CN2586916Y - 热管双相变智能型电暖器 - Google Patents

Abstract

一种热管双相变智能型电暖器，它是一种智能化调节室内空气温度、湿度、净化空气的取暖器。在散热罩内装有两个电加热热管，管内装有绝缘工质。AC220V由电极输送到电加热热管，温度升至80℃～400℃，绝缘工质在真空状态实现第一次相变。其热量传递给管上设置的散热片，经散热罩顶部的通气口，使散热片和导流罩形成对流散热，调节室内空气温度。为了防止电加热热管干烧，在两个电加热管的中间设有水微粒子加湿器，使雾状水粒子喷淋在散热片上形成蒸发，实现第二次相变，迅速加快电热热管的工质冷凝，防止电加热热管干烧，提高散热量。根据人们最佳居住环境，由中央控制器发出指令控制，调节室内空气温度、湿度、负离子的含量，营造出舒适的空间环境。

Description

热管双相变智能型电暖器

技术领域

本实用新型涉及的是一种热管双相变智能型电暖器，它是一种智能化调节室内空气的温度、湿度、净化空气的电加热取暖器。

技术背景

在冬季，大多数北方地区的家庭，采用电加热取暖器进行取暖。因为它干净卫生，使用方便。该取暖器通过AC220V、50HZ电源给电加热棒通电，利用热管放出的热量由散热片散热，调节室内空气温度。这种热管释放的热量有限，效率低。尤其是这种取暖，会使室内空气变的干燥。干燥的空气可使尘埃和有害物质升腾、挥发，使人们出现眼喉刺激、鼻塞头痛、恶心、胸闷乏力、皮肤干燥、嗜睡烦燥等，这在医学上统称为“病态建筑综合症”。为改变现状，人们一直在寻求一种能够营造室内良好环境品质的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热管双相变智能型电暖器，它通过电加热热管内的工质相变，高效率的传递给散热片。为了防止热管干烧，在散热片上形成水雾蒸发相变，即“双相变”可使电暖器的散热量大大提高。

本实用新型的另一个目的是按人们环境的需要，进行智能化地调节室内空气温度、湿度、净化空气，营造室内良好的环境品质。

本实用新型是这样实现的，一种热管双相变智能型电暖器，包括有散热罩，其特征在于，在散热罩内上、下位置装有平行的电加热热管。电加热热管的外径上过盈配合有若干平行排列的散热片，每散热片之间保持有一定的空间。在两个电加热热管的中间设置有水微粒子加湿器，并且在散热罩底部还设有负离子发生装置。

在散热罩上还有温度传感器和环境湿度传感器。

所述的散热罩四周由钢板围成封闭型方形体，底部敞开，顶部为半圆型或其它形状。散热罩的顶部开有通气口，通气口的下部安装有活动保温门，活动保温门由支撑板连接在门轴上，门轴上有传动啮合齿轮，由同步电机控制其旋转角度，活动保温门的开启大小受中央控制器控制。

所述的水微粒子加湿器两端装有水箱，水箱固定在散热罩壁的内侧或外侧。两水箱中间连接有导雾管。在导雾管的上、下壁上开有导雾喷射孔，导雾喷射孔的开设角度，始终保持在使水雾喷射在散热片并浸润于散热片的外表面上。水箱内装有换能器及高、低水位检测装置，水箱连接有超声波发生器，水微粒子加湿器的工作状态由中央控制器控制的。

所述的负离子发生装置是由高频电源、由电极针形成的梳状电极和条状电极板组成。梳状电极通过支撑块和固定螺栓固定在散热罩的内壁上。条状电极板为多条矩形栅状极板，电极板通过陶瓷绝缘体固定在散热罩的两侧壁内。梳状电极与条状电极板通过导线连接在高频电源并且使梳状电极与条状电极板保持5-30毫米的距离。

由于本实用新型采用的是高效率导热性强的热管，热管内的绝缘工质在真空状态下迅速汽化实现第一次相变，致使散热片堆积大量的热量不能及时散发，但靠散热片和导流罩形成的对流散热是不够的，这就造成能源浪费、又易使热管出现干烧现象。为解决上述问题，在电暖器内又增加了超声加湿装置(或等焓加湿)，将雾状微粒子水均匀的散发在散热片表面上，使其产生第二次相变，故成为“双相变”。它有效的克服电加热热管的干烧现象；同时，由于散热片表面遇有水雾即蒸发相变，又使散热器所散发的热量大大提高。

温度传感器、环境湿度传感器、高、低水位检测的工作状态以及活动保温门的旋转均由中央控制器控制的。中央控制器是由多种功能的模块所组成的微处理系统。温度传感器、环境湿度传感器、和高、低水位检测等信号经放大电路输入到中央控制器内，根据人们最佳居住环境需要，对温度、湿度、负离子的空间含量进行设定，由中央控制器发出指令进行控制，使室内营造出良好的空间环境，使散热、增湿及负离子之间的复合效果，散热效果达到最佳状态，节约能源、净化室内环境。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为电加热热管的剖结构视图。

图4为图1的I局部放大视图。

图5为图2的II局部放大视图

图6为中央控制器的电路原理图。

其中1，高频电源、2，高频电源固定螺、3，高频电源正输出端、4，梳状电极支撑块、5，梳状电极支撑块固定螺栓、6，正极固定角铁、7，正极绝缘连接板固定螺栓、8，正极连接绝缘板、9，正极绝缘板连接螺栓、10，正极板电源输入控制开关、11，电加热热管、12，水箱固定螺栓、13，水箱、14，导雾管、15，散热片、16，温度传感器信号线、17，温度传感器固定螺栓、18，温度传感器、19，保温门固定套、20，活动保温门固定螺栓、21，活动保温门支撑板、22，活动保温门、23，活动保温门传动齿轮、24，同步电机输出轴、25，同步电机、26，同步电机控制线、27，同步电机固定螺栓、28，中央控制器控制总线、29，低水位检测极板、30，水位检测信号输出线、31，公共电极(-)、32，高水位检测极板、33，超声换能器、34，配重浮漂体、35，超声换能器控制线、36，超声波发生器、37，超声波发生器固定螺栓、38，负离子发生器正电极、39，水雾、40，相变载体、41，散热罩、42，散热罩通气口、43，中央控制器、44，中央控制器固定螺栓、45，中央控制器控制总线、46，放电针、47，放电器固定螺栓、48，电极固定角钢、49，角钢固定螺栓、50，电极绝缘连接板、51，角钢形滑道、52，电极固定螺栓、53，外壳侧板除尘通口、54，导雾管喷射孔、55，环境湿度传感器、60，金属铜管、61，电加热棒、62，微孔吸收元件、63绝缘工质、64，螺母、65，绝缘导套、66，管堵、67，密封橡胶、68，电极、69，支承架。

实施例说明

一种热管双相变智能型电暖器，包括有散热罩41，在散热罩41内的上、下位置装有平行的电加热管11。电加热管11的外径上过盈配合有若干平行排列的散热片15，散热片15为长方形不锈钢片或其他合金材料，每散热片之间保持有一定的空间。在两个电加热管11的中间设置有水微粒子加湿器，在散热罩底部还设有负离子发生装置。

电加热管11由金属铜管60和铜管中心处装有电加热棒61构成。金属铜管60与电加热棒61之间还装有微孔吸收元件62和绝缘工质63(选用硅油)。为了防止电加热管11出现干烧现象，在金属铜管60上设置有温度传感器18。为使绝缘工质63能在真空条件下迅速汽化，在电加热管11的两端设有电源加固螺母64、绝缘导套65和管堵66，并由密封橡胶67将其密封。电极68与电加热棒61联为一体。电加热管由11由支承架69固定在散热罩壁。AC220V经左侧电极68输送到电加热管11发出热量，传递给散热片15，此电加热管11实现第一次相变。经散热罩41顶部的散热通气口42，调节室内空气温度。

其相变原理如下：

AC220V由左侧电极68输送到电加热管11时，温度升至80℃～400℃，此时绝缘工质63在真空状态下迅速汽化循环到金属铜管60内表面并快速冷凝，冷凝后即可还原为液体，被微吸附体元件62吸收，然后再将液体迅速汽化，如此重复。以较小的加热面积能够得到大面积散热，使散热量比单纯电热元件加热提高几个数量级，解决了热量堆积能源浪费问题。

为了更好的将第一次相变传导的高温充分散发，防止电加热管11干烧，在铜管60的外表面安装的散热片15和导流罩41形成对流散热。目的在于高效率地散发热量，同时也防止电加热热管干烧。

由于金属铜管60内部加热工质油的迅速汽化，使热量堆积在金属铜管内表壁，依靠散热片和导流罩形成的对流散热是远远不够的。否则，就要造成电加热管干烧，甚至使电加热管永久性烧损。

为了解决电加热热管干烧问题，本实用新型在两个电加热管11之间增加了超声波水微粒子加湿器。由其产生的雾状水粒子喷淋在散热片15上，使其迅速蒸发，此时进行第二次相变(空气侧相变)。该相变过程使电加热热管11加快迅速冷凝，促使散热量进一步提高，同时保证了电加热热管不被烧坏。

相变后的散热量由下列公式表达；

根据换热系数公式：

式中α内为水侧换热系数1000～10000W/.

。

    α外为空气侧换热系数5～12W/

。

    λ为管壁导热系数W/M.℃。

    δ为管壁厚度m.

    1/α内＝0.001℃/W。

    1/α外＝0.1～0.2/℃/W。

    1/α外远大于1/α内。

K值受α外的影响最大，因此提高K值的关键在于改变空气侧换热系数。

超升加湿的目的在于提高1/α外值，以获得更高的散热效率，更有效的防止了电加热热管干烧。

当加湿器在加湿过程中，环境湿度达到设定湿度时，加湿器停止工作，此时电加热管11还再继续加热。为了更好的保护电加热管11不被干烧，由金属铜管60上设置的温度传感器18，将提供温度变化电信号输送给中央控制器43，经判断处理后，降低电加热棒61的电流，防止电加热热管的于烧。

在散热罩41的四周由钢板围成封闭型方形体，底部敞开，顶部为半圆型或其它形状。在散热罩的顶部开有通气口42，通气口42的下部安装有活动保温门22，活动保温门的左侧通过支撑板21和保温门固定套19及固定螺栓20连接在散热罩41上。活动保温门22的右侧由支撑板21连接在门轴上，门轴上有啮合的齿轮传动23，它由同步电动机25经输出轴24控制门的旋转角度，电动机25由中央控制器43控制。

在散热罩41上设有温度传感器18和环境湿度传感器55。

在两个电加热管11的中间设有水微粒子加湿器。水微粒子加湿器的两端设有水箱13，两水箱13中间连接有导雾管14，水箱13与导雾管14采用螺纹封闭连接的。在导雾管14的上、下壁上开有导雾喷射孔54，导雾喷射孔54的开设角度，始终保持使水雾39喷射在散热片15并浸润于散热片15的外表面上。在水箱13内装有换能器33及高水位检测装置32、低水位检测装置29，水箱13连接有超声波发生器36。水微粒子加湿器工作状态受中央控制器43的控制。当超声波信号发生器36震荡信号经功率放大器放大后，经控制导线35送至超声波换能器33，将电能转换成机械能产生超声频率机械震动使水表面形成水雾并形成水雾压力，在水雾压力的作用下流经导雾管14内，由上、下水雾喷射孔54覆盖到散热片15表面，使散热片15空气侧发生蒸发形成相变(第二次相变)，散热使之成为相变热量载体40，在对室内进行散热的同时，还对室内实现增湿效果。

水箱13内设有的高水位检测装置32及低水位检测装置29，用于测定和监控水箱的水位，始终保持水箱内有充足的水。水箱内的水是经处理过的软水，以保持水雾不含杂质。

在散热罩41底部还设有负离子发生装置。负离子发生装置是由高频电源1、电极针46形成的梳状电极45和条状电极板38组成。条状电极板38为多条矩形栅状极板。条状电极板38通过陶瓷绝缘体50固定在角钢48上，角钢48通过角钢固定螺栓49及角钢滑道51，由电极固定螺栓52固定在散热罩41的两侧壁上。

梳状电极45与条状电极板38通过导线连接有高频电源1。高频电源1产生的3KV至20KV高频电压经导线正极送至条状电极板38，负极接至梳状电极45，条状电极38与梳状电极的针状电极46之间保持5至30毫米的距离，这样形成高压电场，电子堆积在针状电极46的尖端发射到另一电极板产生负离子。

高频电压使空气电离而产生活性氧O₃和负离子风，向上喷射，从而使室内空气加速进入散热器的下部，增强对流效果；既提高了对流散热器的散热功能，又使室内空间含有人体内不可缺少的自由基负离子，清新了室内空气，还具防止和治疗上呼吸道疾病及皮肤病，具有环保、保健的效果。在提高散热量的同时，还可对室内空间予以增湿，并且还具有降尘作用。

直流高频电场使空气电离产生负离子风，在由散热罩内向上喷射时，使散热器形成强制对流，在加速热空气升腾的同时，罩内形成较强的负压，从而加速了冷空气的吸入和能量的热交换。在吸入冷空气的同时，也将一些尘埃等有害物质吸入罩内。由于负离子发生装置产生较强静电，使流动空气带来的尘埃被梳状电极吸附，既除掉了空间的有害尘土，又避免了普通散热器的尘土附着于散热片上，形成热阻而影响其传热性能。活性氧具有较强的杀菌、消除室内装修所产生的有害物质、异味等。由负离子而转换生成的纯氧又大量增加，并且负离子、活性氧和水雾结合后生成负离子水、活性氧水，对人的呼吸道、皮肤等均有保健作用，净化和改善了室内的空气清净度及含氧量，从而营造出一个室内自然、舒适的小气候。

在散热器散热的同时，受热的湿蒸汽从散热罩的通风口涌出并和空气形成对流湿润空气，它和负离子、活性氧O₃结合成负离子水和空气中的镁、钙、氧化成氧化镁、氧化钙。在对流动力作用下，吸附于电极板上，既净化了空气清除尘土，又避免了尘土附着于散热片上形成热阻，影响散热效果。吸附在电极板上的尘土，可以通过角钢滑道51定期抽出清除。

本实用新型在导流罩内或罩外设有温度传感器及环境湿度传感器，将温度传感器、环境湿度传感器以及高、低水位检测装置等信号经放大电路输入到中央控制器43，中央控制器是由多种功能的模块所组成的，见图6的电路原理图。

根据人们最佳居住环境，对温度、湿度、负离子的空间含量进行设定，由中央控制器的CPU系统发出指令，通过各种控制操纵开关56进行控制，同时经过七段解码器显示在各种仪表上，使人们直观地观测到室内的温度、湿度以及负离子的空间含量，营造出室内良好的空间及舒适的环境，实现智能化。中央控制器还可进行人工遥控自行设定。

这种人工小气候的营造，避免了室内换风造成的能源浪费及二次污染；中央控制器中的CPU系统还可控制散热罩内的活动保温门的开启，以便在供热热媒温度降低时，保持热压差，克服低温供热状态下对流效果降低而散热功能降低的现象，并控制散热器的散热量多少，既方便又节能，并充分发挥散热、增湿及负离子活性氧O₃(活性氧O₃发生量限定在MAX 0.2mg/m³)之间的复合效果，使散热效果达到最佳状态，节约能源。

Claims (8)

1、一种热管双相变智能型电暖器，包括有散热罩，其特征在于，在散热罩内上、下位置装有平行的电加热管，电加热管的外径上过盈配合有平行排列的散热片，每散热片之间保持有一定的空间；在两个电加热管的中间还设有水微粒子加湿器，散热罩底部还设有负离子发生装置。

2、根据权利要求1所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于电加热热管由金属铜管以及在管中心装有电加热棒构成，金属管与电加热棒之间装有微孔吸收元件和绝缘工质，金属管上还设置有温度传感器；在电加热管的两端设置电源加固螺母、绝缘导套和管堵，并由密封橡胶将其密封，电极与电加热棒联为一体，电加热管由支承架固定。

3、根据权利要求1所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于散热罩的四周由钢板围成封闭型方形体，底部敞开，顶部为半圆型，散热罩的顶部开有通气口，通气口的下部安装有活动保温门，活动保温门由支撑板连接在门轴上，门轴上有传动啮合齿轮，由同步电机控制其旋转角度，活动保温门的开启大小由中央控制器控制。

4、根据权利要求1所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于水微粒子加湿器两端装有水箱，水箱固定在散热罩壁的内侧或外侧，两水箱中间连接有导雾管，在导雾管的上、下壁上开有导雾喷射孔，导雾喷射孔的开设角度，始终保持在使水雾喷射在散热片并浸润于散热片的外表面上。

5、根据权利要求4所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于水箱内装有换能器及高、低水位检测装置，水箱连接有超声波发生器。

6、根据权利要求1所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于负离子发生装置是由高频电源、由电极针形成的梳状电极和条状电极板组成，条状电极板为多条矩形栅状极板，条状电极板通过陶瓷绝缘体固定在散热罩的侧壁上，梳状电极与条状电极板通过导线连接在高频电源并且使梳状电极与条状电极板保持5-30毫米距离。

7、根据权利要求1所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于在散热罩上还有温度传感器和环境湿度传感器。

8、根据权利要求1所述的热管双相变智能型电暖器，其特征在于散热片为不锈钢片或合金材料。

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