RU2436264C1 - Керамико-углеродный нагревательный элемент - Google Patents
Керамико-углеродный нагревательный элемент Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436264C1 RU2436264C1 RU2010138848/07A RU2010138848A RU2436264C1 RU 2436264 C1 RU2436264 C1 RU 2436264C1 RU 2010138848/07 A RU2010138848/07 A RU 2010138848/07A RU 2010138848 A RU2010138848 A RU 2010138848A RU 2436264 C1 RU2436264 C1 RU 2436264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- heating element
- carbon
- spiral
- protective layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электронагревательным приборам, в частности к конфоркам электроплит. Техническим результатом является безопасный высокоэффективный подогрев рабочей части электроплит с одновременным устранением вредного теплового излучения в широком диапазоне длин волн инфракрасного излучения. Керамико-углеродный нагревательный элемент состоит из подложки, на которой установлена спираль с контактными площадками на концах, соединенными с гибкими выводами нагревательного элемента, нанесенным сверху диэлектрическим защитным слоем. Подложка выполнена керамической из тугоплавкой монтмориллонитовой глины, спираль - углеродной, в качестве которой может быть нить, токопроводящая паста или токопроводящее углеродосодержащее покрытие, и посажена в бороздки. Диэлектрический защитный слой выполнен из стеклокерамики. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к электронагревательным приборам, в частности к конфоркам электроплит, и может быть использовано в бытовой технике.
Известна конфорка электроплиты (а.с. SU №1268891, МПК F24C 7/00, F24C 7/04, опубл. 07.11.1986), содержащая нагревательную камеру с каналом для циркуляции нагретого воздуха, нагреватель, опору для теплоприемника, вентилятор, а также заслонку. Опора выполнена перфорированной в форме усеченного конуса, обращенного основанием вверх и установленного в нагревательной камере с зазором относительно ее боковой стенки. При этом нагреватель размещен в нижней части опоры.
Известна электроконфорка (а.с. SU №1813996, МПК F24C 15/10, опубл. 07.05.1993), содержащая опору для теплоприемника с вставкой из теплопроводного материала.
Известна электрическая конфорка (а.с. РФ №6295, МПК Н05 В 3/68, опубл. 16.03.1998), содержащая основание со сплошной рабочей поверхностью, выполненное из композиционного материала, а также установленные под ним электрический нагреватель, теплоизолятор и корпус, между основанием и электрическим нагревателем без зазора установлена пластина из керамики с высокой теплопроводностью.
Известна электрическая конфорка (патент РФ №2056701, МПК Н05В 3/68, F24C 7/08, опубл. 20.03.1996), содержащая настил с размещенным под ним электронагревателем, причем настил выполнен в виде оболочки, внутри которой размещен гофрированный ленточный элемент, поставленный ребром, образующий конвективные каналы.
Известен электронагреватель (патент РФ №2117219, МПК F24C 7/00, опубл. 10.08.1998), содержащий теплоизолирующий корпус, нагревательный элемент инфракрасного (ИК) излучения, керамическое стекло, выполненное в форме нагревательного элемента, а теплоизолирующий корпус нагревательного элемента выполнен с отбортовкой кромок и установлен на выступы корпуса электроплиты.
Известен нагревательный элемент для бытовых электронагревательных приборов (патент РФ №2074527, МПК Н05В 3/68, опубл. 27.02.1997), ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий основание, верхняя сторона которой является рабочей поверхностью, а на нижнюю сторону нанесены слой электроизоляционной эмали, толстопленочная резистивная дорожка, выполненная в виде по меньшей мере одной спирали с переменным шагом с контактными площадками по концам, слой электроизоляции и теплозащитный слой, при этом на поверхности основания образованы внешняя, средняя и внутренняя зоны нагрева.
Однако известные устройства базируются на резистивном методе нагрева за счет нихромовой спирали, обладают вредным излучением в широком диапазоне инфракрасного спектра, способны оказывать негативное воздействие на организм человека, а также стимулировать развитие и прогрессирование болезней, одним из противопоказаний для которых является излучаемое в помещение тепло, способствующее прогрессированию внутренних воспалительных заболеваний.
Отличием заявленного устройства от аналогов является отсутствие такого излучения и способность производить тепловую энергию в биодиапазоне 5-15 мкм, благоприятном для состояния здоровья человека.
Кроме того, в предлагаемом изобретении применяются экологически чистые керамические материалы особой структуры с осуществлением резистивного нагрева углеродной спирали, излучение которой фильтруется избирательными свойствами керамики.
Близким аналогом изобретения по характеру излучения является аппарат WaSER LET - керамико-углеродный инфракрасный генератор. Такой генератор производит инфракрасное излучение в более узком диапазоне частот 8,6-9,0 мкм благодаря особой внутренней структуре рабочего тела трубчатого керамического блока. Работа WaSER LET основана на способе усиления инфракрасного излучения специальной керамикой под воздействием углеродного ИК-излучения указанного диапазона.
Отличительной особенностью керамико-углеродного нагревательного элемента от данного аналога является ее конструкция, адаптированная под электроплиту, назначение, а также более широкий спектр испускаемого излучения. Последнее объясняется тем, что функционально керамико-углеродный нагревательный элемент предназначен, в первую очередь, для приготовления пищи и ликвидации негативного воздействия конфорочного ИК-излучения на человека. С возложенной на себя задачей керамико-углеродный нагревательный элемент эффективно справляется именно при диапазоне излучения 5-15 мкм.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является пропускание от углеродной спирали тепловой энергии в виде инфракрасного излучения заданного диапазона на рабочую поверхность электроплит.
Техническим результатом изобретения является безопасный высокоэффективный подогрев рабочей части электроплит с одновременным устранением вредного теплового излучения в широком диапазоне длин волн инфракрасного излучения (пагубно воздействующего на организм человека и приводящего к ряду сложных заболеваний), благодаря использованию узкого спектра ИК-излучения 5-15 мкм. Пик такого спектра перекрывает биодиапазон излучения тела человека (8,6-9,3 мкм) и благоприятно влияет на его самочувствие.
Технический результат достигается тем, что в керамико-углеродном нагревательном элементе, состоящем из подложки, на которой установлена спираль с контактными площадками на концах, соединенными с гибкими выводами нагревательного элемента, нанесенным сверху диэлектрическим защитным слоем, новым является то, что подложка выполнена керамической из тугоплавкой монтмориллонитовой глины, спираль - углеродной, в качестве которой может быть нить, токопроводящая паста или токопроводящее углеродосодержащее покрытие, и посажена в бороздки.
Бороздки имеют глубину 1 мм.
Углеродная спираль выполнена с переменным шагом и разной шириной витков по длине.
Форма керамической подложки может быть круглой или прямоугольной.
Толщина керамической подложки составляет 10-12 мм.
Таким образом, заявленное изобретение направлено на создание экологически чистого и экономичного устройства по преобразованию электроэнергии в инфракрасное излучение.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-3.
На фиг.1 представлен керамико-углеродный нагревательный элемент круглой формы (вид сверху).
На фиг.2 представлен керамико-углеродный нагревательный элемент прямоугольной формы (вид сверху).
На фиг.3 представлен керамико-углеродный нагревательный элемент (вид сбоку).
Керамико-углеродный нагревательный элемент состоит из керамической подложки 1, на которой установлен токопроводящий керамико-углеродный элемент (углеродная спираль) 2 с контактными площадками 3 на концах, соединенными с гибкими выводами 4, залитый сверху защитным слоем 5 из стеклокерамики, толщиной до 1 мм.
В качестве углеродной спирали 2 могут быть нить, токопроводящая паста или токопроводящий углеродосодержащее покрытие.
Углеродная спираль 2 посажена в бороздки глубиной 1 мм.
Углеродная спираль 2 выполнена с переменным шагом и разной шириной витков по длине. Форма керамической подложки 1 может быть круглой или прямоугольной. Толщина керамической подложки 1 составляет 10-12 мм. Концы углеродной спирали 2 могут сходиться в середине керамико-углеродного нагревательного элемента или у его края.
Сверху керамико-углеродный нагревательный элемент покрыт диэлектрическим защитным слоем 5 из стеклокерамики.
Работает устройство следующим образом.
Посредством подачи тока на углеродную спираль 2, установленную на керамической подложке 1, через гибкие выводы 4 происходит разогрев углеродной спирали 2 и распространяется тепло, которое далее передается на рабочую поверхность. Тепловая энергия выделяется в виде инфракрасного излучения заданного диапазона.
Диэлектрический защитный слой при этом равномерно распределяет температуру по поверхности.
В результате увеличивается коэффициент полезного действия нагревательного элемента и, как следствие, происходит экономия электроэнергии.
Основным материалом для изготовления керамической подложки 1 является тугоплавкая монтмориллонитовая глина. Данный материал выбран по причине комплекса его уникальных свойств - высокой пластичности, спекаемости, огнеупорности и способности керамики усиливать и фильтровать инфракрасное излучение.
Используемые в технике нагревательные элементы различного назначения выделяют тепловую энергию с большой интенсивностью и сдвигом пика излучения в область более коротких волн. Естественным природным фильтром для обеспечения излучения инфракрасных волн в оптимальном диапазоне (5-15 мкм) является керамика, которая в данном изделии служит футляром нагревательного элемента - углеродной спирали.
Оптимальное соотношение компонентов, входящих в состав исходного сырья, для изготовления моноблока (керамической подложки 1), а также дополнительная их обработка согласно технологическому процессу изготовления керамического моноблока, позволило получить уникальные сочетание свойств готового изделия.
Все материалы, входящие в состав керамико-углеродного нагревательного элемента, являются экологически чистыми, а расчетные температурные и электротехнические режимы не позволяют получать вредные для человека эффекты.
Излучение в заданном диапазоне достигается путем подбора физико-химического состава компонентов (керамической подложки 1, углеродной спирали 2, диэлектрического защитного слоя 5 из стеклокерамики) с одинаковыми длинами волн собственных внутренних колебаний и для всех материалов, используемых в изготовлении.
Диэлектрический защитный слой 5 предназначен для герметизации нагревательных элементов от попадания кислорода, он обладает свойствами - диэлектрик, выдерживает температуры до 800°C, обладает механической прочностью достаточной для использования в подобных приборах, а также высокой теплопроводностью. Слой однороден по всей поверхности.
Заявленный технический результат достигается за счет герметизации нагревательных элементов и прохождения теплового потока через керамическую подложку 1 и прокладку, являющейся диэлектрическим защитным слоем 5, которые хорошо пропускают тепловое излучение в полезном диапазоне 5-15 мкм и задерживают вредные диапазоны, являясь фильтром и в то же время концентратором тепла.
Эффективность подогрева повышается за счет суммирования тепловых потоков: теплопередачи, инфракрасного излучения, дополнительного теплового потока, возникающего вместо потерь на электромагнитные наводки в металлических проводниках, и за счет теплового резонанса, который возникает при применении материалов с одинаковой длиной волны собственных колебаний.
Изготовление керамико-углеродного нагревательного элемента происходит в вакууме, что позволяет выдержать все температурные режимы.
Использование углеродного нагревательного элемента в защитной среде, позволяет ему работать при температуре до 3000°C, что повышает прочность заявляемого устройства до пяти раз.
Экспериментальные исследования предлагаемого устройства, подтвержденные актом испытаний, показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения, предлагаемое устройство обладает лучшими техническими характеристиками, а именно:
предложенная топология расположения углеродной спирали 2 позволяет более рационально использовать зоны нагрева;
нанесение защитного диэлектрического слоя 5 способствует равномерному распределению тепла по поверхности нагревательного элемента;
изготовление керамической подложки 1 из тугоплавкой монтмориллонитовой глины обеспечивает экологичность устройства, а соединение керамической подложки 1 из монтмориллонитовой глины с углеродной спиралью 2 и нанесение поверх их защитного слоя из стеклокерамики позволяет обеспечить заданный диапазон длин волн в инфракрасном спектре, тем самым устраняя вредное излучение на организм человека;
применение природного материала в сочетании с недорогими технологическими приемами с целью улучшения его качественных показателей позволяет создать экологически чистое и экономное устройство по преобразовании электроэнергии в инфракрасное излучение.
Все перечисленные преимущества предлагаемого решения в целом позволяют повысить коэффициент полезного действия (КПД) нагревательного элемента, снизить потребление электроэнергии, тем самым повысить экономичность устройства.
Claims (6)
1. Керамико-углеродный нагревательный элемент, состоящий из подложки, на которой установлена спираль с контактными площадками на концах, соединенными с гибкими выводами нагревательного элемента, нанесенным сверху диэлектрическим защитным слоем, отличающийся тем, что подложка выполнена керамической из тугоплавкой монтмориллонитовой глины, спираль - углеродной, в качестве которой может быть нить, токопроводящая паста или токопроводящее углеродосодержащее покрытие, и посажена в бороздки, а диэлектрический защитный слой выполнен из стеклокерамики.
2. Керамико-углеродный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что бороздки имеют глубину 1 мм.
3. Керамико-углеродный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что углеродная спираль выполнена с переменным шагом и разной шириной витков по длине.
4. Керамико-углеродный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что форма керамической подложки может быть круглой или прямоугольной.
5. Керамико-углеродный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина керамической подложки составляет 10-12 мм.
6. Керамико-углеродный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина диэлектрического защитного слоя составляет не более 1 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010138848/07A RU2436264C1 (ru) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Керамико-углеродный нагревательный элемент |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010138848/07A RU2436264C1 (ru) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Керамико-углеродный нагревательный элемент |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2436264C1 true RU2436264C1 (ru) | 2011-12-10 |
Family
ID=45405784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010138848/07A RU2436264C1 (ru) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Керамико-углеродный нагревательный элемент |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2436264C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539974C1 (ru) * | 2013-08-05 | 2015-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Инфракрасный нагревательный блок |
RU2725172C1 (ru) * | 2017-05-10 | 2020-06-30 | Дайсон Текнолоджи Лимитед | Нагреватель |
-
2010
- 2010-09-21 RU RU2010138848/07A patent/RU2436264C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539974C1 (ru) * | 2013-08-05 | 2015-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Инфракрасный нагревательный блок |
RU2725172C1 (ru) * | 2017-05-10 | 2020-06-30 | Дайсон Текнолоджи Лимитед | Нагреватель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2011114646A1 (ja) | 調理器具およびそれを用いた加熱装置 | |
CN107006080A (zh) | 高性能电气烤炉、方法及热辐射模块 | |
CN1832638A (zh) | 一种由微波发热体提供热源的加热装置 | |
JP2006052932A (ja) | 高周波加熱機器用調理器具 | |
EP3040623A1 (en) | Method for heating a muffle, and associated oven | |
RU2436264C1 (ru) | Керамико-углеродный нагревательный элемент | |
US20180153341A1 (en) | Cooking appliance with a cooking plate and with a heating device thereunder | |
CN110740532A (zh) | 一种加热组件及其制备方法、厨房电器 | |
JP2018508958A (ja) | 電熱膜層の製造方法、電熱膜層、電気加熱プレート及び調理器具 | |
AU2015206075B2 (en) | A wire tray for a microwave oven or a cooking appliance with microwave heating function | |
JPH07318262A (ja) | マイクロ波焼成炉及び焼成釜 | |
CN113498967B (zh) | 一种复底导磁陶瓷锅及其制作工艺 | |
CN102042623A (zh) | 脉冲蓄放加热炉 | |
CN105795955B (zh) | 电热烹饪器具 | |
KR20160023509A (ko) | 도자기용 발열 유약 조성물 | |
CN105992404B (zh) | 远红外发射膜层及其制造方法、电加热盘和烹饪器具 | |
RU140549U1 (ru) | Энергосберегающая электрическая конфорка | |
CN206018735U (zh) | 一种炉具 | |
CN105992408A (zh) | 电热膜层的制造方法、电热膜层、电加热盘和烹饪器具 | |
JP3921592B2 (ja) | 熱変換装置 | |
CN214712001U (zh) | 锅具 | |
RU184422U9 (ru) | Электрическая конфорка | |
JP2008277235A (ja) | 耐熱結晶化ガラスを用いた面状ヒーターの製造方法 | |
JP2010286162A (ja) | 高周波発熱体、加熱調理器具、および、高周波加熱調理器 | |
CN107238119A (zh) | 烹饪器具和加热盘 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130922 |