專利名稱：加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱裝置。
已知一種用于改變離散材料溫度的方法及裝置(見EP0777524B1)，其特別適用于提高離散材料的溫度，即加熱離散材料。
這種用于提高離散材料溫度的方法采用了一個(gè)大面積的發(fā)送天線。通過該天線發(fā)射出具有某頻率的電磁射線，該頻率大體上相當(dāng)于待加熱的離散材料的分子固有振頻，而不是一個(gè)經(jīng)調(diào)制的載體頻率。待加熱的離散材料被放置在發(fā)射天線的輻射區(qū)域內(nèi)，從而導(dǎo)致在該離散材料中產(chǎn)生一個(gè)可使其加熱的、與其分子固有振動(dòng)的共振的運(yùn)動(dòng)。在這種裝置中，有一個(gè)密閉的空間，其中除離散的材料外還充滿著一種介質(zhì)，通過對(duì)該介質(zhì)的輻射頻譜的選擇同樣可以產(chǎn)生能達(dá)到加熱目的的共振效果。
一種可實(shí)現(xiàn)上述方法的特定裝置包括一個(gè)大面積的發(fā)送天線，其一側(cè)為第一輸入線，另一側(cè)為第二輸入線，其均由良導(dǎo)體構(gòu)成。兩導(dǎo)體與產(chǎn)生輻射能的發(fā)生器連接。其中，待加熱的離散材料可被放置在發(fā)射天線的輻射區(qū)域內(nèi)。從發(fā)射天線發(fā)射出的頻率處于離散材料和/或放置在一定空間內(nèi)的液體或氣體介質(zhì)的分子固有頻率范圍內(nèi)。
通過大面積發(fā)送天線作為發(fā)射器隨材料在其共振頻率范圍內(nèi)交替作用，特別是通過組合共振可使加熱系統(tǒng)獲得相當(dāng)高的效率。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種加熱裝置，其基本上利用上述方法，并這樣地改進(jìn)該裝置，使得在進(jìn)一步提高該加熱系統(tǒng)的效率的同時(shí)，還簡化結(jié)構(gòu)并降低造價(jià)。
本發(fā)明任務(wù)是通過權(quán)利要求1的特征部分實(shí)現(xiàn)的。
按權(quán)利要求1本加熱裝置由以下特征的組合組成本加熱裝置包括至少一個(gè)加熱元件，其由一個(gè)平面元件帶有兩個(gè)相對(duì)的導(dǎo)電體以及位于兩導(dǎo)體之間的涂層構(gòu)成。所述涂層是由可產(chǎn)生電磁波的涂料構(gòu)成，其包括粘接劑、絕緣劑、分散劑、水及石墨。其中材料組分為a．55％至65％的基料，其中·39％至49％的粘接劑；·18％至23％的絕緣劑；·18％至24％的分散劑；·12％至16％的蒸餾水以及b．35％至45％的石墨其中，粘接劑的組分為·64％至79％的蒸餾水；·4％至6％的硫化油；·0.16％至0.24％的酚或0.05％至0.5％的苯并異噻唑啉酮；·15％至19％的酪素；·0.8％至1.2％尿素；·2％至3％的堿稀釋劑；·2.5％至3.5％的已內(nèi)酯。
借助于由絕緣材料、石墨及粘接劑制成的涂料，可以輻射電磁波。這點(diǎn)可通過涂料中的偶極構(gòu)造解釋。
本加熱裝置的特別高的效率是通過采用上述特殊涂料作為涂層而獲得的。
為能均勻地涂敷上述涂料，在粘接劑中將蒸餾水作為主要成分，其含量至少要保證粘接劑具有粘滯性的稠度。由此，可將粘接劑的各個(gè)組分充分地混合。硫化油和必要時(shí)采用的溶化劑的作用是作為溶劑，以保證各個(gè)材料均勻地、穩(wěn)定地分布在粘接劑中，并且使涂料在載體材料上能夠形成良好的膜。
粘接劑中包含的酚或苯并異噻唑啉酮有利于以少的劑量便能俘獲粒狀材料。酪素當(dāng)作粘接劑中的結(jié)合劑，并起粘接劑內(nèi)各成分的連接作用。尿素在粘接劑中作為溶劑使用，即用于使各組分在粘接劑中均勻分布。此外，在粘接劑中還包括起均勻化作用的稀釋劑及作為溶劑的已內(nèi)酯。
基料中的主要材料是粘接劑，在該粘接劑上，絕緣材料的粒子作為偶電子部分。分散劑有助于材料的分散，從而使粘接劑能夠均勻地分布在基料的絕緣體顆粒材料中。附加的石墨的各個(gè)顆粒隨后加入到已經(jīng)與絕緣材料粘接的粘接劑中，由此與絕緣材料共同構(gòu)成大量最小的電偶極子，其均勻地分布在涂料中，從而最終可均勻地分布在涂層中。這樣，在高頻激勵(lì)下，可以獲得較高的電磁輻射度。特別是在待加熱材料的分子固有振動(dòng)頻率范圍內(nèi)獲得頻率輻射以及在液體、氣體介質(zhì)所處空間內(nèi)發(fā)射一定頻率的電磁振動(dòng)波。
為獲得高頻激勵(lì)，提供一種高次諧波發(fā)生器，其包括一個(gè)電子結(jié)構(gòu)組，在用可控振動(dòng)進(jìn)行控制的狀態(tài)下，該電子結(jié)構(gòu)組將給出一個(gè)具有陡峭的相應(yīng)于陡峭的上升前沿的電流升速，從而適合于產(chǎn)生較高的高次諧波成分，例如可達(dá)到第50階諧振。
該高次諧波發(fā)生器與加熱元件上的兩導(dǎo)電體相連，其用于激勵(lì)加熱元件在分子固有頻率范圍內(nèi)發(fā)射振動(dòng)頻譜射線，它最好采用位于兆兆赫范圍內(nèi)的組合諧振區(qū)內(nèi)。
硫化油可采用諸如經(jīng)硫化的橄欖油、經(jīng)硫化的芝麻油、或經(jīng)硫化的棕櫚油。但是根據(jù)權(quán)利要求2，硫化油優(yōu)先采用經(jīng)硫化的蓖麻油。已知蓖麻油通常被用作磺化蓖麻醇酸鹽或土耳其紅油。這種經(jīng)硫化的蓖麻油因其具有界面活性而性能良好。
根據(jù)權(quán)利要求3，酚最好采用經(jīng)過碳化的、通過裂化處理過的酚，其非常適合于粒料的俘獲。也可以用苯并異噻唑啉酮替代酚。
根據(jù)權(quán)利要求4，稀釋劑采用的是基于芳香基和/或醇基和/或酯基和/或酮基的溶劑，例如萜。
絕緣劑可以采用多種已知絕緣材料。但是根據(jù)權(quán)利要求5，絕緣劑最好采用絕緣炭黑。這種炭黑最好在磨成粉狀到很小的顆粒后再加入。這樣，炭黑粒料可以均勻地分布在基料中，從而在涂層材料中形成大量電偶極子。
分散劑采用如權(quán)利要求6所述方案。因此，用于使粘接劑絕緣材料的顆粒一起均勻地分布在基料中的分散劑可以是有機(jī)的、單體和/或多體材料。
根據(jù)權(quán)利要求7，涂層材料的最佳實(shí)施方案包含觸變材料。該觸變材料的作用是，使該涂層材料具有粘滯性稠度，即一方面很容易涂敷在輻射面上，另一方面，在靜止?fàn)顟B(tài)下，由于具有一定的粘滯性，因而不會(huì)在表面形成液滴或滴痕。這樣，涂料可以輪廓很精確地覆蓋在輻射表面上。
根據(jù)權(quán)利要求8，采用三端雙向可控硅作為產(chǎn)生高次諧波的電子結(jié)構(gòu)組，其在相位邊際處最好具有87°至接近于90°之間的上升角。不過，也可以采用其他公知的、具有類似特性的電子結(jié)構(gòu)組，和已知的電子控制元件，如雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
這里應(yīng)該指出，這種具有足夠高的電流提升速度以及足夠高的高次諧波的電子結(jié)構(gòu)組，由于其較高的高次諧波而不適合在一般的電網(wǎng)中工作。但是在這種高次諧波發(fā)生器的所述總體布置中，至少一個(gè)與之相連的加熱元件可以通過在加熱元件中的激勵(lì)來衰減較高的高次諧波成分。因此，這樣的總體系統(tǒng)與普通電網(wǎng)連接時(shí)不會(huì)受到帶有高次諧波成分的電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)干擾。
通過采用這種結(jié)構(gòu)的高次諧波發(fā)生器進(jìn)行高頻激勵(lì)，使加熱裝置因所需構(gòu)件少而大大降低了成本。大幅度降低成本的另一因素是這種加熱裝置安裝成本特別小，所需要的場地相對(duì)于已知的熱氣一熱水加熱系統(tǒng)也較少，運(yùn)行的費(fèi)用也特別低。
本發(fā)明的加熱裝置可適用于所有可能的加熱目的，特別是在公共的或私人的建筑中。由于占用空間較少，并且設(shè)備處于封閉狀態(tài)，因而為建筑設(shè)計(jì)提供了更多的造型空間。
根據(jù)權(quán)利要求9，在加熱元件的一個(gè)具體實(shí)施例中，設(shè)置在加熱元件上的導(dǎo)電體為銅箔片。與涂層的電觸點(diǎn)可通過直接貼合或嵌入觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，可以是電容或電感式耦合。
根據(jù)權(quán)利要求10，為使加熱作用與各種空間條件及不同的溫度要求相互匹配，可簡單地采用已知的電子控制裝置，通過改變控制振動(dòng)的振幅和/或頻率進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)。
加熱元件的基體材料可以是穩(wěn)定的平板形狀，由此可形成鑲板狀加熱元件。這樣可以很方便地安裝到墻上。不過，基體材料也可以采用裱糊紙類可滾壓的形式，這樣可粘貼到墻上。
根據(jù)權(quán)利要求12，本發(fā)明加熱裝置的尺寸設(shè)計(jì)和匹配可以簡單地實(shí)現(xiàn)，例如用多塊平板形加熱元件以較美觀且較緊湊的方式組合而成。為盡量減少導(dǎo)體電容的影響，輸入線長度最好短些。
本加熱裝置最好用于住宅、商業(yè)場所或公共場所內(nèi)的室內(nèi)加熱器，例如可以用在教堂中。此外，該加熱裝置特別適用于烘干室，例如噴漆裝置的烘干室或用于烘干木料的烘干室。相對(duì)于傳統(tǒng)的加熱設(shè)備，可以大幅降低所需能量消耗。
根據(jù)權(quán)利要求13所述的實(shí)施例，所選擇的載體材料或附加在其中的附加材料或粘接材料可通過分子固有頻率被激勵(lì)，從而達(dá)到加熱的目的。
根據(jù)權(quán)利要求14所述的實(shí)施例，可以采用管狀的載體，其最好在外部、必要時(shí)也可以在內(nèi)部有一涂層，其中容納有具有分子固有振動(dòng)頻率的流體進(jìn)行加熱。特別是可以制造一種結(jié)構(gòu)簡單的、只需消耗較少能量即可運(yùn)行的直通式加熱器、例如住宅用直通熱水加熱器。
以下將借助于附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。其中

圖1為一透視圖，其中表示了一個(gè)作為室內(nèi)加熱器的加熱裝置；圖2為控制電路。
圖1表示了室內(nèi)一角，其中安裝了一個(gè)加熱裝置2。加熱裝置2是由十二個(gè)加熱元件3組合而成。加熱元件3在室內(nèi)一角對(duì)稱地排列，其中，每一水平行上四個(gè)為一組。加熱元件3做成矩形平面元件，其通過短邊上的連接點(diǎn)4作為并聯(lián)相互連接成一體。加熱元件3或者可具有平面的基體材料，或者具有可滾壓的材料，然后兩種材料分別相應(yīng)地螺紋連接或粘接。三個(gè)位于垂直邊緣上的加熱元件3通過連接電纜5經(jīng)由接線盒6與其他的加熱元件3或銅箔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電體14、15通過并聯(lián)件4相互連接。
控制裝置7包括一個(gè)高次諧波發(fā)生器，其上帶有諸如三端雙向可控硅等元件，其具有較陡的電流上升速度，同時(shí)，還配有對(duì)振幅進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。控制裝置7一方面通過接線盒6與加熱元件3連接，另一方面通過變壓器8經(jīng)由電網(wǎng)接頭9進(jìn)行供電。
圖2表示了控制裝置7的一個(gè)具體的控制電路10，其上帶有雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管11。
用一個(gè)制成集成半導(dǎo)體電路(T云CD4047B)的多級(jí)振動(dòng)器12通過一個(gè)具有相當(dāng)高頻率(約20kHz)的雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管11的電阻13進(jìn)行控制。多級(jí)振動(dòng)器12按如圖2所示的方式連接。在雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管11的電路中，有一個(gè)加熱元件(示意表示)或與其相距一定間隔且電連接的銅箔形式的導(dǎo)電體14、15。用一個(gè)與多級(jí)振動(dòng)器12相連接的電位計(jì)16可以在有效電壓20V至30v之間、頻率在18kHz至22kHz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管11的控制振動(dòng)的振幅及頻率，由此可控制熱能及與此相關(guān)的熱效應(yīng)。
為了在分子固有頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)頻譜的輻射及功能，雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管11相當(dāng)陡的電流升速是決定性的，其中由此產(chǎn)生的高達(dá)50階的諧振是有效的。
具有與圖2所示電路類似功能的電路可以設(shè)置一個(gè)三端雙向可控硅。而雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管11的控制裝置已經(jīng)具有高達(dá)20kHz的相當(dāng)高的頻率，在一個(gè)大致相同功能的電路中的三端雙向可控硅可以直接用大約50Hz的電網(wǎng)頻率來控制。
權(quán)利要求
1．一種加熱裝置，其特征包括-至少一個(gè)加熱元件，其由一個(gè)平面元件帶有兩個(gè)相隔一定距離的導(dǎo)電體以及位于兩導(dǎo)體之間的涂層構(gòu)成。所述涂層由可產(chǎn)生電磁波的涂料構(gòu)成，其包括粘接劑、絕緣劑、分散劑、水及石墨，其中材料組分為a、55％至65％的基料，其中·39％至49％的粘接劑；·18％至23％的絕緣劑；·18％至24％的分散劑；·12％至16％的蒸餾水以及b、35％至45％的石墨其中，粘接劑的組分為·64％至79％的蒸餾水；·4％至6％的硫化油；·0.16％至0.24％的酚或0.05％至0.5％的苯并異噻唑啉酮；·15％至19％的酪素；·0.8％至1.2％尿素；·2％至3％的堿稀釋劑；·2.5％至3.5％的已內(nèi)酯。其中借助于由絕緣材料、石墨及粘接劑制成的涂料，可以發(fā)射電磁波。-至少一個(gè)帶有一種高次諧波發(fā)生器的控制-/調(diào)節(jié)器(7)，其包括一個(gè)電子結(jié)構(gòu)組，在用可控振動(dòng)進(jìn)行控制的狀態(tài)下，該電子結(jié)構(gòu)組具有相應(yīng)于一個(gè)陡峭的上升前沿的電流升速，由此適合于產(chǎn)生較高的高次諧波，以及-高次諧波發(fā)生器與加熱元件(3)上的兩導(dǎo)電體相連，其用于激勵(lì)加熱元件在分子固有頻率范圍內(nèi)發(fā)射振動(dòng)頻譜射線。
2．如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，硫化油最好采用經(jīng)硫化的蓖麻油。
3．如權(quán)利要求1或2所述的加熱裝置，其特征在于，酚是經(jīng)過碳化的、通過裂化處理過的酚或采用苯并異噻唑啉酮。
4．如權(quán)利要求1至3之一所述的加熱裝置，其特征在于，稀釋劑采用的是基于芳香基和/或醇基和/或酯基和/或酮基的溶劑。
5．如權(quán)利要求1至4之一所述的加熱裝置，其特征在于，絕緣劑為絕緣炭黑。
6．如權(quán)利要求1至5之一所述的加熱裝置，其特征在于，分散劑可以是無機(jī)的和/或有機(jī)的、單體和/或多體材料。
7．如權(quán)利要求1至6之一所述的加熱裝置，其特征在于，涂層材料中包含觸變材料。
8．如權(quán)利要求1至7之一所述的加熱裝置，其特征在于，電子結(jié)構(gòu)組采用三端雙向可控硅和/或雙金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其上帶有預(yù)制的已知的電子控制元件。
9．如權(quán)利要求1至8之一所述的加熱裝置，其特征在于，設(shè)置在加熱元件(3)上的導(dǎo)電體為相互平行的銅箔片構(gòu)成，與涂層的電觸點(diǎn)用電容和/或電感式連接來實(shí)現(xiàn)，其中，涂層位于銅箔片的上方或下方或?qū)~箔片埋入涂層中。
10．如權(quán)利要求1至9之一所述的加熱裝置，其特征在于，可通過改變控制振動(dòng)的振幅和/或頻率控制和/或調(diào)節(jié)熱效應(yīng)。
11．如權(quán)利要求1至10之一所述的加熱裝置，其特征在于，加熱元件(3)的基體材料可以是穩(wěn)定的平板形狀或可滾壓的裱糊紙類形式。
12．如權(quán)利要求1至11之一所述的加熱裝置，其特征在于，多個(gè)加熱元件(3)采用平板元件，其中，所有平板元件都是相同的矩形平板并以對(duì)稱形式布置與最好是較短的導(dǎo)線長度并聯(lián)連接。
13．如權(quán)利要求1至12之一所述的加熱裝置，其特征在于，所選擇的載體材料本身，或與之相連的、相貼合的或埋入的材料可通過分子固有頻率被激勵(lì)，從而達(dá)到加熱的目的。
14．如權(quán)利要求1至13之一所述的加熱裝置，其特征在于，基體材料做成管件并且是液體加熱器的組成部分，其中液體可流入和/或流經(jīng)整個(gè)管狀載體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加熱裝置,其特征是:該加熱裝置包括至少一個(gè)加熱元件(3),其由一個(gè)平面元件帶有兩個(gè)相對(duì)的、基本平行的導(dǎo)電體以及位于兩導(dǎo)體之間的涂層構(gòu)成,涂層用于產(chǎn)生電磁波,其中,所述涂層由粘接劑、絕緣劑、分散劑、水及石墨組成。此外,加熱裝置還包括帶有高次諧波發(fā)生器的控制器(7),所述高次諧波發(fā)生器包括一個(gè)電子結(jié)構(gòu)組,在用可控振動(dòng)進(jìn)行控制的狀態(tài)下,該電子結(jié)構(gòu)組具有陡峭的電流升速,由此適合于產(chǎn)生較高的高次諧波。高次諧波發(fā)生器與加熱元件(3)上的兩導(dǎo)電體相連,其用于激勵(lì)加熱元件在分子固有頻率范圍內(nèi)發(fā)射振動(dòng)頻譜射線。由此獲得一種高效、低成本的加熱系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H05B3/20GK1324557SQ99812740
公開日2001年11月28日 申請(qǐng)日期1999年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月27日
發(fā)明者赫爾穆特·賴歇爾特 申請(qǐng)人:分子能源技術(shù)股份公司