一种可延展的电加热取暖设备

本申请要求享有2020年10月16日提交的申请号为202011107609.0，发明名称为“一种可延展的电加热取暖设备”的中国专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及采暖领域，特别是一种延展式电加热取暖设备。

背景技术

现有电加热取暖设备结构按照传热方式分主要有三种，一种是通过电暖器外壳表面和环境空气的导热和自然对流达到取暖效果，如充油式电暖器；一种是以辐射的形式加热周围物体，如卤素管电暖器、石英管发热体电暖器；一种是热风机，通过电热丝发热，利用风扇将电热丝产生的热量吹出去，如电热丝取暖器，电热膜式取暖器。其中充油式电暖器以无排放、无光污染、无噪音、采暖舒适等特点，优于其他两种电暖器而拥有更高的市场占有率。现有充油式电暖器通过加热壳体内的油来加热外壳，再通过辐射和外壳表面与空气的自然对流来达到提高室温的效果，其局限在于：由于体积限制，换热面积小；因热空气向上运动，导致电取暖器周围的温度提升及人体舒适度区范围很有限。此外，由于加热导热油需要的功率较大，充油式电暖器还存在高功耗、启动速度慢的问题。

专利CN110748944A所公开的一种蒸汽式电暖器中采用水为相变介质，实现低功率加热条件下的电暖器快速启动，达到节能效果。然而蒸汽在加热管上部冷凝后直接回流，产生的液膜可能导致散热效率下降，同时电暖器温升的区域局限性仍没有得到解决。

专利CN110567034A所公开的一种可伸缩式便携电暖器采用V型伸缩装置将若干个发热片相连，实现了电暖器的伸缩，其每个发热片以发热体为热源，以固体层之间的导热的方式向外传热。该专利主要解决了受热面积限制，但受加热方式限制，其工作效率不高；同时，其翅片的硬连接方式的可伸展性是非常有限的。

专利CN210107545U所公开的一种可展开散热的折叠式电暖器片采用水作为加热介质，可在不同大小的环境中进行工作，同时设置有餐桌板和出水管供使用者在吃饭时取暖，以及为洗手提供热水。该专利主要解决的问题在于电暖器结构的可变性以及多功能性，而冬季房屋内电暖器温升的区域局限性及散热效率问题仍未得到解决。

专利CN204943645U所公开的一种智能油汀电暖器，其底座上设有散热片，底座上设有电动齿轮，底座和控制面板下设有滚轮，由此可以实现各个散热片间距可以调整。这种结构可以方便移动与收纳，也利于加热均匀充分，但仅能实现单一方向的调整；同时，各散热片相对独立，相变介质不能的交换或二次分配。

专利CN201090951Y所公开的一种超导传热式加热器，其散热装置是由蒸发器和冷凝器构成的内部贯通的真空密闭壳体，通过超导传热介质把热量从加热器传递至壳体，再由壳体传递至环境。该专利并未在电暖器的延展取暖功能作出相关的权利要求，且未见对内部表面特征的描述。

专利CN2276125所公开的一种常压高效电暖器，其沸腾部分和散热器分离，通过电加热液体介质汽化进入散热器，在散热器内冷凝放热。其集液箱联通有空气管，同时集液箱与汽化器相同，实现常压工作。该专利并未在电暖器的延展取暖功能作出相关的权利要求，且该电暖器的说明书未见有关相变介质调控的相关结构。

专利CN203687151所公开的一种折叠式电暖器，相邻电暖器片之间通过伸缩管相连，实现了电暖器的折叠，解决了现有电暖器因体积大难以存放的问题。该专利说明书并未公开其在伸展与收缩状态下的取暖工作方式，且其电暖器片的伸缩仅能实现单一方向的调整。

发明内容

本发明针对现有充油式电暖器换热面积小、电暖器温升区域受限、存放占用空间大等问题，提出一种基于环状管路蒸发与冷凝换热的可延展式电加热取暖设备。该部件应用于室内取暖，可显著增加电暖器的散热面积，减小贮存空间，同时有效节能，改善用户取暖体验。

本发明解决上述问题的技术方案是：

提供一种可延展的电加热取暖设备，包括至少一个电加热控制模组、多个并联式取暖组片、以及至少一个移贯穿式柔性连接体；所述每个取暖组片包括封闭环状流体管道、翅片、电加热元件、调压器；环状流体管道内部充灌液态相变介质，液态位于环状管路下部，气态位于上部；交错翅片可在取暖设备收缩时，有效减小占地面积；所述取暖组片的一端底部设置有电加热元件，其由若干加热棒组成，受电加热控制模组统一调控；相变介质在加热端汽化后流动至环状管路另一端，随后冷凝至液态并返回至加热端。所述柔性连接体位于环状回路的中间，用于连接两相邻取暖组片，以实现自由延展与收缩的功能；柔性连接体的底部布置的独立通道，联通各取暖组片的调压器，内部填充有相变介质，在取暖设备局部展开或完全展开状态下，依用户对外部空间局部温度的控制需求，调压器可对相变介质进行调控和分配。

优选方案进一步包括如下任一技术特征：

所述柔性连接体由呈梯形特征的柔性材料制成，具有三个自由度、不限空间自由伸缩延展的特征；连接体的底部独立通道贯穿各取暖组片并存储有相变介质，依外空间局部散热需求，调压器可对各取暖组片的相变介质进行调控分配。

所述环状管路中的相变介质液面以下设有强化沸腾换热之结构，如内翅片、发泡金属等，以加快电取暖设备启动速度。

为排除所述流体管道内部不凝气体的影响并防止漏气，对所述内层壳体内部进行抽真空处理。

所述环状管路中的蒸发端采用亲水性或超亲水表面，以增强通道表面润湿性，提升取暖设备安全性；冷凝端内表面采用疏水或超疏水处理，以强化冷凝液下降速度，附近流体循环，提高换热性能。

所述调压器布置于各取暖组片，各调压器在柔性连接体的下部通道并联连接，当取暖设备仅部分取暖组片工作或各取暖组片在功率不均匀状态工作时，可实现相变介质的按需分配，提高能源利用效率，同时避免部分环状流体管道内部压力过大导致的危险。

所述环状管路的壳体外表面设置有交错布置的的翅片，有效减小收缩状态下的占地面积。

所述电加热控制模组设置在一端的取暖组片下方，可对各组并联式取暖组片的电加热元件实现局部统筹调控。

所述取暖组片内布置有压力监测装置，当某一环状管路内压力达到阈值时，电加热模组与调压器随即启动反馈调控，确保取暖设备安全运行。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明提供的延展式电加热取暖设备，其柔性连接体可在三个自由度上自由伸缩延展，在延展后可布局在更广泛、更复杂的空间，增加该电取暖设备有效散热面积，增强实用性。相比传统电暖器，可有效提升人体活动区域的温度及活动范围。所述取暖组片配合柔性连接体及交错翅片布置，相比传统电暖器，设备移动与收纳操作的方便性显著提升。并联式散热通道配合分布式电加热元件与加热控制模组的设计，可实现温度局部可控，提高人体舒适性。

本发明提供的延展式电加热取暖设备，其相邻两层取暖组片之间的液态相变介质通过柔性连接体底部的独立通道连接贯通，通过每层取暖组片下部的调压器实现相变介质的按需分配，各取暖组片内相变介质压力可控，安全可靠。相比传统油汀式电暖器，避免了电暖器壳体内部高压工作；其次，在部分取暖组片单独工作时，避免了散热功率高的取暖组片出现蒸干问题；同时，对相变介质在每层取暖组片的按需分配，可实现对外环境局部温度的精确控制。

本发明提供的延展式电加热取暖设备，其每层取暖组片利用虹吸式环路热管原理，液态相变介质在环状管路的一端加热、沸腾后蒸汽上升并逐渐流动至环状管路另一侧，途中通过翅片与外部空气进行换热(自然对流和辐射)并冷凝成液态，受重力作用在环状管路另一侧返回到底部并返回至加热端。相比于传统充油式电暖器在同一空间蒸发、冷凝油气的方式，分离蒸发与冷凝面的布置方式有效防止了冷凝液下落对沸腾产生的抑制作用，提高了相变换热效率。

附图说明

图1是本发明延展式电加热取暖设备的整体结构示意图；

图2是本发明延展式电加热取暖设备的取暖组片结构示意图；

图3是取暖设备收缩状态下，交错翅片的布置示意图；

图4示出本发明中调压器的连接方式。

附图标记说明：

1-环状流体管道；2-翅片；3-柔性连接体；4-电加热元件； 5-调压器；6-电加热控制模组；7-相变介质；8-强化沸腾装置； 9-压力传感器；10-取暖组片；

具体实施方式

图1和图2是本发明提供的延展式电加热取暖设备结构示意图。

下面结合附图对本发明进行具体描述。一种可延展的电加热取暖设备，其整体结构由环状流体管道1，翅片2，柔性连接体3,电加热元件4，调压器5，电加热控制模组6组成。其中环状流体管道1与翅片2构成每层取暖组片的外表面，流体管道由高导热系数的材料(如铜或铝)制成，以提高散热效果；环状流体管道1外部布置有交错布置的翅片以提高换热面积以及方便收纳(如图3)。流体管道1内部充灌有液态相变介质7，在其一端设置有电加热元件4。液态相变介质7在受到电加热元件4加热后汽化，蒸汽上升并在取暖组片上部循环至环状流体管路的另一端，热量经由流体管道1，及翅片2与外部空气通过辐射与自然对流的方式进行换热，流体管道 1内的蒸汽逐渐冷凝，冷凝后的液态相变介质在流体管道1的另一端受重力作用下降至液面，由此构成沸腾与冷凝的循环通道。一侧蒸发、另一侧冷凝的布置方式有效防止了冷凝液直接下落导致的沸腾换热抑制作用，有效提高了沸腾与冷凝换热性能，使电加热取暖器效率显著提高。

环状流体管道1内设置有压力传感器，便于监测各环状流体管道1内部蒸汽压力。如图4，调压器布置于各取暖组片10，通过柔性连接体3的下部通道并联连接，便于在仅部分取暖组片10工作时，按需调节相变介质分配量，同时当取暖设备各取暖组片功率不均匀时，实现相变介质的按需分配，提高能源利用效率，并有效避免了部分环状流体管道1因内部工作压力过高导致的危险。

优选的，可以在环状流体管道1的底部靠近相变介质沸腾端的液面下设置强化沸腾装置8，该装置可以是内翅片或多孔介质，如发泡铜，以便将热量更广泛传递至液态工质，增加汽化核心，在相同加热功率下使液态相变介质7沸腾效率更高，取暖器启动更迅速。

优选的，可以在环状流体管道1的蒸发端做亲水处理，冷凝端内壁做疏水处理，以提高冷凝端的液膜下降速率，加快循环速度。

相邻环状流体管道1之间由柔性连接体3相连。柔性连接体3由呈梯形特征的柔性材料制成，可根据空间需求做拉伸和收缩，底部的独立通道内部存储有相变介质，配合各取暖组片布置的调压器5，可实现液态相变介质在各取暖组片的调控与按需分配。当某层取暖组片所处外部空间热量需求较高时，该取暖组片功率增大，调压器将更多液态相变介质由功率较低的取暖组片转至该取暖组片，实现外部空间局部温度的精准调控。另一方面，电加热取暖设备可根据取暖空间和用户需求进行自由延展或收缩，不受伸缩角度与方向的限制。加热控制模组6与调压器5可实现各层取暖组片加热元件功率与相变介质容量的统筹调控，以实现每层取暖组片加热功率的局部调整和有功率梯度的分布式布局。

本发明未对电加热取暖设备中常规配置的自动控制电路进行详细描述。

本发明的实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。