CN115992968A - 一种相变储热式取暖器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种相变储热式取暖器及使用方法，其取暖器包括箱体，所述箱体内悬空安装有相变储热容器，所述相变储热容器与所述箱体内壁之间填充有保温层；所述相变储热容器上端开设有导热槽，所述箱体上安装有可升降的散热块，所述散热块通过升降机构实现升降，所述箱体在所述散热块外侧罩设有护罩；取暖器工作时所述散热块下移并插入至所述导热槽内，进而对室内环境进行供热；取暖器待机不工作时所述散热块的下端脱离出所述导热槽。本发明的取暖器采用熔盐相变材料进行蓄热放热，熔盐相变材料的热容量大，放热时间较为持久，可以在不外接电源线的情况下进行移动供暖使用，通过MCU控制模块进行供暖温度控制。

Description

一种相变储热式取暖器及使用方法

技术领域

本发明涉及取暖器领域，特别是涉及一种相变储热式取暖器及使用方法。

背景技术

取暖器是指用于取暖的设备，传统的取暖器包括有电加热取暖器、燃气取暖器、锅炉取暖器等，大多是不可移动式的，以油汀取暖器为例，工作时其放热时间并不算长，只能一直连着电源线使用，不能随意放置在室内任意位置，然而在不充电始终处于放电发热的状态下，油汀取暖器的发热时间已经优于其它电加热取暖器了。因此目前市面上并没有出现放热时间长的无线可移动式的取暖器(即在不外接电源线的情况下可以进行较长时间发热供暖)。

而熔盐材料是储热相变材料的一种，其具有饱和蒸汽压力低、热容量大、放热时间长、无过冷和相分离、吸热和放热过程近似等温、导热性能和热稳定性好等优点。

因此可以研发一款相变储热式的取暖器，将相变储热放热原理应用至取暖器领域。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的问题是提供一种相变储热式取暖器及使用方法，以克服现有技术中的缺陷。

(二)技术方案

为解决所述技术问题，本发明提供一种相变储热式取暖器及使用方法，取暖器包括箱体，所述箱体内悬空安装有相变储热容器，所述相变储热容器与所述箱体内壁之间填充有保温层；所述相变储热容器上端开设有导热槽，所述箱体上安装有可升降的散热块，所述散热块的数量至少为一个，所述箱体在所述散热块外侧罩设有护罩；取暖器工作时所述散热块的下端下移并插入至所述导热槽内，所述散热块插入至所述导热槽后，所述相变储热容器内的熔盐介质可以将热量传导至所述散热块，进而对室内进行供热；取暖器待机不工作时所述散热块的下端脱离出所述导热槽。

进一步的，所述箱体上安装有用于驱动所述散热块的升降机构，所述升降机构包括安装在所述箱体内的驱动电机、与所述驱动电机连接的驱动齿轮以及与所述驱动齿轮啮合的传动齿条，所述传动齿条连接所述散热块，所述传动齿条竖向设置。

进一步的，所述箱体上安装有导向套，所述传动齿条滑动安装在所述导向套内；所述箱体包括有箱盖，所述导向套固定在所述箱盖上，所述箱盖上设置有用于避让所述散热块的避让孔。

进一步的，所述避让孔或所述导热槽处安装有弹性隔热垫；所述弹性隔热垫对称设置在所述避让孔或所述导热槽上。

进一步的，所述散热块的数量为2个，所述散热块的上端呈波浪形。

进一步的，所述导向套设置有限位腰型槽，所述传动齿条上安装有连接杆，所述连接杆穿过所述限位腰型槽与所述散热块连接。

进一步的，所述箱体上安装有充电口和显示屏；所述相变储热容器内腔呈蜂窝状或者网格状，所述相变储热容器内腔盛装的介质为熔盐相变材料；所述保温层为气凝胶。

进一步的，本技术方案还提供一种相变储热式取暖器的使用方法，基于上述相变储热式取暖器实现，所述箱体内置有MCU控制模块；

取暖器工作时，具体包括如下步骤：步骤S01，打开取暖器开关；步骤S02，输入设定温度T1；步骤S03，散热块发热，所述MCU控制模块控制所述驱动电机工作，驱动所述传动齿条并带动所述散热块向下运动，将所述散热块插入至所述相变储热容器的导热槽内；步骤S04，当室内实时环境温度T3上升到达设定温度T1时，所述驱动电机带动所述散热块向上运动并脱离出所述导热槽；步骤S05，当室内实时环境温度T3下降到第一设定阈值时，所述驱动电机带动散热块下移重新插入至所述导热槽内；步骤S06，循环，重复所述步骤S04和步骤S05；步骤S07，关机；

进一步的，所述散热块的下移量与所述设定温度T1和所述相变储热容器内的熔盐温度T2有关；所述设定温度T1越高，所述驱动电机驱动所述散热块向下运动的下移量越大；所述相变储热容器内的熔盐温度T2越低，所述散热块的下移量越大，均通过所述MCU控制模块进行控制；

其中，取暖器刚发热工作时，室内实时环境温度T3是从初始环境温度T4上升至所述设定温度T1的，所述驱动电机带动所述散热块上移使其脱离出所述相变储热容器；当所述室内实时环境温度T3下降到第一设定阈值时，所述驱动电机带动所述散热块下移插入至所述导热槽内；所述第一设定阈值大于所述初始环境温度T4且小于所述设定温度T1；进一步的，所述第一设定阈值的数值设定为小于所述设定温度T1的数值1-5摄氏度；

所述熔盐温度T2低于第二设定阈值时，所述MCU控制模块输出充电报警信号。

其中，取暖器充电时通过在所述箱体的充电口处接入电源进行充电，对所述相变储热容器内的熔盐介质进行蓄热；关机时所述充电口驱动所述散热块向上复位至初始位置。

(三)有益效果

本发明提供一种相变储热式取暖器及使用方法，与现有技术相比具有如下优点：

1)、取暖器采用熔盐相变材料进行蓄热放热，盛装熔盐材料的相变储热容器内腔采用蜂窝状或者网格状结构，增大内腔与熔盐的接触面积，有效地解决熔盐的热均衡性能，其内部热传导速度快，可以让熔盐相变材料的吸放热循环得到充分利用，有效增大与相变材料的换热面积，使温度分布均匀，提高传热效率，快速高效地进行储热或放热；利用熔盐材料放热时间较长的特点，取暖器在不外接电源线的情况下，单次蓄热完毕后可以移动至任意位置进行放热使用；

2)、通过散热块插入至相变储热容器的导热槽内实现热量的供暖，其散热块上端呈波浪形，提高了散热面积，有助于提高供暖效率；待机使用时散热块向上移动脱离导热槽即可；

3)、通过升降机构实现散热块的升降，具体通过电机和齿轮齿条的啮合运动来实现，散热块向上脱离出导热槽时，通过弹性隔热垫隔绝密封，防止热量发散；

4)、通过MCU控制模块整体控制散热块的下移量，进而达到室内温度控制的目的，当室内实时环境温度T3上升到达设定温度T1时，MCU控制模块控制散热块向上脱离出导热槽；当室内实时环境温度T3下降到第一设定阈值时，MCU控制模块控制散热块下移重新插入至导热槽内。

附图说明

图1为本发明一种相变储热式取暖器的立体图；

图2为本发明一种相变储热式取暖器的爆炸图；

图3为本发明一种相变储热式取暖器半剖后的立体图；

图4为本发明一种相变储热式取暖器图3中A的放大图；

图5为本发明一种相变储热式取暖器箱盖的立体图；

图6为本发明一种相变储热式取暖器的结构示意图；

图7为本发明一种相变储热式取暖器的使用方法的流程框图；

图8为本发明一种相变储热式取暖器工作时的温度示意简图；

图中各个附图标记的对应的部件名称是：1、箱体；2、相变储热容器；3、保温层；4、导热槽；5、散热块；6、护罩；7、驱动电机；8、驱动齿轮；9、传动齿条；10、导向套；11、箱盖；12、避让孔；13、弹性隔热垫；14、限位腰型槽；15、连接杆；16、充电口；17、显示屏。

具体实施方式

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

实施例一：

参阅图1至图6，本发明提供一种相变储热式取暖器，取暖器包括箱体1，箱体1内悬空安装有相变储热容器2，相变储热容器2内腔盛装的介质为熔盐相变材料；相变储热容器2内腔呈蜂窝状或者网格状，便于增加与熔盐的接触面积，有效地解决熔盐的热均衡性能，其内部热传导速度快，可以让熔盐相变材料的吸放热循环得到充分利用，温度分布均匀，提高传热效率，快速高效地进行储热或放热；参阅图6，相变储热容器2与箱体1内壁之间填充有保温层3，本实施例中保温层3为气凝胶，也可以是其它保温材料；相变储热容器2上端开设有导热槽4，通过导热槽4发散热量，箱体1上安装有可升降的散热块5，散热块5的数量至少为一个，箱体1在散热块5外侧罩设有护罩6，护罩6形成有栅格孔与外部环境连通，即相变储热容器2经导热槽4、散热块5输送热量，热空气经栅格孔进入室内环境；取暖器工作时散热块5的下端下移并插入至导热槽4内，散热块5插入至导热槽4后，相变储热容器2内的熔盐介质可以将热量传导至散热块5(进行热交换)，进而对室内进行供热；取暖器待机不工作时散热块5的下端脱离出导热槽4。参阅图1和图2，箱体1底部设置有滚轮；熔盐相变材料具有热容量大、放电时间长、热稳定性好等优点，因此在相变储热容器2蓄热完毕后，其可以进行移动使用，可以移动放置到室内任何位置，实用性高。

散热块5可以是片形，可以是阵列的方形或圆柱形，在本实施例中散热块5呈片形。本实施例中散热块5的数量为2个，散热块5的上端呈波浪形，呈波浪形结构好处在于可以增大散热块5的散热面积，便于对室内环境进行放热。

参阅图3和图4，箱体1上安装有用于驱动散热块5的升降机构，升降机构包括安装在箱体1内的驱动电机7、与驱动电机7连接的驱动齿轮8以及与驱动齿轮8啮合的传动齿条9，传动齿条9连接散热块5，传动齿条9竖向设置。驱动电机7工作时带动驱动齿轮8转动，从而带动传动齿条9进行竖向方向上的上下移动，而散热块5是通过连接杆15与传动齿条9固定连接，因此通过驱动电机7以及齿轮齿条的啮合运动，从而实现散热块5的上升下降运动，散热块5上升并与相变储热容器2的导热槽4脱离时取暖器处于待机状态(取暖器关机时散热块5同样是与导热槽4脱离的)，散热块5下降并插入至导热槽4时，散热块5进行导热，取暖器处于工作放热状态。

参阅图4和图5，箱体1上安装有导向套10，传动齿条9滑动安装在导向套10内；箱体1包括有箱盖11，导向套10固定在箱盖11上，箱盖11上设置有用于避让散热块5的避让孔12。避让孔12或导热槽4处安装有弹性隔热垫13；弹性隔热垫13对称设置在避让孔12或导热槽4上。在本实施例中，参阅图6，弹性隔热垫13是设置在避让孔12处，在散热块5上升脱离出避让孔12时，对称设置的弹性隔热垫13将避让孔12封闭用于隔绝热源；参阅图6，在本实施例中，散热块5脱离出避让孔12时，弹性隔热垫13是同时能够密封住导热槽4的。

参阅图4和图5，导向套10设置有限位腰型槽14；传动齿条9上安装有连接杆15，连接杆15穿过限位腰型槽14与散热块5连接；连接杆15在限位腰型槽14上下运动，通过限位腰型槽14限制传动齿条9以及散热块5的上移和下移行程。

参阅图1，箱体1上安装有充电口16和显示屏17，显示屏17用于显示设定温度T1和室内实时环境温度T3。驱动电机7连接有锂电池，锂电池连接箱体1内的MCU控制模块，在不外加电源线进行放热使用时，通过锂电池对驱动电机7进行供电，控制散热块5的升降；相变储热容器2底部安装有与充电口16连接的石墨烯发热模块(未在图中示出)；石墨烯发热模块可以采用无线电磁充电蓄热(现有技术，并非本专利改进点)，也可以通过充电口16处接入电源进行有线充电蓄热，本实施例主要以充电口16外接电源线进行充电蓄热为主。

本实施例的取暖器，利用熔盐相变材料发热时间较长的原理，将熔盐储热放热原理利用至取暖器设备中，因此相比传统的取暖器而言，其在蓄热后不外接电源线的情况下，尽可能地延长放热时间，在一定程度上实现了无线使用的功能，蓄热完成后可以移动至室内任意位置，不需要过于频繁地加热蓄能。

实施例二：

参阅图7，本实施例提供一种相变储热式取暖器的使用方法，基于实施例一的相变储热式取暖器实现，箱体1内置有MCU控制模块，用于控制驱动电机7带动散热块5升降；

取暖器工作时，包括如下步骤：

步骤S01，打开取暖器开关；

步骤S02，输入设定温度T1；

步骤S03，散热块发热，MCU控制模块控制驱动电机7工作，驱动传动齿条9并带动散热块5向下运动，将散热块5插入至相变储热容器2的导热槽4内；

步骤S04，当室内实时环境温度T3上升到达设定温度T1时，驱动电机7带动散热块5向上运动并脱离出导热槽4；

步骤S05，当室内实时环境温度T3下降到第一设定阈值时，驱动电机7带动散热块5下移重新插入至导热槽4内；

步骤S06，循环，重复所述步骤S04和步骤S05；

步骤S07，关机，MCU控制模块控制驱动电机7带动散热块5向上复位至初始位置。

在步骤S04中，取暖器刚开始供暖工作时，其室内实时环境温度T3是从初始环境温度T4上升至设定温度T1的，第一设定阈值大于初始环境温度T4且小于设定温度T1，在本实施例中，第一设定阈值的数值设定为低于设定温度T1数值1-5摄氏度，优选低于设定温度T1数值2摄氏度。

结合附图7和图8举例：使用时将设定温度T1设定为30摄氏度，此时的第一设定阈值默认设定为28摄氏度，假如室内的初始环境温度T4检测到为5摄氏度；当取暖器工作时，MCU控制模块控制驱动电机7带动散热块5下移插入至导热槽4内，热量经散热块5传递至室内进行供暖，此时的室内实时环境温度T3是从初始环境温度10摄氏度逐步上升，室内实时环境温度T3上升至设定的30摄氏度时，MCU控制模块控制驱动电机7带动散热块5脱离导热槽4；当室内实时环境温度T3回落至第一设定阈值28摄氏度时，MCU控制模块控制散热块5下移重新插入至导热槽4内，通过MCU控制模块控制散热块5的下移量。

其中，散热块5的下移量与设定温度T1和相变储热容器2内的熔盐温度T2有关；设定温度T1越高，驱动电机7驱动散热块5向下运动的下移量越大；相变储热容器2内的熔盐温度T2越低，散热块5的下移量越大，均通过MCU控制模块进行控制；熔盐温度T2低于第二设定阈值时，MCU控制模块输出充电报警信号(此功能主要是用于不外接电源线的场景下使用)，在本实施例中第二设定阈值的数值为40摄氏度(也可以设定为35摄氏度等温度)。散热块5的下移量与室内实时环境温度T3也有关，室内实时环境温度T3越接近设定温度T1，其散热块5的下移量越小。

其中，取暖器充电时通过在箱体1的充电口16处接入电源进行充电，对相变储热容器2内的熔盐介质进行蓄热；关机时充电口16驱动散热块5向上复位至初始位置。

本实施例的MCU控制模块也可以植入定时充电蓄能的功能，在夜晚尤其是在波谷电时间段，通过MCU控制模块智能控制进行充电蓄热。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种相变储热式取暖器，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)内悬空安装有相变储热容器(2)，所述相变储热容器(2)与所述箱体(1)内壁之间填充有保温层(3)；所述相变储热容器(2)上端开设有导热槽(4)，所述箱体(1)上安装有可升降的散热块(5)，所述散热块(5)的数量至少为一个，所述箱体(1)在所述散热块(5)外侧罩设有护罩(6)；取暖器工作时所述散热块(5)的下端下移并插入至所述导热槽(4)内，取暖器待机不工作时所述散热块(5)的下端脱离出所述导热槽(4)。

2.如权利要求1所述的相变储热式取暖器，其特征在于：所述箱体(1)上安装有用于驱动所述散热块(5)的升降机构，所述升降机构包括安装在所述箱体(1)内的驱动电机(7)、与所述驱动电机(7)连接的驱动齿轮(8)以及与所述驱动齿轮(8)啮合的传动齿条(9)，所述传动齿条(9)连接所述散热块(5)，所述传动齿条(9)竖向设置。

3.如权利要求2所述的相变储热式取暖器，其特征在于：所述箱体(1)上安装有导向套(10)，所述传动齿条(9)滑动安装在所述导向套(10)内；所述箱体(1)包括有箱盖(11)，所述导向套(10)固定在所述箱盖(11)上，所述箱盖(11)上设置有用于避让所述散热块(5)的避让孔(12)。

4.如权利要求3所述的相变储热式取暖器，其特征在于：所述避让孔(12)或所述导热槽(4)处安装有弹性隔热垫(13)；所述弹性隔热垫(13)对称设置在所述避让孔(12)或所述导热槽(4)上。

5.如权利要求1所述的相变储热式取暖器，其特征在于：所述散热块(5)的数量为2个，所述散热块(5)的上端呈波浪形。

6.如权利要求3所述的相变储热式取暖器，其特征在于：所述导向套(10)设置有限位腰型槽(14)，所述传动齿条(9)上安装有连接杆(15)，所述连接杆(15)穿过所述限位腰型槽(14)与所述散热块(5)连接。

7.如权利要求4所述的相变储热式取暖器，其特征在于：所述箱体(1)上安装有充电口(16)和显示屏(17)；所述驱动电机(7)连接有锂电池；所述相变储热容器(2)内腔呈蜂窝状或者网格状，所述相变储热容器(2)内腔盛装的介质为熔盐相变材料；所述保温层(3)为气凝胶；所述相变储热容器(2)底部安装有与所述充电口(16)连接的石墨烯发热模块。

8.一种相变储热式取暖器的使用方法，基于权利要求7所述的相变储热式取暖器实现，其特征在于：所述箱体(1)内置有MCU控制模块；取暖器工作时，包括如下步骤：步骤S01，打开取暖器开关；步骤S02，输入设定温度T1；步骤S03，散热块发热，所述MCU控制模块控制所述驱动电机(7)工作，驱动所述传动齿条(9)并带动所述散热块(5)向下运动，将所述散热块(5)插入至所述相变储热容器(2)的导热槽(4)内；步骤S04，当室内实时环境温度T3上升到达设定温度T1时，所述驱动电机(7)带动所述散热块(5)向上运动并脱离出所述导热槽(4)；步骤S05，当室内实时环境温度T3下降到第一设定阈值时，所述驱动电机(7)带动所述散热块(5)下移重新插入至所述导热槽(4)内；步骤S06，循环，重复所述步骤S04和步骤S05；步骤S07，关机。

9.如权利要求8所述的相变储热式取暖器的使用方法，其特征在于：所述散热块(5)的下移量与所述设定温度T1和所述相变储热容器(2)内的熔盐温度T2有关；所述设定温度T1越高，所述驱动电机(7)驱动所述散热块(5)向下运动的下移量越大；所述相变储热容器(2)内的熔盐温度T2越低，所述散热块(5)的下移量越大，均通过所述MCU控制模块进行控制；

所述第一设定阈值的数值设定为小于所述设定温度T1的数值1-5摄氏度；

所述熔盐温度T2低于第二设定阈值时，所述MCU控制模块输出充电报警信号。

10.如权利要求8所述的相变储热式取暖器的使用方法，其特征在于：充电时通过在所述箱体(1)的充电口(16)处接入电源进行充电；关机时所述充电口(16)驱动所述散热块(5)向上复位至初始位置。

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