CZ29841U1 - Elektrický konvektor - Google Patents

Description

Elektrický konvektor

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 29841 UI

Elektrický konvektor

Oblast techniky

Řešení se týká elektrotechniky, konkrétně elektrických konvektivních ohřívačů pro domácnosti a kancelářské budovy.

Dosavadní stav techniky

Elektrické konvektory našly široké uplatnění vzhledem k tomu, že neochuzují vzduch o kyslík, jsou bezpečné pro používání včetně toho, že fungují při nízké teplotě topného tělesa, které brání příliš silnému ohřevu konvektoru nastaveného dokonce i na nejvyšší výkon, maximální povrchová teplota korpusu je v rozmezí od 60 do 90 °C. Kromě toho, elektrické konvektivní ohřívače ίο jsou jednoduché pro montáž i používání, vzhledem k tomu, že pro jejich instalace se nevyžaduje zásah do stávajících inženýrských sítí.

V současné době se ve světě vyrábějí modely elektrických konvektorů, u kterých je teplotní senzor instalován ve spodní části korpusu na pravé nebo levé straně pod topným tělesem nebo v dolní části korpusu při nasávání vzduchu hubicí nebo v horní části korpusu v řídicí jednotce 15 konvektorů na pravé nebo na levé straně.

Zejména je známý ohřívač, který obsahuje korpus, uvnitř kterého je ohřívací jednotka umístěná v plášti a izolovaná od korpusu, blok přívodu vzduchu, měnič stejnosměrného napětí palubní elektrické sítě na střídavé elektrické napětí asynchronního motoru, sériově zapojené teplotní senzory systému ochrany. Topná jednotka je vyrobena z řady topných článků elektricky 20 spojených, které jsou připevněné přes izolátory na držácích. Blok přívodu vzduchu je vyroben jako asynchronní elektromotor, který je připojen k hnacímu kolu a generátoru proudu vzduchu. Teplotní senzory jsou umístěny uvnitř pláště topného bloku ze strany jednotky přívodu vzduchu. V jedné ze stěn korpusu jsou vytvořeny vstupy vysokého a nízkého napětí (patent RU 2343364, 2009).

Také je známý konvektivní elektrický ohřívač, který obsahuje korpus s vertikálně orientovaným předním a zadním panelem, přičemž na spodní straně korpusu se nacházejí mřížky pro přívod vzduchu a v horní části korpusu mřížky pro vypouštění vzduchu, topné těleso umístěné tak, aby umožňovalo interakci s proudem vzduchu ve spodní části korpusu nad mřížkami pro přívod vzduchu a ionizátor vzduchu umístěný nad topným tělesem a též řídící jednotku, bezpečnostní 30 termostat, tepelnou pojistku, teplotní senzor, který je umístěn v řídicí jednotce (patent RU 93943, 2010). Také je známé elektrické zařízení pro ohřev místností ve formě elektrického ohřívače, který obsahuje korpus se vstupními a výstupními otvory pro vzduch, které jsou umístěny na opačných koncích korpusu, ventilátor a elektrické topné prvky umístěné uvnitř korpusu a elektricky spojené s řídicí jednotkou namontovanou na vnější straně korpusu. Elektrický ohřívač ob35 sáhuje zařízení na kontrolu vlhkosti a teploty instalované na korpusu a elektricky připojené s řídící jednotkou elektrického ohřívače patent RU 124 773, 2013). Všechny výše uváděné konvektivní elektrické ohřívače neumožňují teplotnímu senzoru přesně určit teplotu v daných prostorách, vzhledem k tomu, že teplotní senzor, ve všech výše uvedených variantách svého umístění, se nachází v těsné blízkosti topného tělesa, jakož i uvnitř konvektivního proudění, počítaje v to 40 též řídící jednotku.

V současné době všechny teplotní senzory od všech výrobců elektrických konvektorů pro domácnosti na světě mají odchylku od 5 do 10 °C. Jinými slovy, ukazují teplotu ve výši 20 °C, zatímco skutečná teplota v místnosti je 10 až 15 °C. Aby skryli tuto vadu, výrobci měří průměrnou odchylku teplotního senzoru a procesor na elektronické desce zařízení při výpočtu teploty v míst45 nosti automaticky přidává tuto průměrnou odchylku. Na druhé straně to vede k tomu, že elektrický konvektivní ohřívač plní nekvalitně svou funkci.

Nejblíže k očekávanému výsledku je konvektivní elektrický ohřívač mající konvekční komoru vymezenou předním panelem a zadním korpusem, který má tvar korpusu a tvořící boční stěny, ve spodní části je umístěna mřížka pro přívod vzduchu, v horní části jsou výstupní otvory pro prů50 chod vzduchu, funkční prvky, které jsou upevněny uvnitř konvekční komory pomocí upevňova

-1 CZ 29841 UI cích prvků; mezi funkční prvky v dolní části konvekční komory patří topné těleso s vodičem elektrického proudu, řídicí jednotka s tlačítkem napájení, upevňovací prvky, které jsou ve formě levého a pravého upevňovacího plastového krytu, z nichž každý obsahuje drážky pro upevnění funkčních prvků a západky pro záběr s bočními stěnami konvekční komory. Funkčním prvkem je zde i teplotní senzor namontovaný v otvoru upevňovacího korpusu (patent RU 141837, 2014).

Jiný známý konvektor poskytuje možnost umístění teplotního senzoru v místě přívodu vzduchu, tzn. zvýšení přesnosti měření teploty vzduchu v místnosti, jakož i ochranu před nežádoucím přehřátím v důsledku teplotních vlivů. Společně s tím, v závislosti na typu místnosti (například, pokud jde o uspořádání oken, studené stěny, proudění vzduchu a dalších zvláštností), ohřívač udržuje teplotu v místnostech, která se liší o 2 až 4 °C směrem nahoru i dolu od jejího nastavení uživatelem. Kromě toho, pokud se jedná o místnost s vysokými stropy a úzkým prostorem mezi stěnami, tak elektrický konvektivní ohřívač s teplotním senzorem umístěným ve spodu korpusu, neohřeje vzduch v dané místnosti na požadovanou teplotu, protože teplotní senzor vespodu korpusu bude vypínat topné těleso drive, než by to bylo nutné. To je nežádoucí.

Podstata technického řešení

Cílem uvedeného technického řešení je zlepšení účinnosti elektrického konvektoru a tím i zvýšení přesnosti regulace teploty. Technickým výsledkem je zvýšení přesnosti regulace teploty.

Tohoto cíle je dosaženo tím, že elektrický konvektor obsahuje korpus s otvory pro přívod vzduchu rozmístěnými vespodu a výstupními otvory pro vypouštění vzduchu, které se nacházejí v horní části korpusu, topné těleso, řídící jednotku, vodič elektrického proudu. Řídicí jednotka obsahuje elektronickou desku s plošnými spoji umístěnými v korpusu, a teplotní senzor, který je elektricky spojen s řídicí jednotkou. Podstata technického řešení spočívá v tom, že teplotní senzor je namontován na vodiči elektrického proudu. Korpus elektrického konvektoru podle technického řešení může být navíc opatřen upevňovacími prvky pro upevnění na stěnu, umístěnými na zadní straně korpusu. Přední panel korpusu se zejména týká samotného přenosu tepla. Skříň s řídicí jednotkou má kryt, na kterém může být umístěn displej s ovládacími prvky. Skříň s řídící jednotkou je umístěna v horní části korpusu elektrického konvektoru. Řídící jednotka je opatřena tlačítkem napájení a navíc může být opatřena bezpečnostním termostatem. Jako deska s plošnými spoji se zejména využívá procesor.

Jako topné prvky se využívají topná tělesa. Otvory pro přívod vzduchu a výstup vzduchu jsou koncipovány jako žaluzie.

Jako vodič elektrického proudu se použije napájecí kabel mající jeden konec připojený k řídicí jednotce a druhý konec opatřený zástrčkou pro připojení ke zdroji elektrické energie.

Jako teplotní senzor může být využit například, ale není tím limitován, teplotní senzor značky Ballu BEC / EVE-1500, Electrolux ECH / AG2-1000EF. Teplotní senzor je opatřen držákem pro uchycení k vodiči elektrického proudu a mechanickou ochranou proti poškození. Držák je vyroben z polymemího materiálu, zejména z polyethylenu. Držák· může být vytvořen jako pouzdro s perforovanými otvory.

Rozmístění teplotního senzoru na elektrickém vodiči umožňuje určit teplotu v místnosti s odchylkou ne větší než 3 °C vzhledem k tomu, že:

1. teplotní senzor je vzdálen od korpusu topného tělesa více než 40 až 50 cm (v závislosti na modelu),

2. teplotní senzor se nachází mimo konvektor a nikoli uvnitř korpusu. To znamená, že je mimo aktivní proces konvekce, tj. měří teplotu v místnosti a ne teplotu ohřátého vzduchu, který se utváří a vychází z korpusu konvektoru prostřednictvím aerodynamických vlastností.

Toto uspořádání umožňuje teplotnímu senzoru ve všech případech a ve všech typech místností maximálně přesně ukazovat teplotu v daném prostoru, a tudíž elektrický konvektivní ohřívač podle technického řešení takto udržuje právě tu teplotu, která byla nastavena uživatelem.

-2CZ 29841 UI

Elektrický konvektor podle technického řešení je vysvětlován na příkladech konkrétního provedení. Příklad 1 ukazuje elektrický konvektor s teplotním senzorem s kovovou koncovkou na vodiči elektrického proudu a držákem pro upevnění teplotního senzoru a jeho mechanickou ochranou před poškozením. Příklad 2 ukazuje elektrický konvektor s teplotním senzorem bez kovové koncovky, kde jako držák se používá pouzdro, ve kterém je umístěn teplotní senzor, pro upevnění teplotního senzoru na vodiči elektrického proudu a jeho mechanickou ochranu před poškozením.

Objasnění výkresů

Elektrický konvektor podle technického řešení je zdokumentován na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn celkový pohled na elektrický konvektor;

na obr. 2 je čelní pohled na tento konvektor;

na obr. 3 je boční pohled na tento konvektor;

na obr. 4 je pohled shora na tento konvektor;

na obr. 5 je znázorněno schéma elektrického zapojení uvedeného konvektoru, na obr. 6 je znázorněna skříň řídicí jednotky s vodičem elektrického proudu podle příkladu 1, kde na obr. 6a je horní boční pohled, na obr. 6b je horní čelní pohled, na obr. 6c je spodní boční pohled;

na obr. 7 je znázorněna skříň řídicí jednotky s vodičem elektrického proudu podle příkladu 2; kde na obr. 7a je horní boční pohled, na obr. 7b je horní čelní pohled, na obr. 7c je spodní boční pohled, na obr. 8 je znázorněn 3D model elektrického proudu s teplotním senzorem podle příkladu 1;

na obr. 9 je znázorněn 3D model elektrického proudu s teplotním senzorem podle příkladu 2;

na obr. 10 je znázorněn 3D model uváděného konvektoru s teplotním senzorem podle příkladu 2.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Elektrický konvektor podle technického řešení se skládá z korpusu 1 skříňového typu a dalších prvků, přičemž korpus konvektoru se skládá z předního a zadního panelu 4, kde přední panel je opatřený otvory 2 pro přívod vzduchu umístěnými zespodu a otvory 3 pro výstup vzduchu, které se nacházejí v horní části korpusu 1, dále skříně 5 pro uložení řídicí jednotky s krytem 6, topného tělesa 7 vytvořeného z elektrického ohřívače. Řídící jednotka je elektricky spojena s vodičem 8 elektrického proudu, který je zde ve formě napájecího kabelu a je opatřen tlačítkem 10 mechanického přepínače pro dvě polohy (Zap./Vyp.)

Vodič 8 elektrického proudu je opatřen svorkou 11 v horní části, teplotním senzorem 12, který je elektricky spojen s řídicí jednotkou a upevněn na vodiči 8 elektrického proudu držákem 9 (příklad 1).

V jiném případě je teplotní senzor 12 upevněn na vodiči elektrického proudu 8 s pomocí korpusu 1 (příklad 2).

Skříň 5 řídící jednotky je vybavena displejem 13, který je umístěn na krytu 6. Řídicí jednotka je vybavena bezpečnostním termostatem 14, připevněným ke krytu 6 skříně 5 na podstavci 15. S korpusem 1 konvektoru je skříň 5 řídící jednotky připojena pomocí upevňovacího prvku 16. Elektrické připojení teplotního senzoru 12 s elektronickou deskou 19 řídící jednotky se provádí pomocí vodiče 8 elektrického proudu.

Elektrický konvektor podle technického řešení pracuje následujícím způsobem. Po zapnutí elektrického konvektoru cestou připojení vodiče 8 elektrického proudu do elektrické sítě domácnosti (zástrčka vodiče elektrického proudu není zobrazena) a zapnutí tlačítka 10 dvoupolohového mechanického vypínače (Zap./Vyp.). Teplotní senzor 12 upevněný na vodiči 8 elektrického proudu

-3 CZ 29841 UI držákem 9 nebo pouzdrem 17 zjišťuje okolní teplotu v místnosti a vysílá elektrický signál procesoru na elektronické desce 19, údaje o teplotě jsou zaznamenány na displeji 13 prostřednictvím ovládacích prvků na krytu 6 skříně 5 řídicí jednotky, ta nastaví požadovanou teplotu v místnosti, například 25 °C. Potom procesor elektronické desky 19 přes elektrické relé dodá proud do topného tělesa 7 a je ohříván vzduch přicházející otvorem 2 pro přívod vzduchu. Ohřátý vzduch, který vychází ven přes otvory 3 pro výstup vzduchu, ohřívá vzduch v místnosti.

Přenos tepla se rovněž uskutečňuje prostřednictvím tepelné přední desky korpusu 1. V každém časovém intervalu (u různých teplotních senzorů odlišně - od 10 sekund do 5 minut) teplotní senzor 12 změří teplotu v místnosti a odešle údaje do procesoru elektronické desky J9. Procesor porovnává údaje s teplotou nastavenou uživatelem. Po dosažení okolní teploty 25 °C se signál z teplotního senzoru 12 přivádí do elektronické desky 19 řídící jednotky, která mění hodnotu elektrického proudu procházejícího topným tělesem 7 a odpojí jej. Potom teplotní senzor 12 pokračuje v měření a odesílání údajů do procesoru elektronické desky 19.

Pokud hodnota teploty v místnosti klesne pod hodnotu teploty zadanou uživatelem, procesor elektronické desky 19 vyšle signál zapnout topné těleso 7. Bezpečnostní termostat 14, který je připojen paralelně k vodiči 8 elektrického proudu a je nastaven na kritickou teplotu pro daný konvektor, pracuje nepřetržitě. Úměrně tomu, když teplota uvnitř konvekční komory konvektoru přesáhne kritickou teplotu, bezpečnostní termostat 14 rozpojí elektrický obvod a pak poté, co se teplota uvnitř korpusu 1 sníží na přijatelnou hodnotu, bezpečnostní termostat 14 opět uzavře elektrický obvod (Obr. 5) a konvektor pokračuje v normálním pracovním režimu.

Průmyslová využitelnost

Nový elektrický konvektor, v porovnání se stávajícími modely, poskytuje přesnější udržování požadované teploty vytápěného prostoru, tj. umožňuje co nejpřesněji udržovat zvolenou teplotu v místnosti cestou odstranění odchylek při určování teploty souvisejících s průchodem konvektivního proudu vzduchu přes teplotní senzor. Využití uváděné konstrukce elektrického konvektoru umožňuje udržovat pod kontrolou konstantní klima, konkrétně takovou teplotu, která byla nastavena uživatelem.

Claims (8)

1. Elektrický konvektor, obsahující korpus s otvory pro přívod vzduchu umístěnými vespodu a otvory pro vypouštění vzduchu, které se nacházejí v horní části korpusu, dále topné těleso, řídící jednotku a vodič elektrického proudu, přičemž řídicí jednotka obsahuje elektronickou desku, umístěnou ve skříni, a teplotní senzor, který je elektricky připojen k řídicí jednotce, vyznačující se tím, že teplotní senzor (12) je namontován na vodiči (8) elektrického proudu.

2. Elektrický konvektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplotní senzor (12) je připevněn na vodiči (8) elektrického proudu pomocí držáku (9).

3. Elektrický konvektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že držák (9) je tvořen pouzdrem (17).

4. Elektrický konvektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že držák (9) je vyro- ben z polymemího materiálu.

5. Elektrický konvektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že topné těleso (7) je tvořeno elektrickým ohřívačem a je umístěno ve spodní části korpusu (1).

6. Elektrický konvektor podle nároku 2, vyznačující se tím, že skříň (5) řídící jednotky je umístěna v horní části korpusu (1) a je opatřena tlačítkem (10) napájení.

-4CZ 29841 UI

7.

Elektrický konvektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že skříň (5) řídící jednotky obsahuje displej (13).

8. Elektrický konvektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídící jednotka obsahuje bezpečnostní termostat (14).