CN209731609U - 具有纳米稀土发热元件的加热装置及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有纳米稀土发热元件的加热装置及空调器，其中，加热装置，包括基体以及设置在基体上的发热元件，发热元件由纳米稀土发热材料制成。本实用新型的技术方案能够有效地解决现有技术中的液体加热装置的发热量较小，热效率较低，加热效果不佳的问题。

Description

具有纳米稀土发热元件的加热装置及空调器

技术领域

本实用新型涉及冷媒加热技术领域，具体而言，涉及一种具有纳米稀土发热元件的加热装置及空调器。

背景技术

现有技术中，液体加热装置一般主要通过电热片、电热丝、电热管或电热棒等电热元件对液体(例如空调器中的冷媒、热水器中的水等)进行加热。然而，上述电热元件的单位面积的发热量较小，热效率较低，加热效果不佳。如果要保证加热效果，则需要增大电热元件的面积，这就会导致加热装置的整体结构尺寸较大，严重占用空间。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种具有纳米稀土发热元件的加热装置及空调器，以解决现有技术中的液体加热装置的发热量较小，热效率较低，加热效果不佳的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有纳米稀土发热元件的加热装置，包括基体以及设置在基体上的发热元件，发热元件由纳米稀土发热材料制成。

进一步地，基体包裹在待加热部件的外壁上。

进一步地，基体包括柔性膜，发热元件封装于柔性膜内。

进一步地，待加热部件呈管状，柔性膜沿待加热部件的周向方向包裹在待加热部件的外壁上。

进一步地，柔性膜沿待加热部件的轴向方向延伸的两个侧边之间形成缝隙。

进一步地，待加热部件呈管状，基体包括金属管，金属管套设在待加热部件上，发热元件设置在金属管的管壁内部或者设置在金属管的外壁上。

进一步地，发热元件位于金属管的中部。

进一步地，加热装置还包括设置在基体和待加热部件之间的绝缘导热层。

进一步地，绝缘导热层具有粘性，基体通过绝缘导热层与待加热部件粘贴固定。

进一步地，加热装置还包括防护外壳，防护外壳的至少部分罩设在基体和发热元件的外侧。

进一步地，防护外壳的内壁与基体和发热元件之间具有间隙。

进一步地，加热装置还包括夹设在防护外壳的端部和待加热部件之间的密封垫。

进一步地，加热装置还包括供电电路，供电电路与发热元件电连接，供电电路中串接有热熔断体和限温器，热熔断体和限温器靠近发热元件设置以接收发热元件发出的热辐射。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种空调器，包括加热装置，加热装置为上述的加热装置。

进一步地，空调器包括冷媒管路，待加热部件为冷媒管路的一段，加热装置对该段冷媒管路中的冷媒进行加热，或者，待加热部件为冷媒流通管，加热装置包括冷媒流通管，冷媒流通管接入空调器的冷媒管路，加热装置对流经冷媒流通管的冷媒进行加热。

进一步地，空调器包括压缩机、室外换热器以及节流装置，加热装置位于节流装置与室外换热器之间或者位于压缩机的吸气口处。

应用本实用新型的技术方案，该加热装置包括基体以及设置在基体上的发热元件，发热元件由纳米稀土发热材料制成。上述纳米稀土发热材料具有热辐射系数高、电阻变化小的优点，由纳米稀土发热材料制成的发热元件的单位面积发热量远比现有的电热片、电热丝等电热元件的发热量高，热效率高，能够实现较小的体积单元达到更好的加热效果，并且成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型的实施例一的加热装置的发热元件、柔性膜、引出线及导电热膜的结构示意图；

图2是图1的加热装置与冷媒管路配合时的结构示意图；以及

图3是本实用新型的实施例二的加热装置的结构示意图。

附图标记说明：

10、发热元件；20、柔性膜；30、金属管；40、绝缘导热层；50、防护外壳；51、第一壳体；52、第二壳体；53、连接凸耳；60、密封垫；70、冷媒管路；80、冷媒流通管；90、引出线；100、导电热膜；200、连接螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，实施例一的加热装置用于对空调器中的冷媒进行加热。上述加热装置包括基体以及设置在基体上的发热元件10。发热元件10由纳米稀土发热材料制成。

应用本实施例的加热装置，该加热装置包括基体以及设置在基体上的发热元件10，发热元件10由纳米稀土发热材料制成。上述纳米稀土发热材料具有热辐射系数高、电阻变化小的优点，由纳米稀土发热材料制成的发热元件10的单位面积发热量远比现有的电热片、电热丝等电热元件的发热量高，热效率高，能够实现较小的体积单元达到更好的加热效果，并且成本低廉。

需要说明的是，在本实施例中，加热装置用于对空调器中的冷媒进行加热。当然，在其他实施方式中，加热装置也可以为其他设备中的液体进行加热，例如，对热水器中的水进行加热。

如图1和图2所示，在实施例一的加热装置中，基体包裹在待加热部件的外壁上，这样可以使基体、发热元件10与待加热部件整体接触，相比于现有的电热片、电热丝等加热方式，其热传导更为直接地辐射到待加热部件内，加热更加快速、均匀。当然，基体与待加热部件的配合方式不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，加热装置的基体也可以仅部分与待加热部件接触传热。

如图1和图2所示，在实施例一的加热装置中，待加热部件为空调器本身的冷媒管路70(多为铜管)的一段。加热装置对该段冷媒管路70中的冷媒进行加热。基体包括柔性膜20，发热元件10封装于柔性膜20内，柔性膜20能够与待加热部件的外壁紧密贴合，装配更加方便，加热更加快速、均匀。其中，纳米稀土发热材料可以为铬酸斓、氧化锆、二硅化钼等稀土发热材料，通过烧结工艺将上述纳米稀土发热材料的浆料烧结为薄片式的发热元件10，并将该发热元件10封装于柔性膜20中。柔性膜20为耐高压、耐高温且绝缘的材料组成，例如，高密度聚酯乙烯、氯丁橡胶、塑化聚烯烃等。上述由纳米稀土发热材料制成的发热元件10的功率一般在100W～1000W之间。如图1所示，在本实施例中，发热元件10的形状呈条状，并在柔性膜20中呈蛇形布置，这样可以在节省发热元件10的材料的同时保证加热效果。当然，发热元件10的布置方式不限于此，在其他实施方式中，可以将稀土发热材料均匀涂覆在柔性膜中形成发热元件。

如图1和图2所示，在实施例一的加热装置中，柔性膜20沿冷媒管路70的周向方向包裹在冷媒管路70的外壁上，这样更加便于布置，并且柔性膜20与冷媒管路70能够较为紧密地接触，加热效果更好。其中，柔性膜20的一面具有固定胶，固定胶为具有粘贴效果且高导热的硅胶类材料，这样可以使柔性膜20围绕冷媒管路70所需加热的区域表面进行粘贴，操作更加方便。在本实施例中，柔性膜20沿冷媒管路70的轴向方向延伸的两个侧边之间形成缝隙，也就是说，柔性膜20展开之后的宽度小于冷媒管路70的圆周长，这样可以避免柔性膜20的上述两个侧边重合导致发热叠加，从而保证加热均匀性。优选地，上述缝隙沿冷媒管路70周向方向的尺寸(即柔性膜20展开之后的宽度与冷媒管路70的圆周长之差)一般小于1mm～5mm。

需要说明的是，本实施例的待加热部件为空调器本身的冷媒管路70的一段，当然，在其他实施方式中，待加热部件可以为其他形式的结构，其可以呈管状，也可以为其它形状。

如图2所示，在实施例一的加热装置中，加热装置还包括防护外壳50。防护外壳50的至少部分罩设在基体和发热元件10的外侧。上述防护外壳50能够对基体和发热元件10进行密封防护，保证发热元件10干烧时不会产生火灾隐患，更加安全可靠。此外，防护外壳50的内壁与基体和发热元件10之间具有间隙，这样可以使发热元件10产生的热量不会过多地通过防护外壳50辐射到外部空气中，从而保证防护外壳50外围的空气辐射温度较低不会影响到其它零件。

具体地，防护外壳50为沿冷媒管路70长度方向延伸的可开合结构，其包括第一壳体51和第二壳体52。第一壳体51和第二壳体52的一侧通过插栓结构铰接，第一壳体51和第二壳体52的另一侧均设置有连接凸耳53，该连接凸耳53上具有通孔。当第一壳体51和第二壳体52扣合后，各连接凸耳53上的各通孔对齐，可以通过螺钉将合起的第一壳体51和第二壳体52通过螺钉上紧。第一壳体51和第二壳体52扣合后两者之间形成一个腔体，该腔体可以全部包裹基体和发热元件10的粘贴区域，发热元件10与防护外壳50的内壁具有一定间隙。当第一壳体51和第二壳体52扣合之后，其上下两端形成的通孔的半径与冷媒管路70的半径相同，便于防护外壳50与冷媒管路70的夹紧密封。加热装置还包括夹设在防护外壳50的该部分端部和冷媒管路70之间的密封垫60，该密封垫60为阻燃橡胶垫，其作用是为了更好地使防护外壳50与冷媒管路70夹紧。

需要说明的是，本实施例的防护外壳50为金属防护外壳，当然，防护外壳50的材料不限于此，在其他实施方式中，防护外壳可以为其他的耐高温、阻燃材料。

如图1和图2所示，在实施例一的加热装置中，柔性膜20内部的发热元件10与引出线90电连接，两者的连接点通过导电热膜100实现密封。加热装置还包括供电电路，供电电路与发热元件10通过引出线90实现电连接。供电电路中串接有热熔断体和限温器，热熔断体和限温器靠近发热元件10设置以接收发热元件10发出的热辐射。在本实施例中，热熔断体和限温器安装在防护外壳50内部。当出现失效(如干烧)情况时，通过接受到过高的热辐射从而使限温器保护、热熔断体熔断，进而断开供电电路不会造成更进一步的事故。

如图2所示，本实施例的加热装置直接安装在空调器原有的冷媒管路70上，具体地，将加热装置的防护外壳50卡在需要加热的冷媒管路70上，并使柔性膜20粘贴在所需加热的冷媒管路70的区域即可，安装使用更加方便。

如图3所示，实施例二的加热装置与实施例一的区别在于，待加热部件为冷媒流通管80，基体包括金属管30。金属管30套设在冷媒流通管80上，发热元件10设置在金属管30的外壁上。具体地，冷媒流通管80为铜管，金属管30为铝管。冷媒流通管80的上下两端为喇叭口，且两端套有连接螺母200，用于与空调器的冷媒管路连接形成冷媒的整体流通。也就是说，此时，待加热部件(冷媒流通管80)属于加热装置的一部分。发热元件10是将纳米稀土发热材料均匀涂覆、烧结在铝管的外壁上，涂覆后的纳米稀土发热材料是直接与铝管接触的。需要说明的是，现有工艺暂无法很好地实现在铜管中进行纳米稀土发热材料的烧结，因此，将纳米稀土发热材料烧结在铝管上，通过铝管传热给铜管，进而对铜管内的冷媒进行加热。需要说明的是，发热元件10不限于设置在金属管30的外壁上，在其他实施方式中，发热元件也可以设置在金属管的管壁内部。

如图3所示，在实施例二的加热装置中，发热元件10位于金属管30的中部。也就是说，金属管30的长度比发热元件10的长度更长，发热元件10粘贴或固定于金属管30的中间位置，这样可以保证上下热传导更均匀。

如图3所示，在实施例二的加热装置中，加热装置还包括设置在金属管30和冷媒流通管80之间的绝缘导热层40。具体地，金属管30和冷媒流通管80之间的空间内填充有导热材料或导热胶，从而形成绝缘导热层40。其中，导热材料可为具有高绝缘、高导热性能的树脂类聚合物，厚度在0.2mm～3mm范围区间，这样利于热传导且不容易有较多的热损失。导热胶主要选用高分子导热矽胶片，其基材可为硅胶或聚酰亚胺，参杂具有导电、绝缘的材料，如铍氧化物，硼氮化物等，对于平滑的金属具有一定的粘性，起到固定缓冲作用，并可起到导热作用。上述导热胶还可起到绝缘作用，更为安全，不至于击穿漏电至接地的空调管路中。在本实施例中，绝缘导热层40是通过导热胶形成的，也就是说，绝缘导热层40具有粘性，基体通过绝缘导热层40与待加热部件粘贴固定。

需要说明的是，在其他实施方式中，即使基体为其他形式的基体，待加热部件为其他形式的待加热部件，也可以在基体和待加热部件之间的绝缘导热层，从而增加导热性能。此外，在本实施例中，金属管30和发热元件10的外侧也设置有防护外壳，其具体为一层薄膜密封防护(图中未示出)。当然，在其他实施方式中，也可以在金属管和发热元件的外侧设置与实施例一中的防护外壳结构相同的防护外壳。

普通热泵空调制热在低温环境下运行时，外机可能出现结霜情况，所以需要对外机进行除霜。而现有空调使用的除霜方式主要有制冷循环除霜和热气除霜两种。热气除霜是将压缩机的高温冷媒进入室外换热器进行除霜，制冷循环除霜是通过四通换向阀使系统由制热循环切换到制冷循环除霜。但是，这两种除霜方式在除霜过程中均无法对室内提供热量，从而房间内温度将逐渐下降，影响房间的舒适性，且制冷循环除霜时，室内换热器作为蒸发器，还会吸收室内的热量，影响用户的舒适体验。

本申请还提供了一种空调器，根据本申请的空调器的实施例一包括加热装置，加热装置为上述的实施例一的加热装置。空调器包括冷媒管路70，待加热部件为冷媒管路70的一段，加热装置对该段冷媒管路70中的冷媒进行加热。空调器包括室外换热器和节流装置，加热装置位于节流装置与室外换热器之间的冷媒管路70上。上述结构能够实现不换向快速化霜：加热装置串联设置在节流装置和室外换热器之间的冷媒管路70上，能对冷媒管路70中的冷媒进行加热，使得热泵空调系统需要化霜时能够对室外换热器进行快速化霜。

本申请的空调器的实施例二与实施例一的区别在于，加热装置为上述的实施例二的加热装置。待加热部件为冷媒流通管80，加热装置包括冷媒流通管80，冷媒流通管80通过连接螺母200接入空调器的冷媒管路，加热装置对流经冷媒流通管80的冷媒进行加热。

本申请的空调器的实施例三与实施例一的区别在于，空调器包括压缩机，加热装置位于压缩机的吸气口处，这样可以实现提高低温制热能力：加热装置串接在空调室外机压缩机吸气口的管路中，用于对进入压缩机的冷媒进行加热，提高吸气冷媒温度进而提高压缩机热泵制热输出的温度，实现低温高效制热。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

当然，以上是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种具有纳米稀土发热元件的加热装置，其特征在于，包括基体以及设置在所述基体上的发热元件(10)，所述发热元件(10)由纳米稀土发热材料制成。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述基体包裹在待加热部件的外壁上。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述基体包括柔性膜(20)，所述发热元件(10)封装于所述柔性膜(20)内。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述待加热部件呈管状，所述柔性膜(20)沿所述待加热部件的周向方向包裹在所述待加热部件的外壁上。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述柔性膜(20)沿所述待加热部件的轴向方向延伸的两个侧边之间形成缝隙。

6.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述待加热部件呈管状，所述基体包括金属管(30)，所述金属管(30)套设在所述待加热部件上，所述发热元件(10)设置在所述金属管(30)的管壁内部或者设置在所述金属管(30)的外壁上。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述发热元件(10)位于所述金属管(30)的中部。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括设置在所述基体和所述待加热部件之间的绝缘导热层(40)。

9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，所述绝缘导热层(40)具有粘性，所述基体通过所述绝缘导热层(40)与所述待加热部件粘贴固定。

10.根据权利要求2至7中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括防护外壳(50)，所述防护外壳(50)的至少部分罩设在所述基体和所述发热元件(10)的外侧。

11.根据权利要求10所述的加热装置，其特征在于，所述防护外壳(50)的内壁与所述基体和所述发热元件(10)之间具有间隙。

12.根据权利要求10所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括夹设在所述防护外壳(50)的端部和所述待加热部件之间的密封垫(60)。

13.根据权利要求1至7中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括供电电路，所述供电电路与所述发热元件(10)电连接，所述供电电路中串接有热熔断体和限温器，所述热熔断体和所述限温器靠近所述发热元件(10)设置以接收所述发热元件(10)发出的热辐射。

14.一种空调器，包括加热装置，其特征在于，所述加热装置为权利要求1至13中任一项所述的加热装置。

15.根据权利要求14所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括冷媒管路(70)，待加热部件为所述冷媒管路(70)的一段，所述加热装置对该段冷媒管路(70)中的冷媒进行加热，或者，待加热部件为冷媒流通管(80)，所述加热装置包括所述冷媒流通管(80)，所述冷媒流通管(80)接入所述空调器的冷媒管路(70)，所述加热装置对流经所述冷媒流通管(80)的冷媒进行加热。

16.根据权利要求14所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括压缩机、室外换热器以及节流装置，所述加热装置位于所述节流装置与所述室外换热器之间或者位于所述压缩机的吸气口处。