方法包括分别制备壳体、隔板、发热元件，并按照权利要求3中所述方式布置。与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的取暖装置通过柔性发热元件热电转换效率高、发热温度高，升温速率快，无需预热，能耗小、散热均匀，并可实现取暖装置的低压运转；柔性发热元件热能辐射产生的远红外光波具有红外理疗功能，无有害电磁波辐射，且使用时无光，避免刺伤眼睛，安全性高。另外，柔性发热元件减小了取暖装置厚度，体积小，安装方便，形状设计灵活，减小了安装时占用的空间，减小了天花板下降的高度，也可随意安装在浴室的四周。本发明通过智能控温装置可实现自助调温，多种加热模式可适用不同条件下的使用需求。此外，柔性发热元件具有质轻、疏水、抑菌的效果，长时间使用不会积累细菌。

附图说明

图1为本发明新型浴室取暖装置的结构示意图；

图2为本发明中智能控温装置结构示意图；

图3为本发明新型浴室取暖装置的仰视图一；

图4为本发明新型浴室取暖装置的仰视图二。

其中：1-壳体、2-发热元件、3-温度传感器、4-散热保护层、5-隔热层、6-反射层、7-主控板、8-隔板、9-LED触摸板、10-菜单功能区、11-电源开关、12-温度选择键、13-温湿度传感器、14-换气风机、15-换气口、16-LED灯带。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本申请文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例记载了一种新型浴室取暖装置，如图1所示，该取暖装置通过壳体1安装在浴室内，利用柔性碳材料制备的发热元件2产生的热辐射实现浴室的取暖要求。

柔性碳材料可为碳纤维加热材料(一维丝状、二维膜状)、石墨烯加热材料(包括一维石墨烯纤维/一维碳纳米管、二维石墨烯薄膜(纸)、三维石墨烯)、石墨烯纤维(一维丝状、二维膜状)等一系列碳基柔性加热材料，通过该柔性碳材料制备的发热元件2加热时噪音小，无有害电磁波辐射，安全性能高。

如图1所示，壳体1包括顶板、隔板8和面板，隔板8内置在壳体1内腔中，将内腔分为上下两个独立的空间，同时对上层内腔中所安装部件起到支撑作用，顶板位于上层顶部，面板位于下层底部。

发热元件2安装在壳体1下层内腔中，安装后朝向浴室内。发热元件2为柔性碳材料制备而成的柔性发热元件，均匀铺设在壳体1下层内腔中，与壳体1上层内腔中的主控板7相连，主控板7控制发热元件2加热。

在发热元件2中还均匀设有多个温度传感器3，多个温度传感器3分别与主控板7相连，温度传感器3用于检测发热元件2的实时温度，并将温度信息传输给主控板7。

壳体1底部的面板设有散热保护层4，散热保护层4用于保护发热元件2，散热保护层4选用高导热系数材料制成，如耐高温的黑色导热橡胶、黑色导热布或黑色导热涂层等。

在壳体1下层内腔的顶部设有隔热层5，隔热层5用于阻止热量向上扩散，由隔热材料制成，隔热材料可选用硅酸铝纤维棉、矿渣纤维棉、延绵、玻璃纤维棉、海泡纤维棉等一系列耐高温、防火、不燃的矿物纤维材料，或者蛭石、膨胀珍珠岩、硅酸钙保温绝热轻体材料等一系列不燃、防火的无机矿物类材料等。

隔热层5通过反射层6设置在隔板8的底侧，反射层6选用铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料、陶瓷纤维等一系列反射材料，可向室内反射热量，进一步阻止热量向上扩散。

主控板7设置在壳体1的上层内腔中，用于控制本取暖装置的运转。

本取暖装置还配有智能控温装置，如图2所示，该智能控温装置包括LED触摸板9、菜单功能区10、电源开关11、温度选择键12和温湿度传感器13，其中，菜单功能区10、电源开关11、温度选择键12和温湿度传感器13分别通过LED触摸板9内部的电路板与主控板7相连，菜单功能区10用于显示该取暖装置预设的多种加热模式，包含但不局限于快速升温、慢速升温等模式，在不同条件下，可选择相适用的加热模式，以满足使用需求，电源开关11用于开关该取暖装置电源，温度选择键12用于选择预设温度，使用者可根据体质选择合适的温度，温湿度传感器13用于检测室内温度和湿度，LED触摸板9上显示加热模式、温度信息和湿度信息等。该智能控温装置具有多种加热模式可供选择，以满足不同条件下的需求，在发热元件2的配合下可实现自助调温。另外，LED触摸板9还可与定时器相连，实现定时加热功能。LED触摸板9可单独安装在浴室墙面上。

该取暖装置还可包括变压器，变压器的输入端通过电源开关11连接市电，输出端为40V以下低压交流电，变压器通过电极片与柔性发热元件相连，对柔性发热元件的两端施加电压，还可与主控板7相连，为主控板7输电。

该取暖装置还可增设换气功能，如图1和图3所示，换气装置包括换气风机14、换气口15和风道，换气风机14安装在壳体1上层内腔中，并与主控板7相连，换气风机14通过风道与壳体1底部面板上的换气口15相连，该换气口15可与发热元件2并列或环绕等形式设置，换气风机14通过侧部的换气口15与通往室外的风道相连，以完成室内换气工作。

另外，由于该新型柔性碳材料制成的柔性发热元件质量轻，体积小，本实施例的取暖装置安装位置不局限于天花板，在不添加换气装置时，还可以以壁挂形式设置在浴室的四周墙上，而取暖装置外形也不局限于常用的矩形，可实现外形形状多样性设计，在满足实用性的同时，还可增强美观性。

另外，该取暖装置还可实现照明功能，如在壳体1底部面板上增设LED灯带16，围绕在发热元件2四周，或发热元件2分割成几部分间歇设置(见图4)，LED灯带16设置在间隙里。LED灯带16灯光柔和，明亮，不会刺激眼睛。LED灯带16通过主控板7与LED触摸板9相连，通过LED触摸板9完成LED灯带16的开关。

本实施例的取暖装置在使用时，首先打开电源开关11，选择合适的预设温度及加热模式，然后发热元件2开始辐射热量，提升室内温度，主控板7通过温湿度传感器13获得实时温度和实时湿度信息，调节发热元件2的加热量，以及换气功能的启闭，以确保浴室内达到恒温状态，且湿度不会过大，确保使用者的舒适性及安全性。

实施例二

在一种优选实施例中，加热元件2采用本发明自制的新型加热元件，其通过在耐高温纤维上直接生长微晶石墨可以获得高性能的电热材料。

具体而言，本发明的新型加热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层。

电热材料的制备方法通常包括下述步骤：

步骤1：准备清洁的纤维材料；

步骤2：对纤维材料进行表面覆膜处理，所覆的膜层包含碳源裂解催化材料；

步骤3：将覆膜后的纤维材料置于真空反应腔中；

步骤4：向所述真空反应腔中通入保护气体和还原性气体，然后通入碳源，进行微晶石墨生长；

步骤5：在保护气体和还原性气体氛围下，对所述纤维材料进行降温，获得耐高温纤维层。

具体地，通过在石英纤维布上覆铜的实施例来说明在耐高温纤维上直接生长微晶石墨的制备方法：

步骤1：准备清洁的石英纤维布，采用超声清洗方式将石英纤维布清洗干净；

步骤2：利用常温喷铜的方法在石英纤维布表面包铜，完成对石英纤维布表面的覆膜处理，形成铜的稀疏结构膜层，控制铜膜厚度为50μm。

步骤3：将覆铜的石英纤维布放入直径为3英寸的1100℃的高温管式炉中，并利用无油涡旋真空泵将反应腔内压强抽至10Pa以下。

步骤4：向高温管式炉中通入保护气体和还原性气体(Ar/H₂1000/1000sccm)，然后通入碳源(甲苯)，流量控制为1000sccm。由于甲苯蒸气进入反应腔后迅速裂解成活性碳物种，大量活性碳物种吸附到石英纤维表面，在表面迁移、碰撞，从而实现微晶石墨的成核和生长。

步骤5：加热元件材料的生长过程设置为120分钟，生长结束后迅速关闭甲苯阀门，并将Ar/H₂设置为300/300sccm，开启降温过程。待反应腔内温度降至室温，关闭Ar/H₂，开仓取出样品。

性能测试结果表明：采用液化气喷火枪对制备的电热纤维布进行耐热性实验，测试结果为当温度大于1200℃时，持续高温5分钟后，纤维布才出现脆裂现象，但仍具有不燃的特性，说明加热元件材料能够耐1200℃高温；采用四探针测试仪对样品进行测试，测试结果为面电阻值为10Ω/sq；将4*4cm的纤维布两端贴附铜条作为导电电极，通过施加3V的直流/交流电，样品瞬间(小于1秒)可加热至100℃，呈现出较好速热特性、发热面均匀；采用JCY-2滴接触角测量仪测定纤维布接触角为100度，表现出疏水性的特性；将样品在100℃水蒸气环境中前后对比可知样品具有透气特性。采用TIR 100-2发射率快速测定仪，将被测样品表面接收100℃半球形黑体辐射出的红外辐射，样品反射的红外辐射被接收测出反射率并根据校准值得到发射率，测量结果为，远红外发射率0.95。采用德国布鲁克X射线能谱仪(QUANTAX EDS)系统对样品微区成分元素种类分析，未检测出Cu元素残留。另外，通过对消耗电量和发热量进行分别测量，可以确定，其电热转换效率接近100％，可以达到99％以上。

具体而言，申请人注意到，通过采用耐高温纤维内芯、覆铜裂解催化、微晶石墨包覆生长的方式制备的加热元件，不仅能够增加材料的韧性和透气性，还提高了材料的热辐射面积，进而进一步提高热转换效率，可以实现接近100％的电热转换效率。

本发明中所提供的电热纤维可以在低压情况下实现瞬时加热。

需要说明的是，覆铜的厚度不要超过100μm，以确保后续反应过程中金属无残留，申请人发现一旦纤维中有铜或镍催化剂残留会出现纤维易老化断裂的情况。

因此，该新型柔性碳材料质量轻，具有热电转换效率高、发热温度范围广(可达600℃以上)、能耗小的特点，可减小所制备的发热元件体积，进而减小取暖装置厚度，且升温迅速，可10s内达到预设温度，因此无需预热，可实现低电压运转，同时该新型柔性碳材料自身具有良好的散热性，便于精准控温，还具有疏水、抑菌的效果，另外，该新型柔性碳材料可水洗，长时间使用也不会积累细菌，安全性能强。该新型柔性碳材料发热时，噪音小，其热能辐射产生远红外光波，无光照射，对眼睛没有伤害，而且远红外光波具有红外理疗功能，无有害电磁波辐射，安全性能高。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型浴室取暖装置，其特征在于，所述取暖装置包括壳体(1)、发热元件(2)、主控板(7)、隔板(8)和智能控温装置；所述发热元件(2)为柔性碳材料制备而成的柔性发热元件，所述柔性发热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层，所述微晶石墨层通过下述方式包覆在所述纤维层外：

步骤1：准备清洁的纤维材料；

步骤2：对纤维材料进行表面覆膜处理，所覆的膜层包含碳源裂解催化材料；

步骤3：将覆膜后的纤维材料置于真空反应腔中；

步骤4：向所述真空反应腔中通入保护气体和还原性气体，然后通入碳源，进行微晶石墨生长；

步骤5：在保护气体和还原性气体氛围下，对所述纤维材料进行降温，获得耐高温纤维层；

所述隔板(8)内置在所述壳体(1)内腔中，将所述内腔分为上层内腔和下层内腔；所述发热元件(2)均匀铺设在所述壳体(1)下层内腔中，与设置在所述上层内腔的所述主控板(7)相连，在所述壳体(1)下层内腔的顶部设有隔热层(5)，所述隔热层(5)用于阻止热量向上扩散，所述隔热层(5)由隔热材料制成；所述智能控温装置与所述主控板(7)相连；所述智能控温装置通过所述主控板(7)控制所述发热元件(2)加热。

2.根据权利要求1所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述取暖装置还包括变压器，所述变压器的输入端为市电，输出端为40V以下低压交流电，所述变压器通过电极片与所述柔性发热元件相连，对所述柔性发热元件的两端施加电压。

3.根据权利要求1所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述隔热材料为耐高温、防火、不燃的矿物纤维材料或不燃、防火的无机矿物类材料。

4.根据权利要求1所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述壳体(1)下层内腔的顶部还设有反射层(6)，所述隔热层(5)通过所述反射层(6)设置在所述隔板(8)的底侧，所述反射层(6)由反射材料制成。

5.根据权利要求4所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述反射材料为铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料或陶瓷纤维。

6.根据权利要求1所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述取暖装置还包括温度传感器(3)，多个所述温度传感器(3)均匀设置在所述发热元件(2)中，并分别与所述主控板(7)相连，所述温度传感器(3)检测所述发热元件(2)的实时温度，并将温度信息传输至所述主控板(7)。

7.根据权利要求1所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述智能控温装置包括LED触摸板(9)、菜单功能区(10)、电源开关(11)和温度选择键(12)；所述菜单功能区(10)、所述电源开关(11)和所述温度选择键(12)分别通过所述LED触摸板(9)内部的电路板与所述主控板(7)相连；所述菜单功能区(10)用于显示多种预设的加热模式，所述电源开关(11)用于开关电源，所述温度选择键(12)用于选择预设温度，所述LED触摸板(9)上显示加热模式和温度信息。

8.根据权利要求1所述的新型浴室取暖装置，其特征在于，所述智能控温装置包括温湿度传感器(13)，所述温湿度传感器(13)与所述主控板(7)相连，所述温湿度传感器(13)用于检测室内温度和湿度；

所述取暖装置还包括换气装置，所述换气装置与所述主控板(7)相连；所述主控板(7)根据湿度信息启闭所述换气装置，根据温度信息调节所述发热元件(2)的加热量。

9.一种权利要求1中所述新型浴室取暖装置的制备方法，其特征在于，所述方法包括分别制备壳体(1)、隔板(8)、发热元件(2)，并按照权利要求1中所述方式布置。

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