Нагревательный прибор, содержащий материал с изменением фазы - RU2684040C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к нагревательному прибору, содержащему материал с изменением фазы. Областью применения изобретения является обогрев помещений.

Известны электрические нагревательные приборы, содержащие корпус, имеющий заднюю сторону, закрепленную на вертикальной стене комнаты, и кожух, содержащий излучающий элемент, оснащенный излучающим фасадом, нагреваемым через заднюю сторону при помощи нагревательного элемента, например, такого как нагревательный провод или сопротивление, нанесенное на пленку методом трафаретной печати.

Во время работы кожух этих приборов может нагреваться до высоких поверхностных температур, в частности, температур, которые могут создавать для пользователя опасность ожога. Эти нагревательные приборы являются тем более опасными, поскольку внутренняя часть кожуха легко доступна для маленьких детей.

Известны решения для обеспечения максимальной температуры на поверхности кожуха этих приборов ниже определенного предельного значения. Например, разработаны нагревательные приборы с меньшей максимальной мощностью, или их оборудуют электромеханическими устройствами, позволяющими понижать их максимальную мощность до меньшей мощности, чтобы получить низкую температуру на поверхности кожуха.

Однако эти решения не являются удовлетворительными, поскольку одно из них предполагает создание нагревательных приборов специально для этого использования, а другое создает риск для пользователя в случае нарушения в работе электронных устройств.

Классически, электрическое питание этих нагревательных приборов основано на использовании тиристоров, управляемых регулирующими устройствами. Эти тиристоры работают как быстрые выключатели, циклы размыкания и замыкания которых управляют электрическим питанием нагревательного элемента.

Однако циклы размыкания и замыкания тиристоров могут происходить многократно за минуту, что приводит к значительному перегреву тиристоров, чреватому их повреждением. Следовательно, тиристоры необходимо после этого охлаждать. Такая проблема возникает, в частности, когда нагревательный прибор стабилизируется на одной температуре.

Известно охлаждение тиристоров за счет теплопроводности при помощи теплового радиатора, затем за счет конвекции с воздухом, циркулирующим вокруг тиристоров внутри нагревательного прибора. Одно из решений заключается также в погружении тиристоров в жидкость, которая испаряется при контакте с ними, затем конденсируется при контакте с холодной стенкой, расположенной на расстоянии от тиристоров. Таким образом, может происходить удаление энергии, накапливаемой тиристорами.

Однако эти решения имеют ряд недостатков. Использование теплового радиатора не позволяет, например, в достаточной степени охлаждать тиристоры, и тепловой радиатор может загрязняться от пыли, что приводит к снижению его эффективности. Использование текучей среды для охлаждения тиристоров является исключительно дорогим и приводит к загрязнению, поэтому необходимо использовать сложную герметичную систему.

Разработка электрических нагревательных приборов в настоящее время преследует цель улучшения комфорта пользователей. В частности, разработчики ставят перед собой задачу производства нагревательных приборов, которые быстро нагреваются, но очень медленно охлаждаются.

Существует несколько известных решений. Например, используют элемент с сильной тепловой инерцией сзади прибора в дополнение к излучающему элементу, характеризующемуся слабой тепловой инерцией. Таким образом, элемент с сильной тепловой инерцией очень медленно нагревается и охлаждается, тогда как излучающий элемент очень быстро нагревается и охлаждается. Однако недостатком этого решения является наличие излучающего фасада, который становится холодным, как только излучающий элемент перестают нагревать. Другое решение состоит в использовании инертного инерционного материала для излучающего элемента, такого как вулканический камень или стекло, параметры которого рассчитывают таким образом, чтобы он обладал средней тепловой инерцией. Однако это решение всего лишь представляет собой компромисс между сильной и слабой тепловой инерцией и не позволяет получить быстро нагревающийся, но медленно охлаждающийся нагревательный прибор.

Задачей настоящего изобретения является решение одной или нескольких из этих проблем и устранение недостатков известных решений.

В частности, объектом настоящего изобретения является электрический нагревательный прибор, содержащий:

- корпус, имеющий кожух, содержащий материал с изменением фазы, и заднюю сторону, выполненную с возможностью крепления на по существу вертикальной стене, при этом кожух и задняя сторона ограничивают внутренний объем корпуса;

- нагревательный элемент, расположенный во внутреннем объеме корпуса.

Под материалом с изменением фазы следует понимать материал, способный накапливать энергию, сохраняя по существу постоянную температуру и изменяя при этом свое физическое состояние.

Предпочтительно кожух содержит излучающий элемент, оснащенный излучающим фасадом, нагреваемый нагревательным элементом, при этом материал с изменением фазы находится в излучающем элементе.

Согласно первому варианту осуществления изобретения, температура Т_ϕ изменения фазы материала с изменением фазы слегка превышает максимальную температуру T_max, допустимую для кожуха.

В случае нарушения в работе такой нагревательный прибор может замедлять повышение температуры кожуха, чтобы ограничить риски ожога для пользователя.

Согласно второму варианту осуществления изобретения, температура Т_ϕА изменения фазы материала с изменением фазы по существу равна требуемой температуре T_vA излучающего фасада.

Такой нагревательный прибор представляет особый интерес, когда нагрев излучающего элемента регулируют при помощи тиристоров. Действительно, такой прибор позволяет реже задействовать тиристоры, что ограничивает их нагрев.

Согласно этому варианту осуществления, излучающий элемент предпочтительно может содержать второй материал с изменением фазы, температура Т_ϕ изменения фазы которого слегка превышает максимальную температуру T_max, допустимую для кожуха.

Согласно третьему варианту осуществления изобретения, температура Т_ϕВ изменения фазы материала с изменением фазы немного ниже требуемой температуры T_vВизлучающего фасада.

Преимуществом такого нагревательного прибора является быстрый нагрев, но медленное охлаждение, что улучшает комфорт для пользователя.

Согласно этому варианту осуществления, излучающий элемент предпочтительно может содержать второй материал с изменением фазы, температура Т_ϕ изменения фазы которого слегка превышает максимальную температуру T_max, допустимую для кожуха, и/или третий материал с изменением фазы, температура Т_ϕА изменения фазы которого по существу равна требуемой температуре T_vA излучающего фасада.

Согласно варианту осуществления изобретения, излучающий элемент образует герметичную емкость, содержащую несколько отсеков, внутри которых находится(ятся) материал или материалы с изменением фазы, при этом отсеки выполнены таким образом, что образуют по меньшей мере один канал, соединяющий заднюю сторону излучающего элемента с излучающим фасадом. Согласно варианту, отсеки дополнительно выполнены таким образом, что образуют по меньшей мере один канал, расположенный по существу параллельно излучающему фасаду.

Преимуществом такого нагревательного прибора является обеспечение хорошей теплопроводности излучающего элемента от его задней стороны к излучающему фасаду.

Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые фигуры.

На фиг. 1 схематично показан нагревательный прибор согласно варианту осуществления изобретения, вид в разрезе сбоку;

на фиг. 2 показано изменение температуры материала с изменением фазы в зависимости от поступающей энергии;

на фиг. 3 схематично показан нагревательный прибор согласно другому варианту осуществления изобретения, отличному от варианта, показанного на фиг. 1, вид в разрезе сбоку;

на фиг. 4 показано изменение температуры на фасаде нагревательного прибора в зависимости от времени согласно известному техническому решению;

на фиг. 5 схематично показан нагревательный прибор согласно версии варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 3, вид в разрезе сбоку;

на фиг. 6 показано изменение температуры на фасаде нагревательного прибора в зависимости от времени согласно варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг. 3;

на фиг. 7 схематично показан нагревательный прибор согласно другому варианту осуществления изобретения, отличному от вариантов, изображенных на фиг. 1 и 3, вид в разрезе сбоку;

на фиг. 8 показано изменение температуры на фасаде нагревательного прибора в зависимости от времени согласно варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг. 6;

на фиг. 9 схематично показан нагревательный прибор согласно версии варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 6, вид в разрезе сбоку.

На фиг. 1 показан нагревательный прибор 100 согласно первому варианту осуществления изобретения.

Нагревательный прибор 100 содержит корпус 101. Корпус 101 содержит заднюю сторону 102, выполненную с возможностью крепления на по существу вертикальной стене. Корпус 101 содержит также кожух 103. Задняя сторона 102 и кожух 103 ограничивают вместе внутренний объем 104 корпуса 101, в котором расположен нагревательный элемент 105.

Кожух 103 имеет максимально допустимую температуру T_max. Максимальная температура T_max соответствует температуре, сверх которой прибор 100 создает риск для пользователя, в частности, риск ожога. Максимальная температура T_max, например, является стандартизированной температурой. Например, максимальная температура T_max введена в память устройства регулирования (не показано) прибора 100.

Согласно варианту осуществления изобретения, нагревательный элемент 105 нагревает за счет конвекции воздух, проходящий через прибор 100. Нагревательный элемент 105 расположен вблизи задней стороны 102 корпуса 101. Нагревательный элемент 105 является, например, нагревательным сопротивлением.

В примере, представленном на фиг. 1, кожух 103 содержит излучающий элемент 106, оснащенный излучающим фасадом 107. Излучающий элемент 106 нагревается нагревательным элементом 105. Нагревательный элемент 105 расположен так, чтобы по существу равномерно нагревать излучающий элемент 106.

Согласно варианту осуществления (не показан) изобретения, кожух 103 содержит несколько излучающих элементов 106, каждый из которых оснащен излучающим фасадом 107 и нагревательным элементом 105. Излучающие элементы 106 расположены таким образом, чтобы излучающие фасады 107 излучающих элементов 106 вместе образовали фасад прибора 100.

Кожух 103 содержит материал 109 с изменением фазы. Материал 109 является, например, парафином, спиртом, гелем кремнезема, расплавленной солью или кристаллогидратом. В примере, представленном на фиг. 1, материал 109 с изменением фазы расположен, в частности, в излучающем элементе 106.

Материал 109 с изменением фазы имеет температуру Т_ϕ изменения фазы. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, температура Т_ϕ изменения фазы соответствует изменению фазы твердая фаза/жидкая фаза - жидкая фаза/твердая фаза. Согласно варианту, температура Т_ϕ изменения фазы соответствует изменению фазы жидкая фаза/газ - газ/жидкая фаза.

Изменение температуры T_m материала 109 с изменением фазы во время изменения фазы твердая фаза/жидкая фаза - жидкая фаза/твердая фаза в зависимости от сообщаемой ему энергии Е показано на фиг. 2. Когда материал 109 находится в твердой фазе, его температура T_m ниже температуры Т_ϕ изменения фазы. Когда материал 109 находится в твердой фазе, энергия Е, сообщаемая материалу 109, приводит к повышению его температуры T_m. Когда температура T_m материала 109 достигает температуры Т_ϕ изменения фазы, материал 109 одновременно имеет твердую фазу и жидкую фазу. При этом дополнительная энергия Е, получаемая материалом 109, накапливается в материале 109, но без повышения температуры T_m. Температура T_m материала 109 стабилизируется в значении температуры Т_ϕ изменения фазы. Затем, при превышении определенного количества полученной энергии Е материал 109 имеет только жидкую фазу, и его температура T_m опять начинает повышаться. Изменение температуры T_m материала 109 с изменением фазы во время изменения фазы жидкая фаза/газ - газ/жидкая фаза в зависимости от сообщаемой ему энергии Е происходит аналогично.

В примере, представленном на фиг. 1, материал 109 расположен внутри герметичной емкости 111, образующей излучающий элемент 106. Емкость 111 выполнена, например, из металла или из пластика. Согласно другому примеру осуществления, емкость содержит материал, имеющий ячеистую структуру. Согласно варианту, материалом 109 пропитан другой твердый пористый материал. Предпочтительно твердый пористый материал является композиционным материалом. Материал 109, которым пропитан композиционный материал, является, например, парафином, пропитывающим керамику, или расплавленной солью, инкапсулированной в полимерные шарики.

В примере, представленном на фиг. 1, нагревательный элемент 105 расположен напротив задней стороны 108 излучающего элемента 106. Нагревательный элемент105 является, например, сопротивлением, нанесенным методом трафаретной печати на пластиковую пленку, или нагревательным проводом. Согласно варианту, нагревательный элемент 105 погружен в материал 109 с изменением фазы внутри емкости 111.

В примере, представленном на фиг. 1, материал 109 с изменением фазы выбран таким образом, чтобы его температура Т_ϕ изменения фазы слегка превышала максимальную температуру T_max кожуха 103. Под выражением «слегка превышает» следует понимать, что разность между температурой Т_ϕ изменения фазы и максимальной температурой T_max не превышает 30°С.

Таким образом, если температура кожуха 103 превышает максимально допустимую температуру T_max и достигает температуры Т_ϕ изменения фазы материала 109, материал 109 изменяет свою фазу, стабилизируя за счет этого на какое-то время температуру кожуха 103 в значении температуры Т_ϕ изменения фазы. В случае перегрева прибора 100 это позволяет замедлить повышение температуры кожуха 103 и ограничить риски для пользователя.

На фиг. 3 показан нагревательный прибор 100А согласно второму варианту осуществления изобретения.

Нагревательный прибор 100А содержит корпус 101А. Корпус 101А содержит заднюю сторону 102А, выполненную с возможностью крепления на по существу вертикальной стене. Корпус 101А содержит также кожух 103А. Задняя сторона 102А и кожух 103А ограничивают вместе внутренний объем 104А корпуса 101А, в котором расположен нагревательный элемент 105А.

Кожух 103А содержит излучающий элемент 106А, оснащенный излучающим фасадом 107А. Согласно варианту осуществления изобретения, излучающий элемент 106А покрыт пластиной в виде сотовой структуры, расположенной на расстоянии от излучающего фасада 107А. Излучающий элемент 106А нагревается от нагревательного элемента 105А. Нагревательный элемент 105А расположен таким образом, чтобы по существу равномерно нагревать излучающий элемент 106А.

Согласно варианту осуществления (не показан) изобретения, кожух 103А содержит несколько излучающих элементов 106А, каждый из которых оснащен излучающим фасадом 107А и нагревательным элементом 105А. Излучающие элементы 106А расположены таким образом, чтобы излучающие фасады 107А излучающих элементов 106А вместе образовали фасад прибора 100А.

Нагревательный элемент 105А соединен с выключателем 110А. Предпочтительно выключатель 110А представляет собой TRIAC, то есть триод для переменного тока. TRIAC 100А содержит группу из двух тиристоров.

Во время работы TRIAC 110А циклично размыкается и замыкается. Когда TRIAC 110А замкнут, нагревательный элемент 105А получает питание электрической энергией. Когда TRIAC 110А разомкнут, нагревательный элемент 105А не получает питания электрической энергией. Согласно варианту осуществления изобретения, TRIAC 110А имеет одинаковое время размыкания и замыкания. Согласно варианту, время размыкания и время замыкания TRIAC 110А могут различаться.

TRIAC 110А регулируют при помощи устройства регулирования (не показано) прибора 100А. Устройство регулирования содержит микропроцессор, память для данных, память для программ и по меньшей мере одну шину связи. Устройство регулирования связано через входной интерфейс с одним или несколькими датчиками, измеряющими температуру Т_р комнаты, в которой установлен прибор 100А. Устройство регулирования связано также через входной интерфейс с электронными часами. Устройство регулирования связано через выходной интерфейс с TRIAC 110А.

После включения прибора 100А и после того, как температура Т_р в комнате достигнет заданной температуры Т_с, устройство регулирования подает команду на включение TRIAC 110А, чтобы поддерживать температуру Т_р комнаты в значении заданной температуры Т_с. Заданную температуру Т_с предварительно вводят в память данных устройства регулирования. При этом TRIAC 110А размыкается и замыкается через равномерные интервалы Δt времени. Например, интервал Δt времени предварительно вводят в память данных устройства регулирования. Интервал Δt времени определяют таким образом, чтобы температура T_f излучающего фасада 107 оставалась по существу постоянной, несмотря на циклы размыкания и замыкания TRIAC 110А.

На фиг. 4 показано изменение в зависимости от времени t температуры T_f излучающего фасада известного нагревательного прибора, содержащего описанный выше TRIAC, во время фазы поддержания температуры Т_р нагреваемой комнаты в значении заданной температуры Т_с. Серые зоны под кривой отображают время, в течение которого TRIAC находится в замкнутом состоянии. Интервал времени цикла размыкания и замыкания является коротким, поэтому температура T_f излучающего фасада остается по существу постоянной. Этот интервал времени составляет, например, от 30 до 60 сек.

Кожух 103А содержит материал 109А с изменением фазы. Материал 109А является, например, парафином, спиртом, гелем кремнезема, расплавленной солью или кристаллогидратом. В примере, представленном на фиг. 3, материал 109А с изменением фазы расположен, в частности, в излучающем элементе 106А.

Материал 109А с изменением фазы имеет температуру Т_ϕА изменения фазы. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, температура Т_ϕА изменения фазы соответствует изменению фазы твердая фаза/жидкая фаза - жидкая фаза/твердая фаза. Согласно варианту, температура Т_ϕА изменения фазы соответствует изменению фазы жидкая фаза/газ - газ/жидкая фаза. Поведение материала 109А с изменением фазы эквивалентно поведению, проиллюстрированному на описанной выше фиг. 2.

В примере, представленном на фиг. 3, материал 109А расположен внутри герметичной емкости 111А, образующей излучающий элемент 106А. Емкость 111А выполнена, например, из металла или пластика. Согласно другому примеру осуществления, емкость содержит материал, представляющий собой ячеистую структуру. Согласно варианту, материал 109А пропитывает другой твердый пористый материал. Предпочтительно твердый пористый материал является композиционным материалом. Материал 109А, которым пропитан композиционный материал, является, например, парафином, пропитывающим керамику, или расплавленной солью, инкапсулированной в полимерные шарики.

В примере, представленном на фиг. 3, нагревательный элемент 105А расположен напротив задней стороны 108А излучающего элемента 106А. Нагревательный элемент 105А является, например, сопротивлением, нанесенным методом трафаретной печати на пластиковую пленку, или нагревательным проводом. Согласно варианту, нагревательный элемент 105А погружен в материал 109А с изменением фазы внутри емкости 111А. Согласно другому варианту, показанному на фиг. 5, нагревательный элемент 105А является резистивным проводом, и емкость 111А содержит отсек 115А, в котором расположен резистивный провод 105А, погруженный в электроизоляционный и проводящий тепло материал 116А, например, в магнезию, и один или несколько других отсеков 117А, в которых расположен материал 109А с изменением фазы. В этом последнем варианте представляет интерес использование пластины 118А в виде сотовой структуры, покрывающей излучающий элемент 106А.

В примере, представленном на фиг. 3, материал 109А с изменением фазы выбран таким образом, чтобы его температура Т_ϕА изменения фазы была по существу равна требуемой температуре T_vA излучающего фасада 107А. Например, требуемая температура T_vA по существу равна температуре T_f излучающего фасада 107А, когда температура Т_р комнаты достигает заданной температура Т_с.

Таким образом, вблизи требуемой температуры T_vA происходит изменение фазы материала с изменением фазы, и повышение или понижение температуры излучающего фасада 107А замедляется. Поддержание излучающего фасада 107А по существу при постоянной температуре может происходить с интервалом Δt времени, увеличенным по сравнению с интервалом времени, установленном в известном решении, показанном на фиг. 4, что позволяет реже задействовать TRIAC 110A и, следовательно, ограничивает нагрев тиристоров. На фиг. 6 показано изменение в зависимости от времени t температуры T_f излучающего фасада 107А прибора 100А во время фазы поддержания температуры Т_р нагреваемой комнаты при заданной температуре Т_с. Зоны серого цвета под кривой отображают время, во время которого TRIAC 110A замкнут. На фиг. 6 показано уменьшение частоты циклов размыкания и замыкания тиристора 110А, которое стало возможным, благодаря использованию материала 109А с изменением фазы в кожухе 103А прибора 100А, при колебании температуры T_f излучающего фасада 107А вокруг требуемой температуры T_vA, идентичной с показанной на фиг. 4.

Предпочтительно второй вариант осуществления изобретения можно комбинировать с первым вариантом осуществления изобретения. В этом случае излучающий элемент 106А содержит второй материал 109 с изменением фазы, температура Т_ϕ изменения фазы которого слегка превышает максимально допустимую температуру T_max кожуха 103А. Таким образом, прибор 110А одновременно имеет преимущества, связанные с использованием материала 109А с изменением фазы и преимущества, связанные с использованием материала 109 с изменением фазы.

На фиг. 7 показан нагревательный прибор 100В согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Нагревательный прибор 100В содержит корпус 101В. Корпус 101В содержит заднюю сторону 102В, выполненную с возможностью крепления на по существу вертикальной стене. Корпус 101В содержит также кожух 103В. Задняя сторона 102В и кожух 103В ограничивают вместе внутренний объем 104В корпуса 101В, в котором расположен нагревательный элемент 105В.

Кожух 103В содержит излучающий элемент 106В, оснащенный излучающим фасадом 107В. Согласно варианту осуществления изобретения, излучающий элемент 106В покрыт пластиной в виде сотовой структуры, расположенной на расстоянии от излучающего фасада 107В. Излучающий элемент 106В нагревается от нагревательного элемента 105В. Нагревательный элемент 105В расположен таким образом, чтобы по существу равномерно нагревать излучающий элемент 106В.

Согласно варианту осуществления (не показан) изобретения, кожух 103В содержит несколько излучающих элементов 106В, каждый из которых оснащен излучающим фасадом 107В и нагревательным элементом 105В. Излучающие элементы 106В расположены таким образом, чтобы излучающие фасады 107В излучающих элементов 106В вместе образовали фасад прибора 100В.

Кожух 103В содержит материал 109В с изменением фазы. Материал 109В является, например, парафином, спиртом, гелем кремнезема, расплавленной солью или кристаллогидратом. В примере, представленном на фиг. 7, материал 109В с изменением фазы расположен, в частности, в излучающем элементе 106В.

Материал 109В с изменением фазы имеет температуру Т_ϕВ изменения фазы. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, температура Т_ϕВ изменения фазы соответствует изменению фазы твердая фаза/жидкая фаза - жидкая фаза/твердая фаза. Согласно варианту, температура Т_ϕВ изменения фазы соответствует изменению фазы жидкая фаза/газ - газ/жидкая фаза. Поведение материала 109В с изменением фазы эквивалентно поведению, проиллюстрированному на описанной выше фиг. 2.

Как правило, материалы с изменением фазы обладают слабой теплопроводностью. Иначе говоря, материалы с изменением фазы плохо передают тепло. Как правило, материалы с изменением фазы имеют низкую теплоемкость в чистой фазе (твердая фаза, жидкая фаза или газовая фаза) и высокую теплоемкость во время изменения фазы (твердая фаза/жидкость или жидкая фаза/газ). Иначе говоря, требуется больше энергии для повышения температуры материала с изменением фазы во время изменения фазы, чем для повышения температуры материала с изменением фазы в чистой фазе.

В примере, представленном на фиг. 7, материал 109В расположен внутри герметичной емкости 111В, образующей излучающий элемент 106В. Емкость 111В выполнена, например, из металла или пластика. Согласно другому примеру осуществления, емкость содержит материал, представляющий собой ячеистую структуру. Согласно варианту, материал 109В пропитывает другой твердый пористый материал. Предпочтительно твердый пористый материал является композиционным материалом. Материал 109В, которым пропитан композиционный материал, является, например, парафином, пропитывающим керамику, или расплавленной солью, инкапсулированной в полимерные шарики.

В примере, представленном на фиг. 7, нагревательный элемент 105В расположен напротив задней стороны 108В излучающего элемента 106В. Нагревательный элемент 105В является, например, сопротивлением, нанесенным методом трафаретной печати на пластиковую пленку, или нагревательным проводом. Согласно варианту, нагревательный элемент 105В погружен в материал 109В с изменением фазы внутри емкости 111В. Согласно другому варианту, показанному на фиг. 5, нагревательный элемент 105В является резистивным проводом, и емкость 111В содержит отсек, в котором расположен резистивный провод, погруженный в электроизоляционный и проводящий тепло материал 116А, например, в магнезию, и один или несколько других отсеков, в которых расположен материал 109В с изменением фазы. В этом последнем варианте представляет интерес использование пластины в виде сотовой структуры, покрывающей излучающий элемент 106В. Этот вариант идентичен варианту, показанному на фиг. 5 для второго варианта осуществления.

В примере, представленном на фиг. 7, материал 109В с изменением фазы выбирают таким образом, чтобы его температура Т_ϕВ изменения фазы была немного ниже требуемой температуры T_vВ излучающего фасада 107В. Требуемая температура T_vВ по существу равна температуре T_f излучающего фасада 107А, когда температура Т_р комнаты, в которой установлен прибор 100В, достигает заданной температура Т_с. Под выражением «немного ниже» следует понимать, что разность между температурой Т_ϕВ изменения фазы и требуемой температурой T_vВ не превышает 70°С. Требуемую температуру T_vВ вводят, например, в память данных устройства регулирования (не показано) прибора 100В.

Таким образом, нагревательный прибор 100В быстро нагревается и медленно охлаждается, что позволяет улучшить комфорт для пользователя.

На фиг. 8 показано изменение температуры T_f излучающего фасада 107В прибора 100В в зависимости от времени t при нагревании прибора 100В, за которым следует охлаждение прибора 100В. На фиг. 8 показано также изменение температуры T_f излучающего фасада известного прибора в зависимости от времени t в ходе этих же этапов.

Например, прибор 100В и известный прибор включают в момент t₁₁.

Температура T_f излучающего фасада известного прибора быстро повышается и достигает требуемой температуры T_vВ, в значении которой она стабилизируется.

Когда включают прибор 100В, материал 109В с изменением фазы, содержащийся в излучающем элементе 106В, находится в твердом состоянии. Температура T_f излучающего фасада 107В прибора 100В быстро повышается до температуры немного ниже температуры Т_ϕВ изменения фазы материала 109В в момент t₁₂. В момент t₁₂ материал 109В находится в состоянии изменения фазы: он содержит одновременно твердую фазу и жидкую фазу. Во время изменения фазы материала 109В температура T_f излучающего фасада 107В повышается медленнее и достигает температуры, слегка превышающей температуру Т_ϕВ изменения фазы материала 109В, в момент t₁₃. Температура T_f излучающего фасада 107В повышается медленнее, когда материал 109В находится в процессе изменения фазы, так как материал 109В имеет низкую теплоемкость в чистой фазе и высокую теплоемкость при изменении фазы. В момент t₁₃ материал 109В находится в жидком состоянии, и температура T_f излучающего фасада 107В опять начинает быстро повышаться, достигая требуемой температуры T_vВ, вокруг которой она стабилизируется.

Таким образом, при выборе температуры Т_ϕВ изменения фазы материала 109В немного ниже требуемой температуры T_vВ скорость повышения температуры излучающего фасада 107В практически не меняется. Таким образом, обеспечивают комфорт для пользователя во время повышения температуры прибора 100В.

Например, в момент t₂₁ прибор 100В и известный прибор выключают.

Температура T_f излучающего фасада известного прибора быстро понижается и достигает значения окружающей температуры, при которой она стабилизируется.

Когда выключают прибор 100В, материал 109В с изменением фазы, содержащийся в излучающем элементе 106В, по-прежнему находится в жидком состоянии. Температура T_f излучающего фасада 107В быстро понижается до температуры, слегка превышающей температуру Т_ϕВ изменения фазы материала 109В, в момент t₂₂. В момент t₂₂ материал 109В меняет свою фазу. Во время изменения фазы материала 109В температура T_f излучающего фасада 107В понижается медленнее и достигает температуры немного ниже температуры Т_ϕВ изменения фазы материала 109В в момент t₂₃. В момент t₂₃ материал 109В находится в твердом состоянии, и температура T_f излучающего фасада 107В опять начинает быстро понижаться, достигая значения окружающей температуры, вокруг которой она стабилизируется.

Таким образом, при выборе температуры Т_ϕВ изменения фазы материала 109В немного ниже требуемой температуры T_vВ понижение температуры излучающего фасада 107В замедляется за счет изменения фазы материала 109В, который остается в течение некоторого времени при температуре Т_ϕВ изменения фазы. Это позволяет обеспечивать комфорт пользователя во время понижения температуры прибора 100В.

На фиг. 9 показана версия варианта осуществления, показанного на фиг. 7. Версию, показанную на фиг. 9, можно также применять к первому и ко второму вариантам осуществления изобретения.

В примере, представленном на фиг. 9, емкость 111В содержит несколько отсеков 112В, заполненных материалом 109В с изменением фазы. Предпочтительно емкость 111В выполнена из алюминия. Отсеки 112В расположены таким образом, чтобы образовать по меньшей мере один канал 113В, соединяющий заднюю сторону 108В излучающего элемента 106В с излучающим фасадом 107В. В данном примере отсеки 112В образуют несколько каналов 113В. Предпочтительно каналы 113В являются по существу плоскими и вертикальными. Каналы 113В облегчают передачу тепла от задней стороны 108В излучающего элемента 106В к излучающему фасаду 107В. В примере, представленном на фиг. 9, отсеки 112В выполнены также таким образом, что образуют канал 114В, расположенный по существу параллельно излучающему фасаду 107В.

В примере, представленном на фиг. 9, излучающий фасад 107В является выпуклым. Излучающий фасад 107В является выпуклым снизу вверх. Термины «верх» и «низ» соответствуют положению, в котором прибор 100В закреплен на вертикальной стене. Каналы 113В расположены в виде радиусов от задней стороны 108 излучающего элемента 106В к выпуклому излучающему фасаду 107В. Согласно варианту, излучающий фасад 107В выполнен вогнутым снизу вверх. Согласно другому варианту, излучающий фасад 107В образует одну или несколько волн.

Предпочтительно третий вариант осуществления изобретения можно комбинировать с первым вариантом осуществления изобретения. В этом случае излучающий элемент 106В содержит второй материал 109 с изменением фазы, температура Т_ϕ изменения фазы которого слегка превышает максимально допустимую температуру T_max кожуха 103В. Таким образом, прибор 110В одновременно имеет преимущества, связанные с использованием материала 109В с изменением фазы и преимущества, связанные с использованием материала 109 с изменением фазы.

Предпочтительно третий вариант осуществления изобретения можно комбинировать со вторым вариантом осуществления изобретения. В этом случае излучающий элемент 106В содержит второй материал 109А с изменением фазы, температура Т_ϕА изменения фазы которого по существу равна требуемой температуре T_vВ излучающего фасада 107В. Требуемая температура T_vВ излучающего фасада 107В может быть равна или может отличаться от требуемой температуры T_vА излучающего фасада 107В. Таким образом, прибор 110В одновременно имеет преимущества, связанные с использованием материала 109В с изменением фазы, и преимущества, связанные с использованием второго материала 109А с изменением фазы.

Предпочтительно третий вариант осуществления изобретения можно комбинировать с первым и вторым вариантами осуществления изобретения. В этом случае излучающий элемент 106В содержит второй материал 109 с изменением фазы, температура Т_ϕ изменения фазы которого слегка превышает максимально допустимую температуру T_max кожуха 103В, и третий материал 109А с изменением фазы, температура Т_ϕА изменения фазы которого по существу равна требуемой температуре T_vВ излучающего фасада 107В. Требуемая температура T_vВ излучающего фасада 107В может быть равна или может отличаться от требуемой температуры T_vА излучающего фасада 107В. Таким образом, прибор 110В одновременно имеет преимущества, связанные с использованием материала 109В с изменением фазы, преимущества, связанные с использованием второго материала 109 с изменением фазы, и преимущества, связанные с использованием третьего материала 109А с изменением фазы.

Реферат

Изобретение относится к нагревательному прибору, содержащему материал с изменением фазы. Областью применения изобретения является обогрев помещений. Электрический нагревательный прибор (100В) содержит корпус (101В), имеющий кожух (103В) и заднюю сторону (102В), ограничивающие внутренний объем (104В) корпуса, при этом задняя сторона выполнена с возможностью крепления на по существу вертикальной стене, и нагревательный элемент (105В), расположенный во внутреннем объеме корпуса, причем, кожух содержит материал (109В) с изменением фазы и излучающий элемент (106В), снабженный излучающим фасадом (107В), нагреваемым нагревательным элементом, причем материал с изменением фазы находится в излучающем элементе, а температура Тизменения фазы материала (109В) с изменением фазы немного ниже требуемой температуры Tв излучающего фасада (107В). Нагревательный прибор должен обеспечить быстрый нагрев и медленное охлаждение, что улучшает комфорт для пользователя. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула