CN112611012A - 一种频率共振式供热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种频率共振式供热装置及方法，属于室内供热技术的领域，用于解决相关技术中电地暖检修较为不便的问题，其包括电磁线圈和金属箔；电磁线圈用于发生电磁波，电磁波的频率与金属箔的固有频率相同；金属箔用于接收所述电磁波。电磁线圈发生的电磁波与金属箔的固有频率相同，金属箔与电磁波共振，振动的金属箔能够发热以实现供热。该装置可作为一个供热单元布设于室内环境指定位置，如室内环境的地面、墙壁或天花板的某一局部位置，实现对室内进行供热，若该装置出现损坏，则仅需针对性的对室内该局部位置进行重新施工，以对该装置进行检修或更换，针对性较强，较之电地暖的检修和更换施工量较小，有利于降低检修成本。

Description

一种频率共振式供热装置及方法

技术领域

本申请涉及室内供热技术的领域，尤其是涉及一种频率式供热装置及方法。

背景技术

室内供热技术，即对室内进行供热的技术。电地暖为一种典型的室内供热技术，其通过电热丝发热为室内进行供热。

电地暖结构主要包括电热线，设置电地暖具体需要：在铺设地砖之前，首先在地面依次铺设绝热层和热反射层，然后在热反射层之上排布一整条电热线，以弯曲的方式使电热线尽量均布于地面，保持每个地砖之下均布设有电热线，之后依次布设支撑层和地砖。

针对上述相关技术，发明人发现，由于电地暖的电热线为整体式结构，其布设于整个室内环境的地面，故若电地暖的电热线出现一处损坏，则需要对整个电地暖的电热线进行检修或更换，相应需要对室内环境的所有地砖进行拆卸，以及检修或更换完毕需要对铺设于室内环境的地砖进行重新布设、施工，工程量较大、检修成本较高且较为不便。

发明内容

为了克服上述相关技术中的缺陷，本申请提供了一种频率共振式供热装置及方法。

第一方面，本申请提供了一种频率共振式供热装置。该装置包括：电磁线圈和金属箔；

所述电磁线圈用于发生电磁波，所述电磁波的频率与所述金属箔的固有频率相同；

所述金属箔用于接收所述电磁波。

通过采用上述技术方案，电磁线圈发生的电磁波与金属箔的固有频率相同，在电磁波的作用下，金属箔与电磁波共振，振动的金属箔能够发热，从而实现供热。该频率共振式供热装置可作为一个供热单元布设于室内环境指定位置，如室内环境的地面、墙壁或天花板的某一局部位置，实现对室内进行供热，若频率共振式供热装置出现损坏，则仅需针对性的对室内该局部位置进行重新施工，以对该频率共振式供热装置进行检修或更换，针对性较强，较之电地暖的检修和更换施工量较小，有利于降低检修成本，且检修和更换较为方便。

可选的，所述金属箔整体为呈现为平面式的发热层，所述电磁线圈位于所述发热层一侧，且所述电磁线圈的轴线垂直于所述发热层。

通过采用上述技术方案，将金属箔构建成为平面式发热层，有利于该频率共振式供热装置布设于室内环境的地面和/或墙壁，以占用更少的室内空间，有利于节约空间成本。

可选的，还包括：热反射层；

所述热反射层整体为平面、平行于所述发热层设置且热反射方向朝向所述发热层，所述电磁线圈位于所述热反射层和所述发热层之间。

通过采用上述技术方案，热反射层的设置有利于该频率共振式供热装置向指定方向供热，减少热量向另一侧散失带来的效率损耗，有利于提高供热效率，例如布设于室内环境地面的频率共振式供热装置，将热反射层设置于地面的最下层，热反射层的热反射方向向上，有利于减少向地面下散失的热量，有利于提高向室内环境的供热效率。

可选的，还包括：支撑层；所述支撑层为非金属材质的平面层，所述支撑层平行于所述发热层和热反射层设置；

存在一层所述支撑层位于所述发热层和电磁线圈之间或所述热反射层和电磁线圈之间；

或存在两层支撑层分别位于所述发热层和电磁线圈之间与所述热反射层和电磁线圈之间。

通过采用上述技术方案，在发热层和电磁线圈之间布设支撑层，有利于避免发热层和电磁线圈接触，从而避免电磁线圈和金属箔导通，破坏该频率共振式供热装置的供热原理；在电磁线圈和热反射层之间布设支撑层，有利于避免热反射层和电磁线圈因接触而电连接，从而避免电磁线圈和热反射层导通破坏该频率共振式供热装置的供热原理。支撑层的设置也能够为该频率共振式供热装置提供支撑，提高该频率共振式供热装置的结构稳定性。总之，支撑层的设置有利于提高该频率共振式供热装置的稳定性。

可选的，所述电磁线圈有多个，多个所述电磁线圈分别位于所述发热层一侧的多个位置。

通过采用上述技术方案，应用多个电磁线圈向金属箔不同区域发射电磁波，有利于增加金属箔的振动面积，提高金属箔的发热效率。

可选的，还包括：控制电路；

所述控制电路连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供变化的电流，以使所述电磁线圈发生电磁波。

通过采用上述技术方案，应用控制电路控制电磁线圈中产生变化的电流，进而产生电磁波，高效便捷。

可选的，所述金属箔为铜箔、铝箔或铜铝合金箔。

通过采用上述技术方案，铜箔、铝箔或铜铝合金箔的耐腐蚀性较好，成本较低，有利于提高该频率共振式供热装置的寿命，降低该频率共振式供热装置的成本。

可选的，所述控制电路包括：

线圈供电模块，连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供所述变化的电流；

无线供电模块，用于接收与其配合的无线充电模块输出的电能，连接所述线圈供电模块，以为所述线圈供电模块供电。

通过采用上述技术方案，无线供电模块的设置使该频率共振式加热装置能够应用无线供电技术进行供电，使该频率共振式供热装置可以不必与电源存在线路连接，使该频率共振式供热装置的设置更为灵活方便。

第二方面，本申请提供了一种频率共振式供热方法。该方法包括：

发生变化的电流，以产生指定频率的电磁波；

以金属箔接收所述电磁波，所述金属箔的固有频率与所述指定频率相同。

通过采用上述技术方案，采用变化的电流产生与金属箔的固有频率相同的电磁波，使金属箔振动发热，实现对室内环境进行供热。该供热方法便于单元化设计于室内，在检修更换仅对室内环境的指定区域进行针对性施工即可，有利于减少工程量，节约施工成本，检修更换较为方便。

可选的，所述变化的电流发生于电磁线圈内。

通过采用上述技术方案，在电磁线圈内发生变化的电流以产生电磁波，有利于产生线性程度较好的电磁波，为该方法的应用提供了便利。

可选的，以所述金属箔形成平面式的发热层，将所述电磁线圈设置于所述发热层一侧，并使所述电磁线圈的轴线垂直于所述发热层。

通过采用上述技术方案，将金属箔构建成为平面式发热层，并使电磁线圈的轴线垂直于发热层，有利于金属箔更好的接收电磁线圈发射的电磁波，提高了金属箔接收电磁波的效率，有利于提高该方法的供热效率。

可选的，构建热反射层，所述热反射层整体为平面、平行于所述发热层设置且热反射方向朝向所述发热层，将所述电磁线圈设置于所述发热层和热反射层之间。

通过采用上述技术方案，热反射层的设置有利于使依照该方法形成的产品面向指定方向供热，降低与指定方向相反方向的热损耗，有利于提高供热效率。

可选的，在所述发热层与电磁线圈之间和/或所述热反射层与电磁线圈之间构建支撑层；所述支撑层为非金属材质的平面层，所述支撑层平行于所述发热层和热反射层设置。

通过采用上述技术方案，支撑层的设置有利于提高依照该方法形成产品的稳定性。

可选的，所述变化的电流发生于多个电磁线圈中。

通过采用上述技术方案，应用多个电磁线圈向发热层的多个区域发射电磁波，使发热层多个区域振动发热，有利于提供依照该方法形成产品的发热效率。

可选的，以一个分别连接所述多个电磁线圈的控制电路控制所述多个电磁线圈分别产生所述变化的电流。

通过采用上述技术方案，采用一个控制电路控制多个电磁线圈分别产生变化的电流，有利于对多个电磁线圈的集中控制，多个电磁线圈工作的同步率较高，控制成本较低。

可选的，以无线供电的方式为所述控制电路供电。

通过采用上述技术方案，控制电路应用无线供电的方式进行供电，有利于依照该方法形成产品的位置的灵活设置。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

提供了一种频率共振式供热装置及方法，该装置和方法均采用发生与金属箔固有频率相同的电磁波的方式驱动金属箔振动以产生热量，金属箔也能够对电磁波进行吸收和隔离，该装置及方法均有利于室内供热的单元化设计，在检修和维护时有利于对室内某一区域进行针对性施工，工程量和成本均较低，也较为便捷。

附图说明

图1示出了本申请实施例中频率共振式供热装置的原理结构示意图。

图2示出了本申请实施例中多个电磁线圈驱动金属箔多个区域振动的原理结构示意图；

图3示出了本申请实施例中频率共振式供热装置的电气结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面参照图1至图3对本申请实施例作具体公开。

第一方面，本申请实施例公开了一种频率共振式供热装置。

图1示出了本申请实施例中频率共振式供热装置100的原理结构示意图。

参照图1，该装置100包括电磁线圈110、金属箔120、热反射层130、支撑层140和控制电路150。

采用单层的金属箔120构建成为发热层，具体来说，可应用支撑结构将金属箔120支撑成为指定形状，在金属箔120的厚度方向上为金属箔120留有一定的空间余量，以便金属箔120能够振动。金属箔120的厚度可选为10微米到1毫米，具体可选择50微米。金属箔120可以选用铜箔、铝箔或铜铝合金箔，具体可选用铜箔。

当然，金属箔120也可以替换为金属板，如铜板、铝板、铜铝合金板。

发热层可以构建为平面式或曲面式等任意形式，仅需与室内环境的表面形状配合即可，如匹配与室内环境的地面或墙壁的一块瓷砖设置，则可设计为匹配瓷砖形状的平面式的矩形。

电磁线圈110的功能是发生与金属箔120的固有频率相同频率的电磁波，基于物理学的共振原理，与金属箔120固有频率即共振频率相同的电磁波能够使金属箔120振动，金属箔120振动即可产生热量，实现供热。具体来说，假定电磁线圈110内发生以指定频率交替的第一方向的电流以及与第一方向相反的第二方向的电流，在电磁线圈110内发生第一方向的电流时，其产生穿过金属箔120的磁感线、且该磁感线使金属箔120内产生与该第一方向相同的涡流，存有第一方向的涡流的金属箔120与发生第一方向的电流的电磁线圈120的端部相斥，在电磁线圈110内的电流由第一方向变化为第二方向时，金属箔120内涡流方向来不及变化，存有第一方向的涡流的金属箔120与发生第二方向的电流的电磁线圈110的端部相吸，在金属箔120内涡流方向变化为第二方向后，其发生第二方向的电流的电磁线圈110的端部又相斥，如此循环往复，使金属箔120以电磁线圈110中电流的交互频率、即磁场的变化频率相同的频率振动，该振动频率等于金属箔120的固有频率，使金属箔120高效振动、产生热量。

电磁线圈110可以有一个，也可以有多个。在金属箔120构建成为平面式的发热层时，电磁线圈110的轴线仅需在垂直于发热层的平面上存在分量即可有效使金属箔120发生振动。具体可选择电磁线圈110位于发热层的一侧，且电磁线圈110的轴线垂直于发热层，以提高金属箔120在电磁线圈110下发生振动的效率。在设置有多个电磁线圈110时，多个电磁线圈110可以位于发热层的同一侧，以便于降低该装置100的厚度。

参照图1和图2，在一个示例中，应用铜箔构建成为矩形的发热层，并将矩形的发热层划分为多个等大小的矩形的发热区域，每个发热区域均对应设置有一电磁线圈110，电磁线圈110的轴线垂直于发热层，所有电磁线圈位于发热层的同一侧，且电磁线圈110的轴线经过其对应的发热区域的中心。

多个电磁线圈110可以分别使发热层的不同区域振动发热，有利于提高发热层的发热效率。

当然，电磁线圈110与金属箔120的位置关系也可以为其他，如电磁线圈120的轴线在垂直于金属箔120的平面的方向上存在分量，在金属箔120构建为曲面时，可考虑单位面积的金属箔120与电磁线圈110的位置关系，仅需电磁线圈110的轴线与金属箔120（或单位面积的金属箔120）所在平面不平行即可以一定效率驱动金属箔120振动发热，当然，电磁线圈110的轴线在垂直于金属箔120（或单位面积的金属箔120）所在平面的方向上的分量越大，电磁线圈110驱动金属箔120振动的效率越高。

热反射层130的功能是对热量金属箔120振动产生的热量进行反射。热反射层130可以选用纸基反射膜、无纺布基反射膜、发泡聚乙烯镀铝膜、镜面反射膜或气泡垫镀铝膜等。热反射层130构建为平面层，其平行于发热层设置，且与发热层分别位于电磁线圈110的两端，即电磁线圈110位于发热层和热反射层130之间。热反射层130的热反射方向朝向发热层。

在一个与上述示例相应的示例中，热反射层130具体可选用单层纸基反射膜构建形成的平面层，热反射层130的形状与发热层的形状一致、均为矩形，电磁线圈110位于热反射层130和发热层之间。

热反射层130的设置，能够阻止发热层产生的热量向热反射层外散失，并将发热层产生的热量面向发热层一侧反射，有利于该装置100面向指定方向供热，降低供热过程中的热损耗，如该装置100布设于室内的地面或墙面时，热反射层130的热反射方向朝向室内，能够有效阻值发热层产生的热量向室外散失，提高该装置100为室内供热的效率。

支撑层140为非金属材质构建形成的平面层，其平行于发热层和热反射层130设置。支撑层140可以布设于电磁线圈和发热层之间，也可以布设于电磁线圈与反射层之间。

在一个与上述示例相应的示例中，该装置100包括两层支撑层140，两支撑层140均为PE的平面网状结构，两支撑层140均与发热层和热反射层130平行，且两支撑层140的形状为与发热层和热反射层130形状一致的矩形，一支撑层140布设于电磁线圈110与发热层之间，另一支撑层140布设于电磁线圈110与热反射层130之间，使该装置100整体呈现为矩形。

支撑层140的设置不仅能够增加该装置100的结构强度和结构稳定性，还有利于隔离电磁线圈110和金属箔120、热反射层130，降低电磁线圈110与导电的金属箔120和可能导电的热反射层130相接触，以免影响电磁线圈110正常工作或电磁线圈110驱动金属箔120振动发热的原理。

参照图1和图3，控制电路150的功能是为电磁线圈110提供变化的电流，以使电磁线圈110产生上述指定频率的电磁波。控制电路150可以包括线圈供电模块151，线圈供电模块151可以选择能够输出交变电流的电源模块，电磁线圈110接收交变电流即可在电磁线圈110内产生交变的电流，从而使电磁线圈110产生电磁波。

在一个与上述示例相应的示例中，在该装置100整体表现为矩形板状，控制电路150具体可以设置于该装置100的一侧（图中未示出），并以线圈供电模块151分别连接电磁线圈110，以实现在电磁线圈110内产生交变的电流，从而使电磁线圈110产生电磁波。

为了便于该装置100的供电，控制电路150还可以包括无线供电模块152，无线供电模块152能够接收与其配合的无线充电模块输出的电能，并连接线圈供电模块151，以实现为线圈供电模块151供电，最终实现为电磁线圈110供给交变的电流。

具体来说，无线供电模块152与线圈供电模块151集成设置，无线供电模块152可以选用相关技术中与无线充电器配合的无线充电接头，无线充电模块相应选用无线充电器，在设置时，使无线充电模块和无线供电模块152距离在一定范围内，且无线充电模块和无线供电模块152之间无金属材质的具有电磁屏蔽效果的物体，无线充电模块即可与无线供电模块152相配合，从而实现对无线供电模块的供电。

在空间允许的情况下，也可以在该装置100内设置储能装置160，例如电容电池、化学蓄电池等。储能装置160可以连接控制电路150，具体可以连接线圈供电模块151，在线圈供电模块151选择为电源模块时，线圈供电模块151能够接收储能装置160输出的直流电源或接收无线供电模块152供给的电能并充电。

储能装置160的设置，使该装置100可以存储一定的电能，从而使该装置100允许从无线充电模块短时间断开，在供电停止的一段时间内也能够继续工作一段时间。

当然，由于电磁线圈110本身即可作为无线供电模块152的受体，故也可直接以无线供电模块152为电磁线圈110供电。在包含多个电磁线圈110时，可以每个电磁线圈110独自首尾相连形成回路，也可以多个电磁线圈110串联形成回路。

该装置100还可以包括绝热层170和装饰层180，其中，绝热层170位于热反射层140背离电磁线圈110的一侧，装饰层180位于发热层背离电磁线圈110的一侧。装置100的层结构可以由设置于层结构边缘的支撑体190支撑，支撑体190具体可为与该装置100整体形状适配的边框。

在一些示例中，绝热层170可选择为绝热毡、绝热板，装饰层180可选择为瓷砖、壁画等，支撑体190具体可由不锈钢构建形成，在该装置100布设于地面时，为降低电磁线圈110、金属箔120受压损坏的可能，可以在发热层与装饰层之间设置支撑层，支撑层固定连接支撑体的不锈钢板，将装饰层190覆盖于支撑层表面，以使装饰层190能够更为灵活的选择各种结构强度的材料，也能够降低电磁线圈110、金属箔120受压损坏的可能。

装置100整体构建为板状，可以为平面板，也可以为曲面、弯折面、锥面等任意形状，具体由需要匹配的室内环境表面确定。应理解，无论装置100表现为何种形状，单位面积的装置100均为上述内容中的层结构。

在装置100的应用过程中，无线充电模块为无线供电模块152供电，无线供电模块152为线圈供电模块151供电，线圈供电模块151驱动电磁线圈110内产生以指定频率交变的电流，从而使电磁线圈110发出指定频率的电磁波，指定频率的电磁波与金属箔120的固有频率相同，金属箔120与指定频率的电磁波共振发热，实现向室内供热。

该装置100可以适用于室内环境多种表面环境，便于单元化集成，有利于减少检修维护的工程量，减少检修维护的时间成本和人力成本。该装置100采用无线供电的方式，设置较为灵活，供电装置与该装置100无需线路连接，进一步方便了该装置100的设置。

第二方面，本申请实施例公开了一种频率共振式供热方法。

该方法包括：

发生变化的电流，以产生指定频率的电磁波；

以金属箔接收该指定频率的电磁波，金属箔的固有频率与该指定频率相同。

依照该方法能够构建本申请实施例第一方面公开的装置100，该方法的一些具体步骤，可依照本申请实施例第一方面公开的内容，为保持说明书的简洁，此处不作赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种频率共振式供热装置，其特征在于，包括：电磁线圈（110）和金属箔（120）和/或金属板；

所述电磁线圈（110）用于发生电磁波，所述电磁波的频率与所述金属箔（120）和/或金属板的固有频率相同；

所述金属箔（120）和/或金属板用于接收所述电磁波。

2.根据权利要求1所述的频率共振式供热装置，其特征在于，所述金属箔（120）和/或金属板整体为呈现为平面式的发热层，所述电磁线圈（110）位于所述发热层一侧，且所述电磁线圈（110）的轴线垂直于所述发热层。

3.根据权利要求2所述的频率共振式供热装置，其特征在于，还包括：热反射层（130）；

所述热反射层（130）整体为平面、平行于所述发热层设置且热反射方向朝向所述发热层，所述电磁线圈（110）位于所述热反射层（130）和所述发热层之间；

优选的，所述供热装置还包括：支撑层（140）；所述支撑层（140）为非金属材质的平面层，所述支撑层（140）平行于所述发热层和热反射层（130）设置；

存在一层所述支撑层（140）位于所述发热层和电磁线圈（110）之间或所述热反射层（130）和电磁线圈（110）之间；

或存在两层支撑层（140）分别位于所述发热层和电磁线圈（110）之间与所述热反射层（130）和电磁线圈（110）之间；

进一步优选的，所述电磁线圈（110）有多个，多个所述电磁线圈（110）分别位于所述发热层一侧的多个位置。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的频率共振式供热装置，其特征在于，还包括：控制电路（150）；

所述控制电路（150）连接所述电磁线圈（110），用于为所述电磁线圈（110）提供变化的电流，以使所述电磁线圈（110）发生电磁波。

5.根据权利要求4中所述的频率共振式供热装置，其特征在于，所述金属箔（120）为铜箔、铝箔或铜铝合金箔；

优选的，所述控制电路（150）包括：

线圈供电模块（151），连接所述电磁线圈（110），用于为所述电磁线圈（110）提供所述变化的电流；

无线供电模块（152），用于接收与其配合的无线充电模块输出的电能，连接所述线圈供电模块，以为所述线圈供电模块供电。

6.一种频率共振式供热方法，其特征在于，包括：

发生变化的电流，以产生指定频率的电磁波；

以金属箔（120）和/或金属板接收所述电磁波，所述金属箔（120）和/或金属板的固有频率与所述指定频率相同。

7.根据权利要求6所述的频率共振式供热方法，其特征在于，所述变化的电流发生于电磁线圈（110）内；

优选的，以所述金属箔（120）和/或金属板形成平面式的发热层，将所述电磁线圈（110）设置于所述发热层一侧，并使所述电磁线圈（110）的轴线垂直于所述发热层；

进一步优选的，构建热反射层（130），所述热反射层（130）整体为平面、平行于所述发热层设置且热反射方向朝向所述发热层，将所述电磁线圈（110）设置于所述发热层和热反射层（130）之间。

8.根据权利要求7所述的频率共振式供热方法，其特征在于，在所述发热层与电磁线圈（110）之间和/或所述热反射层（130）与电磁线圈（110）之间构建支撑层（140）；所述支撑层（140）为非金属材质的平面层，所述支撑层（140）平行于所述发热层和热反射层（130）设置。

9.根据权利要求7或8所述的频率共振式供热方法，其特征在于，所述变化的电流发生于多个电磁线圈（110）中。

10.根据权利要求9所述的频率共振式供热方法，其特征在于，以一个分别连接所述多个电磁线圈（110）的控制电路（150）控制所述多个电磁线圈（110）分别产生所述变化的电流；

优选的，以无线供电的方式为所述控制电路（150）供电。

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