專利名稱：電加熱管及采用該電加熱管的電加熱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠將在加熱絲中產生的熱輻射到外部從而實現加熱操作的電散熱管，尤其涉及一種能以這樣的方式提高加熱效率的電散熱管，即，多孔的工作介質和揮發(fā)性的工作流體的混合物被填充到散熱管中，多孔的工作介質基于粘度差而被快速加熱，密集填充的工作流體在加熱的工作介質的基礎上相變?yōu)楦邷卣羝蚋邷匾后w。另外，本發(fā)明涉及一種能夠使用散熱管節(jié)省能耗和減少加熱時間的電散熱設備，例如電加熱器(electric boiler)、電熱墊(electric mat)和電暖器(electric radiator)。
背景技術：
通常，為了使用電能實現加熱操作，存在有安裝在地板中的電加熱器、用于提高溫度的便攜式電熱墊、以及以直立狀安裝的用于升高室內溫度的散熱器(散熱單元)。
加熱絲安裝在電加熱器或電熱墊中，其中加熱絲在獲得電能供應的基礎上被加熱?？梢允褂孟鄬Ρ阋说碾姶姘嘿F的油或氣來實現加熱效果。
但是，在傳統(tǒng)的電加熱器或電熱墊中，因為加熱絲基于簡單方法被布置在墊中，因此其除了加熱功能和熱傳導功能以外沒有其它功能。另外，因為加熱絲的加熱操作和熱保持操作只由電能的供應來維持，所以為了升高溫度以及長時間地保持升高的溫度，會大量增加電能消耗。
為了克服上面的問題，一種填充有固體或液體工作流體的散熱管(其中裝有加熱絲)取代電熱絲被安排用于利用加熱絲中產生的熱量對再生性液體進行加熱并且利用加熱的再生性液體升高溫度。
但是，為了加熱散熱管中的再生性液體，需要相對長的時間，并且初始的加熱效率被延遲一定的時間周期。因為要對全部再生性液體進行加熱，所以消耗過多能量。
另外，在使用散熱器的情況下，當使用油或氣將蒸汽或熱水從蒸汽鍋爐或熱水鍋爐供應到某個地方時會發(fā)生較大的熱損耗。另外，散熱器是固定類型的，它不可能被移動到某個地方。
為了克服上面的問題，提供了具有一定形狀的散熱管和散熱板。使用電作為燃料的電暖器被開發(fā)和使用。在上述電暖器中，再生性液體利用加熱絲中產生的熱量被加熱。散熱器的溫度通過加熱的再生性液體被升高從而實現加熱操作。
但是，當溫度被升高到某個溫度并且停止供電時，溫度逐漸并有利地降低，但是初始加熱效率卻很低。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種填充有的工作介質和工作流體的散熱管，該散熱管能夠以這樣的方式提高熱效率，即，多孔的工作介質和揮發(fā)性(volatile)的工作流體的混合物被填充到散熱管中，多孔的工作介質基于粘度差而被快速加熱，密集填充的工作流體相變?yōu)楦邷卣羝蚋邷匾后w。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電加熱設備，例如電加熱器、電熱墊和電暖器，其能夠使用填充有多孔的工作介質和操作液體的混合物的散熱管節(jié)約能量消耗和降低加熱時間。
許多符合本發(fā)明的上述目的的效果將參照附圖而更加易于理解。
為了實現上面的目的，在本發(fā)明中，揮發(fā)性的工作流體被填充到細密的分子結構的再生的工作介質的細密的孔中，從而加熱工作介質以及升高溫度。填充的揮發(fā)性的工作流體通過工作介質被加熱，使得在最短的時間間隔內實現到蒸汽的相變化，從而使用加熱的蒸汽對散熱管的整個部分進行加熱。
為了實現上面的目的，在包括一定形狀的管體以及穿過管體(其中管體的兩端都被插塞帽所密封)的內部的加熱絲的散熱管中，提供一種包括被混合以及填充到管體內部之中的多孔的(porous)可燃(inflammable)工作介質和揮發(fā)性的工作流體的電散熱管。
工作介質具有1-3mm的尺寸且被形成為圓形形狀或橢圓形狀或多邊形形狀，并且選自包括赭石顆粒、炭、礫石、沸石、多孔棉、免織織物、棉和繩的組。
為了實現上面的目的，提供一種電熱墊，其包括安裝在地板上的絕熱部件、一定形狀的管體、密封管體兩端的插塞帽、插入管體且具有能夠在獲得能量時產生熱量的加熱絲的散熱管、安裝在散熱管的上側的電板以及安裝在電板上側的飾面材料層，提供一種包括被混合以及插入到所述散熱管內部之中的多孔的可燃工作介質和揮發(fā)性的工作流體的電熱墊。
為了實現上面的目的，提供一種電暖器，其包括由一定形狀管體形成的散熱管、安裝在散熱管中并在獲得能量時產生熱量的加熱絲以及多個相對于散熱管垂直安裝并且產生散熱管的熱量的散熱板，提供一種電暖器，包括被混合以及插入到所述散熱管內部之中的多孔的可燃工作介質和揮發(fā)性的工作流體。
為了實現上面的目的，在包括一頂形狀管體、能夠密封管體的兩端的插塞帽以及插入到管體中且能夠在獲得能量時產生熱量的加熱絲的電加熱器中，提供一種電加熱器，包括被混合以及插入到所述散熱管內部之中的多孔的可燃工作介質和揮發(fā)性的工作流體。
附圖的簡要說明本發(fā)明通過參照附圖將變得更加易于理解，附圖僅以示例的方式給出，因此并不對本發(fā)明進行限制，其中

圖1是表示按照本發(fā)明的電散熱管的截面圖；圖2是表示具有按照本發(fā)明的電散熱管的電熱墊的接合狀態(tài)的圖；圖3是表示具有按照本發(fā)明的電管的電加熱器的接合狀態(tài)的圖；及圖4是具有按照本發(fā)明的電散熱管的電暖器的主要部分的截面圖。
實現本發(fā)明的最佳方式按照本發(fā)明的本發(fā)明的結構、操作和效果將參照附圖進行描述。
圖1是表示按照本發(fā)明的電散熱管的截面圖，圖2是表示具有按照本發(fā)明的電散熱管的電熱墊的接合狀態(tài)的圖，圖3是表示具有按照本發(fā)明的電管的電加熱器的接合狀態(tài)的圖，以及圖4是具有按照本發(fā)明的電散熱管的電暖器的主要部分的截面圖。
如圖1所示，按照本發(fā)明一個實施方案的散熱管包括具有一定長度的管體2、適合緊密地覆蓋管體2的兩端的插塞帽3、基于絕緣方法被容納在管體2的內部之中并且通過供應給它的能量而被加熱的加熱絲5、以及多孔的(porous)可燃(inflammable)工作介質6和揮發(fā)性(volatile)的工作流體7，多孔的可燃工作介質6和其中帶有的工作流體7一起圍繞加熱絲，并且被填充到管體2的內部之中。另外，它還安裝有能夠測量管體2的內部之中的溫度和壓力的雙金屬器件(bimetal)8。
管體2由能夠承受超過100℃的高溫和高壓并且具有耐熱性和耐久性以及耐腐蝕性能的excel、PPC、金屬板等形成。特別地，管體2由某種能夠耐受當工作流體7變成某種氣體狀態(tài)時所增大的壓力的材料形成。
插塞帽3由橡膠等形成。插塞帽3被完全密封，以使得即使在工作流體7被加熱和變成氣體時工作流體7也不會泄漏。這時，利用硅等使插塞帽與管體完全密封。插塞帽3包括有孔，電纜4和雙金屬器件8密封地從孔中穿過。
加熱絲5利用涂覆在諸如鎳鉻合金絲或銅絲的傳導材料上的諸如硅的三重保護涂劑而被隔離，并且被安裝在管體之中。
工作介質由從顆粒型材料和非顆粒型材料中選出的一種而形成。上述顆粒型材料例如為具有濕氣以及可燃且密集的稠密孔的赭石(yellowearth)、炭、沸石等。上述非顆粒型材料例如為棉、非織造的織物、受壓纖維等。特別地，工作介質優(yōu)選地填充在管體2之中并且由覆蓋加熱絲5的可燃的壓縮纖維形成。
當揮發(fā)性的工作流體7以分子狀態(tài)填充在多孔的工作介質中且被加熱時，產生從液態(tài)到氣態(tài)的相變。這時，在工作介質的密度顯著增加的情況下，散熱管的重量增加。在工作介質的密度減小的情況下，揮發(fā)性的工作流體的相變所需的時間延長。
工作介質7由諸如水、鹽水、乙酸蘇打與水的混合物的揮發(fā)性液體形成。工作介質7可基于用來在工作介質中存儲空氣的孔容積的容積)而被選擇性地使用。也就是說，在孔的容積為0的情況下，工作流體7未被注入。在孔的容積為100％的情況下，工作流體7被完全注入到纖維中。當工作流體的注入相對于孔的容積低于20％時，可以使用少量的工作流體將散熱管加熱到適合墊或加熱器的使用的溫度。當對工作流體的使用相對于孔的容積超過80％時，因為加熱的工作流體不容易蒸發(fā)，因此需要更多的加熱時間和能量消耗。
當能量供應給散熱管1的加熱絲時，在加熱絲5中產生熱，并且工作介質6和工作流體7被加熱。具有快速升溫性能的固態(tài)的工作介質加熱其表面以及包含在表面上和其內部的濕氣。因此，濕氣被蒸發(fā)或者加熱到高溫液體，使得整個散熱管1被均勻和快速地加熱。
也就是說，工作介質6被形成為由加熱絲5產生的熱所加熱，并且包含在其中的濕氣被二次加熱且變成熱蒸汽或高溫液體。蒸發(fā)的蒸汽或高溫液體作為潤濕熱(wetting heat)被均勻地傳遞到散熱管1的內部截面區(qū)域并且被傳導給其整個部分從而實現均勻的散熱。另外，加熱和蒸發(fā)的蒸汽與管體的內部截面區(qū)域接觸、與其進行熱交換并且被凍結和凝結為液體。凝結的水滴基于它們的重力和表面張力而通過工作介質6的表面被吸收并且被再加熱。水通過蒸發(fā)、凝結和吸收被重復處理。
雙金屬器件8通過插塞帽3被安裝在管體2的內部之中。供應給加熱絲5的能量通過對管體2的內側的溫度和大氣壓力的測量而被斷開。也就是說，雙金屬器件8測量從液相變成氣相的工作介質7的溫度和壓力(具體而言是大氣壓力)，以使得能量被自動斷開。因此，就可防止影響管體2的工作流體7影響管體2或者插塞帽3。
散熱管包括用于測量作為散熱器來使用管體2的外部中的外部溫度的溫度檢測器9，并且包括連接到雙金屬器件8和溫度檢測器9從而控制能量的溫度調節(jié)單元10。
溫度檢測器9安裝在管體的外部并且連接到能夠控制散熱管的溫度的溫度調節(jié)單元10。
溫度調節(jié)單元10包括連接到外部電源(未示出)的電源插頭以及延伸到管體2且穿過插塞帽的孔連接到加熱絲5的電纜4。
在工作流體與工作介質以一定比例混合時加熱效率的改變將在本發(fā)明的下面的實施方案的基礎上進行描述。
在散熱管中，加熱絲穿過由材料X-L形成且具有15mm的直徑和1m的高度的管體的內部。作為工作介質(固體)使用的由1～3mm的顆粒形成的赭石和作為工作流體(液體)使用的水按照一定比例被填充到管體中。在實驗室的溫度維持在12～13℃的情況下，工作介質和工作流體按照不同比例混合并且由相同水平的電能加熱以相同的時間周期。工作介質和工作流體的溫度使用數字溫度計每隔一分鐘測量一次持續(xù)一個小時，測量結果在下面的表中示出。這時，固體+流體的狀態(tài)代表了這樣一種狀態(tài)，其中在固體被完全填充的情況下液體以表中的注釋欄所指示的量被增加。


如上面的表1所示，在只填充工作流體的情況下，與只填充工作流體的情況相比較，散熱管溫度的增加更加平緩。因此可知，工作介質具有較好的加熱效率。在少量的工作流體被填充到填充有工作介質的散熱管中的情況下，與僅填充工作介質時相比，其加熱效率顯著較高。
另外，當工作流體被填充40-45ml時，可以達到使?jié)駳獠粫诠ぷ鹘橘|的表面上形成水滴的狀態(tài)。在填充過量工作流體的情況下，工作介質的量會過多，從而使得濕氣形成水滴并且在散熱管內部之中流動。上面的結果在實驗結果的基礎上得到。這里，工作流體的量不局限于此。
在本發(fā)明的第一實施方案中使用的填充有工作介質(固體)和工作流體(液體)的管體被加熱一個小時，并且電能的供應被斷開。每5分鐘檢查一次散熱管的溫度的下降，在相同條件下的散熱管的溫度在下面的表2中示出。


如上面的表2所示，在只填充工作流體的情況下，可知與只填充工作介質時相比其溫度下降的速度較慢。因此，與只填充工作介質時相比，只填充工作流體的操作可以更有效地用于保持長時間的加熱。
另外，工作介質和工作流體以不同比例填充到散熱管中，并且測量溫度。作為測量的結果，與只填充工作介質時相比，將工作介質和工作流體以某個適當的量填充到散熱管中的操作具有所希望得到的加熱持續(xù)效果。
因此，作為對表1和2的分析，與工作介質或工作流體被填充到散熱管中時相比，當工作介質和工作流體以某個適當比例被填充到散熱管中時具有提高的加熱效率。
但是，當工作介質和工作流體被混合且被填充到散熱管中時，如果超過40～45ml的量的工作流體與工作介質相混合，即，在工作流體不在工作介質的表面上流下的情況下，工作流體在散熱管的下側之中聚集。因此，會不利地得到低于散熱管溫度的溫度。所以，優(yōu)選地按照使工作流體不在工作介質的表面上流動的方式將工作介質和工作流體混合并填充到散熱管中。
由直徑為15mm以及高度為10m的excel管形成的五個管體在室溫為7～8℃處被排列為Z字形的形狀。另外，每米具有20W/H的鎳鉻合金加熱絲在管體的內部之中以每圈10m的長度被排列為兩行。由水和乙酸蘇打形成的工作流體被注入到起工作介質作用的聚酯壓縮棉中，該聚酯壓縮棉在相對于管體的內部容積分別為15％的容積(10m的管體的1.5m的高度)、22％的容積(10m的管體的2.2mm的高度)和29％的容積(10m的管體的2.9mm的高度)的基礎上具有600cm3的體積以及20g的重量。數字溫度計被插入到第三和第四散熱管之間。在30分鐘之后檢查幾次平均溫度，測量的結果在下面的表3中示出。

相同的加熱絲被插入與本發(fā)明的實施方案3的管體相同的管體中。在沒有插入可燃纖維的情況下，只有工作流體被100％填充，數字溫度計被插入到第三和第四散熱管之間。在30分鐘之后測量幾次平均溫度。
作為測量的結果，在電能供應大約30分鐘之后，溫度被升高到37～39℃。
如以上在本發(fā)明的第一和第三實施方案中所述的那樣，與傳統(tǒng)的填充有普通液體工作流體的散熱管相比，按照本發(fā)明的散熱管可在短時間間隔內被加熱到高溫，這樣就可以降低實現用于加熱操作所需的溫度的所需電能消耗。
按照本發(fā)明的電熱墊將參照圖2進行描述。
如圖中所示，在本發(fā)明的電熱墊11中，具有絕熱性能的絕熱部件12(例如聚氨脂)以一定的厚度被形成在地板上，軟管容納部分13在絕熱部件12上被形成為Z字形的形狀以用于安裝散熱管1。
與軟管容納部分13具有相同形狀的散熱管1被布置在形成于絕熱部件12中的軟管容納部分13中，并且在散熱管1的上側安裝有電板(electricplate)14。這時，電板14由具有優(yōu)良的熱傳導性能的金屬板形成。
電熱墊11終結于處在電板14上側之上的墊層15。
適合于檢測溫度的溫度檢測器9安裝在散熱管1的外部或者安裝在電板14中，溫度檢測器9與能夠調節(jié)散熱管1的散熱程度的溫度調節(jié)單元10連接。
按照本發(fā)明的另一實施方案的電加熱器安裝在韓國的地下加熱的房間中。
如圖中所示，在電加熱器21中，直線形或曲線形軟管容納部分(未示出)以Z字形的形狀被安裝在韓國的地下加熱的房間22的地板上，散熱管1基于軟管容納部分的類型被容納。
之后，電板23被安裝在散熱管1的上側上以用于傳遞散熱管中產生的熱。裝飾材料24和飾面材料25被安裝在電板23的上側上，這樣就完成了具有電加熱器21的韓國的地下加熱的房間。這時，溫度檢測器9被安裝于在設置于散熱管外的電板23中，從而檢測電板23的溫度。
溫度調節(jié)單元10被安裝在墻表面的一側，且適合于調節(jié)供應給電纜的電能。
具有按照本發(fā)明的另一實施方案的散熱管的電暖器將參照圖4進行描述。
在按照本發(fā)明的電暖器30中，加熱絲5被提供且在向與一般的傳統(tǒng)散熱器具有相同結構的散熱管32供應電能時產生熱。多個能夠輻射散熱管32的熱的散熱板33相對于散熱管32被垂直安裝。循環(huán)路徑34被形成在散熱板33中以用于循環(huán)高溫氣體或者高溫液體。
在安裝在如圖2到4所示的電熱墊11或電加熱器21或電暖器31中的散熱管中，當電能供應給安裝在如圖1所示的管體2中的加熱絲5時，環(huán)繞熱量的工作介質6被加熱，在加熱絲5產生熱量時溫度升高。隨著工作介質的溫度升高，發(fā)生從液態(tài)到氣態(tài)的相變。潤濕熱被均勻地擴散到散熱管1的內部截面區(qū)域，從而使得散熱均勻的進行以實現所需的加熱功能。
加熱和蒸發(fā)的蒸汽進行熱交換，同時與散熱管1的管體的內部截面區(qū)域接觸，并且被凍結為低溫液體且被凝結。凝結的水滴基于重力作用和表面張力而通過工作介質的接觸表面被吸收并且被再加熱。蒸發(fā)、凝結和吸收的過程被重復執(zhí)行，從而實現加熱操作。
在工作流體7蒸發(fā)時，管體2的溫度和壓力利用雙金屬器件8得到測量。當測量的溫度和壓力超過設定的溫度和壓力的情況下，供應給加熱絲5的電能被自動地斷開。
如上所述，如果電能可被很好地適配，則按照本發(fā)明的填充有工作介質和工作流體的散熱管可以生成在獲得電能供應時能夠產生熱并實現加熱功能的所有類型的加熱設備，從而提高加熱效率。
本發(fā)明不局限于上面的描述。本發(fā)明可適合于所有使用電能的設備。
另外，工作流體相對于填充到散熱管中的工作介質的比例可基于散熱管的尺寸和工作介質的濕氣吸收率而進行各種改變。設定適當比例的操作以及根據所設定的比例將工作流體與工作介質的混合的操作包括在本發(fā)明的范圍內。
工業(yè)應用性如上所述，在本發(fā)明中，在按照本發(fā)明的用于電加熱器的散熱管中，工作介質和工作流體以適當的比例被混合和填充到散熱管中，這樣加熱絲中產生的熱可使工作介質的溫度快速升高，并且工作介質的熱量被傳遞到工作流體。因此，工作流體在短時間周期內被快速地蒸發(fā)至高溫蒸汽，以使得散熱管的整體部分被均勻地加熱從而提高加熱效率。
另外，因為采用了多孔的工作介質，所以在形成于工作介質中的孔的基礎上，工作流體的蒸發(fā)或凝結的過程可以容易地重復。
此外，使用適合作為散熱管中的工作介質的多孔壓縮纖維，工作流體的量被減少，從而使得電的負擔被顯著降低。
本發(fā)明并不局限于上面的實施方案。本發(fā)明可以不同的方式被實現而不會脫離其精神或本質特征。應該理解，上面描述的實施例不被前面的描述的細節(jié)所限制，除非另有說明，否則應在由附加的權利要求所限定的精神和范圍內廣泛說明，因此落在權利要求范圍內的所有變化和修訂或者這些范圍的等同物都應被所附權利要求涵蓋。
權利要求
1.一種散熱管，其包括具有一定形狀的管體以及加熱絲，所述加熱絲穿過所述管體的內部，其中所述管體的兩端由插塞帽密封，電散熱管包括被混合并填充到所述管體內部之中的多孔的可燃工作介質以及揮發(fā)性的工作流體。
2.如權利要求1所述的管，其中，所述工作介質具有1～3mm的尺寸，并且被形成為圓形形狀或橢圓形狀或多邊形形狀。
3.如權利要求2所述的管，其中，所述工作介質選自包括赭石顆粒、炭、礫石和沸石的群組。
4.如權利要求1所述的管，其中，所述工作介質選自例如多孔棉、非織造織物、棉、繩等可燃織物群組。
5.如權利要求4所述的管，其中，所述工作流體相對于所述工作介質的氣體容積具有20-80％的氣體容積比。
6.一種電熱墊，其包括安裝在地板上的絕熱部件、具有一定形狀的管體、密封所述管體兩端的插塞帽、插入所述管體且具有能夠在獲得能量時產生熱的加熱絲的散熱管、安裝在所述散熱管的上側的電板以及安裝在所述電板的上側的飾面材料層，電熱墊包括被混合并插入到所述散熱管內部之中的多孔的可燃工作介質和揮發(fā)性的工作流體。
7.如權利要求6所述的墊，其中，所述工作介質選自包括赭石顆粒、炭、礫石、沸石、多孔棉、非織造織物、棉和繩的群組。
8.一種電暖器，其包括由一定形狀管體形成的散熱管、安裝在所述散熱管中并在獲得能量時產生熱量的加熱絲、以及多個相對于所述散熱管垂直安裝并且產生所述散熱管的熱量的散熱板，電暖器包括被混合并插入到所述散熱管內部之中的多孔的可燃工作介質和揮發(fā)性的工作流體。
9.所述工作介質選自包括赭石顆粒、炭、礫石、沸石、多孔棉、非織造織物、棉和繩的群組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能以這樣的方式提高熱效率的電散熱即，多孔的工作介質和揮發(fā)性的工作流體的混合物被填充到散熱管中，多孔的工作介質基于粘度差而被快速加熱，密集填充的工作流體在加熱的工作介質的基礎上相變?yōu)楦邷卣羝蚋邷匾后w。在包括一定形狀的管體以及穿過管體(其中管體的兩端都被插塞帽所密封)的內部的加熱絲的散熱管中，提供一種包括被混合以及填充到管體內部之中的多孔的可燃工作介質和揮發(fā)性的工作流體的電散熱管。
文檔編號A47C21/04GK1735770SQ200480002048
公開日2006年2月15日 申請日期2004年1月12日 優(yōu)先權日2003年1月11日
發(fā)明者金亨坤 申請人:金亨坤