ИНФРАКРАСНЫЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к электрическим инфракрасным (ИК) обогревателям, предназначенным для обогрева человеческого тела на открытом воздухе, в неотапливаемых и слабо отапливаемых помещениях в холодный период времени года.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известен ИК обогреватель, раскрытый в RU 178637 U1, опубл. 16.04.2018. ИК обогреватель содержит корпус с закрепленными в нем элементами инфракрасного излучения, выполненными в виде по крайней мере двух прямоугольных излучающих пластин, скрепленных вместе фигурной рейкой и имеющих волнообразную нижнюю поверхность, электрические нагревательные элементы - ТЭН, установленные в держателях, расположенных в средней части излучающих пластин, отражатель, выполненный из гибкого листа из алюминиевого сплава с зеркальной поверхностью, и две боковые торцовые крышки, скрепленные с корпусом; выполненные вдоль продольных кромок пластин с тыльной стороны пазы, являющиеся элементами крепления и образующие с держателем единую конструкцию с каждой излучающей пластиной, перегородки для фиксации излучающих пластин из листового металла, вставки из гнутого листового металла с профилем в форме сегмента цилиндра с горизонтальными переходами с обеих сторон. Причем излучающие пластины выполнены цилиндрической формы, с горизонтальным переходом, из экструзионного алюминиевого сплава с шестью продольными пазами, а два боковых паза для крепления с корпусом и соединения с другой излучающей пластиной, центральный продольный паз с тыльной стороны в форме кольца является держателем ТЭНа, два продольных паза в форме разомкнутых колец служат основой для резьбового соединения с перегородками, и оставшийся продольный паз служит для крепления отражателя. При этом отражатель выполнен плоской формы с зеркальной поверхностью и образован соединением жесткого листового металла и гибкого листового металла с зеркальной поверхностью, а фигурная рейка для соединения двух излучающих пластин выполнена из листового металла гнутой формы. Причем корпус выполнен из гнутого листового металла и имеет форму, образованную соединением равнобокой трапеции и прямоугольника с неполной нижней стороной. На крышке расположен утеплитель из материала с низкой теплопроводностью, а на изучающую пластину нанесено композитное покрытие, состоящее из функционального слоя на основе оксидов алюминия и соединений переходных металлов и поверхностного слоя лакокрасочного материала на основе кремнийорганической эмали, боковые перегородки снабжены вентиляционными отверстиями и отверстиями для укладки проводов.
Недостатком известного ИК обогревателя является сложность изготовления нагревательного элемента с требуемой прочностью для возможности опираться на него при использовании. Так же технология использования ТЭНов не может обеспечить равномерного нагрева по всей площади нагревательного элемента.
Кроме того, из уровня техники известен ИК обогреватель, раскрытый в RU 193601 U1, опубл. 06.11.2019. ИК обогреватель содержит нагревательную панель с инфракрасным спектром излучения, состоящую, по меньшей мере, из двух стеклянных пластин, установленных параллельно друг другу, при этом на внутренней поверхности первой из стеклянных пластин выполнено токопроводящее нагреваемое покрытие, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки, с установленными на них контактными площадками электропитания, которые соединены проводами электропитания с источником питания. В корпусе закреплена нагревательная панель, а стеклянные пластины нагревательной панели выполнены из закаленного стекла и склеены между собой склеивающим слоем, при этом корпус выполнен в виде горизонтально ориентированной треугольной призмы со срезанным верхним основанием, по всей длине которого расположена направляющая для размещения и закрепления в ней нагревательной панели, а нижнее основание выполнено вогнутым внутрь, с образованием двух протяженных по всей длине призмы опор.
Недостатком раскрытого выше ИК обогревателя является конструктивная особенность крепления стекла, которая не может обеспечить прочность и устойчивость основания при опирании на него телом пользователя, а также конструктивом не предусмотрено наличие нижнего нагревательного элемента, который необходим для обогрева ног пользователя.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является создание электрического ИК обогревателя, обладающего повышенной прочностью, электробезопасностью, травмобезопасностью, при этом имеет высокие теплоэффективные свойства для обеспечения эффективного обогрева тела человека.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение эффективности одновременного обогрева всех частей тела пользователя.
Указанный технический результат, достигается за счет того, что ИК электрообогреватель содержит основание, внутри которого расположен плоский нагреватель, и нагревательную панель, установленную на основании. При этом нагревательная панель выполнена, в виде двух листов закаленного стекла, склеенных между собой склеивающим слоем. Причем на внутренней поверхности одного из листов стекла выполнено низкоэмиссионное покрытие, на поверхность которого нанесены металлизированные токоведущие шины.
На низкоэмиссионном покрытии выполнены электроизолированные зоны в виде дорожки.
На внутренней поверхности другого стекла выполнено низкоэмиссионное покрытие.
На внутренней поверхности другого стекла выполнено низкоэмиссионное покрытие, на поверхность которого нанесены металлизированные токоведущие шины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полезная модель будет более понятной из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - Общий вид ИК обогревателя.
Фиг. 2 - Вид сбоку ИК обогревателя.
Фиг. 3 - Увеличенный поперечный разрез ИК обогревателя (вид на нагреватель).
Фиг. 4 - Последовательное соединение в модуль четырех ИК обогревателей.
Фиг. 5 - ИК обогреватель с навесом.
Фиг. 6 - Разрез нагревательной панели.
Фиг. 7 - Выполнение на низкоэмиссионном покрытии электроизолированной зоны в виде дорожки в форме прямой полосы.
Фиг. 8 - Выполнение на низкоэмиссионном покрытии электроизолированных зон в виде дорожки, замкнутая полоса которой образует форму окружности.
1 - нагревательная панель; 2 - основание; 3 - плоский нагреватель; 4 - решетка; 5 - электроизолированная зона; 6 - металлизированная токоведущая шина; 7 - электрические выводы; 8 - первый лист стекла; 9 - второй лист стекла; 10 - низкоэмиссионное покрытие; 11 - склеивающий слой; 12 - вынос; 13 - навес.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
ИК электрообогреватель содержит основание (2), внутри которого расположен плоский нагреватель (3) (далее нагреватель), и нагревательную панель (1), установленную на основании (2), при этом нагревательная панель (1) выполнена, в виде двух листов стекла (8, 9), склеенных между собой склеивающим слоем (11) – стекло «Триплекс», при этом на внутренней поверхности листа стекла (8) выполнено низкоэмиссионное покрытие (10), на поверхность которого нанесены металлизированные токоведущие шины (6) с электрическими выводами (7) для подачи питания на ИК обогреватель. На внутреннюю поверхность второго листа стекла (9) может быть выполнено только низкоэмиссионное покрытие (10), либо низкоэмиссионное покрытие (10), на поверхность которого нанесены металлизированные токоведущие шины (6) с электрическими выводами (7). В качестве стекла с низкоэммисионным покрытием (10) используется силикатное закаленное К-стекло, а в качестве стекла без низкоэмиссионного покрытия (10) используется силикатное закаленное стекло.
Нагревательная панель (1) могут содержать более двух листов, склеенных между собой склеивающим слоем (11), при этом на внутренней поверхности одного из листов стекла выполнено низкоэмиссионное покрытие (10), на поверхность которого нанесены металлизированные токоведущие шины (12) с электрическими выводами (7), а по крайней мере на внутреннюю поверхность остальных стекол в нагревательной панели (1) выполнены без низкоэмиссионного покрытия (10), только низкоэмиссионное покрытие (10), либо низкоэмиссионное покрытие (10), на поверхность которого нанесены металлизированные токоведущие шины (6) с электрическими выводами (7).
Металлизированные токоведущие шины (6) наносятся газодинамическим методом, который основывается на эффекте закрепления твердых частиц на поверхности, движущихся со сверхзвуковой скоростью. Технология нанесения шин включает в себя нагрев сжатого воздуха, формирование сверхзвукового воздушного потока, подачу порошкового материала, ускорение сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на поверхность обрабатываемого изделия. В качестве порошковых материалов для формирования токоведущих шин могут быть использованы порошки металлов (медь, алюминий, цинк), сплавов или их механические смеси с абразивными фракциями.
0
В качестве нагревателя (3) используют любые известные плоские нагреватели с металлическими, керамическими нагревателями, в том числе инфракрасные, например, нагреватель (3) имеет конструкцию, аналогичную конструкции нагревательной панели (1), описанную выше. Нагреватель (3) закреплен внутри основания (2) на его боковых сторонах параллельно горизонтальной плоскости, либо под углом β до 90 к горизонтальной плоскости. В основании (2) может быть закреплено один или несколько нагревателей. При использовании нескольких нагревателей, они закреплены на одной горизонтальной линии и могут быть наклонены под одним и тем же или разными углами. Наклон нагревателя (3) обеспечивает скатывания инородных тел и частиц, попавших на нагреватель (3) при эксплуатации в среде, при которой на подошве обуви скапливается много влаги. Нагреватель (3) установлен под решеткой (4), установленной на верхней поверхности основания.
На низкоэмиссионном покрытии (10) выполнены электроизолированные зоны (5) в виде дорожки через которые не проходит электрический ток, следовательно, электроизолированные зоны (5) не нагреваются. Дорожки выполнены в форме полосы 0,5-1 мм различной конфигурации и могут быть выполнены в виде прямой или кривой полосы, замкнутой полосы, которая образует различные геометрические фигуры, например, круги, шестиугольники и др. Электроизолированные зоны (5) обеспечивают снижение выделяемой удельной мощности, следовательно, позволяет в процессе изготовления получить ИК обогреватель заданной мощности, что обеспечивает эффективность одновременного обогрева всех частей тела пользователя, т.е. отсутствует перегрев или не догрев тела пользователя.
°
°
°
°
Нагревательная панель (1) установлена вертикально или под углом α не более 45 (от –45 до +45) к вертикальной плоскости. Нагревательная панель через прямоугольное отверстие в основании (2) устанавливается в швеллере, расположенном на дне основания (2). Фиксация в швеллере осуществляется при помощи демпферных элементов, прилегающих к поверхности нагревательной панели, и прижимной планки, установленной между швеллером и демпферным элементом. Установка нагревательной панели (1) позволяет пользователю облокотится спиной на нагревательную панель (1) под углом, обеспечивает эффективность одновременного обогрева всех частей тела пользователя и минимальное время передачи тепловой энергии от нагревательной панели (1) к телу пользователя, т.к. обеспечивается прилегание пользователя одновременно спиной и задней частью ног к нагревательной панели (1). Нагревательная панель (1) прямоугольное отверстие в основании расположено на расстоянии от края задней поверхности основания (2), что обеспечивает образование выноса (12) в задней части изделия после установки нагревательной панели (1), который обеспечивает образование линии центра масс в пределах габаритов основания (2), что предотвращает опрокидывание ИК обогревателя, следовательно, повышается травмобезопасность при использовании ИК обогревателя и обеспечивает возможность нестационарной установки (мобильности) ИК обогревателя. Для возможности жесткой установки ИК обогревателя, основание (2) имеет в нижней части три отверстия для фиксации его к поверхности пола/земли с помощью анкеров или аналогичным способом фиксации. При угле α более 45 нарушается устойчивость ИК обогревателя, что может привести к опрокидыванию, следовательно, обеспечивается эффективность одновременного обогрева всех частей тела пользователя и минимальное время передачи тепловой энергии от нагревательной панели (1) к телу пользователя.
Применение для обогрева нагревателя (3) и нагревательной панели (1) обеспечивает эффективность одновременного обогрева всех частей тела пользователя.
С задней стороны ИК обогревателя на основании (2) в районе расположения нагревательной панели (1) расположен кожух, на котором могут располагаться элементы управления интенсивностью обогрева изделия. Под кожухом находится коммутационный герметичный узел, где сосредоточены контакты подключения обогревателя с возможностью его подключения к стационарной сети, либо подключения сетевого шнура с заземлением для использования обогревателя вблизи сетевой розетки.
Основание ИК обогревателя оборудовано элементами управления и контроля температуры нагрева нагревателя (3) и нагревательной панели (1). При использование температурных контроллеров с датчиками температуры можно сократить энергопотребление изделия и иметь возможность регулирования максимальной температуры нагрева для комфортного пользования обогревателем.
Предпочтительно, стекло, применяемое для изготовления нагревательной панели, выполнено с применением шлифования или полирования периметра.
Для придания эстетического вида, на фронтальной панели обогревателя по периметру одного или нескольких стекол может быть нанесен рисунок методом шелкотрафаретной печати либо иным методом.
Травмобезопасность обогревателя обусловлена использованием склеенных стекол, ввиду чего при разрушении триплекса его осколки не отделаются от склеивающего состава и не способны нанести вред здоровью. Помимо этого, при разрушении обогреваемого стекла через него престает протекать электрический ток, что так же снижает уровень опасности электрического шока ввиду нарушения целостности нагревательной панели.
Обогреватель имеет металлическое основание (2), представляет собой площадку из металла, имеющее швелерообразное усиление, к основанию (2) обязательно подключать заземление, ввиду чего также снижается риск получение травм, связанных с электрическим током.
При использовании закаленного стекла для изготовления нагревателя (3) и нагревательной панели (1) обеспечивается высокая механическая прочность указанных элементов ИК обогревателя ввиду присутствия остаточных поверхностных напряжений в толщине используемых стекол.
В качестве склеивающего слоя (11) при склеивании листов стекла (8, 9) в триплекс применяют различные виды склеивающих, например, отвержденный склеивающий слой раствора высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате в виде фотоотверждаемой композиции, или поливинилбутиральную пленку, или этилвинилацетатную пленку и др.
Заявленный электрический ИК обогреватель предназначен для обогрева человеческого тела в неблагоприятных условиях окружающей среды, а именно: в условиях пониженной температурой окружающей среды и длительного пребывания в таких условиях. Помимо этого, обогреватель имеет надежные безопасные элементы в своем составе, а именно:
нагревательный элемент, выполнен из закаленных стекол, склеенных между собой, из которых хотя бы одно имеет низкоэмиссионное токопроводящее покрытие, которое является источником тепловой энергии при прохождении через него электрического тока. Это покрытие направлено внутрь образованного триплекса для обеспечения электробезопасности. При разрушении триплекса отсутствуют крупные осколки с острыми краями и в случае разрушения нагреваемого стекла, через него перестает протекать электрический ток;
обогреватель имеет заземление на металлическое основание, что так же является одним из способов повышения безопасности эксплуатации изделия;
изделие спроектировано таким образом, чтобы при его эксплуатации у него не было склонности к опрокидыванию;
изделие состоит из материалов, обладающих высокой механической прочностью, что сказывается на долговременности его службы и возможностью применения в местах общего пользования.
Заявленный ИК электрообогреватель можно оборудовать навесом (13) для использования в некрытых зонах, например, при проведении мероприятий на открытом воздухе в холодное время года и при выпадении осадков.
Заявленный ИК электрообогреватель позволяет формировать модульную конструкцию, состоящую из нескольких ИК обогревателей, соединенные между собой путем стягивания болтами их корпусов оснований (2) между собой, что позволяет организовывать модули для обогрева нескольких пользователей.
Заявленный ИК электрообогреватель может применяться:
во время проведения массовых мероприятий на открытом воздухе для обогрева персонала, длительное время пребывающих на улице при отрицательной температуре;
на полицейских постах;
на постах работников транспортных служб (для обогрева персонала, находящегося длительное время при низких температурах окружающей среды);
в зонах отдыха центров зимних видов спорта (горнолыжные курорты и т.д.);
в других местах, где это может быть востребовано.
Устройство работает следующим образом (на примере плоского нагревателя, имеющего конструкцию, аналогичную конструкции нагревательной панели). Пользователь встает на решетку (4) основания, при необходимости, прислоняется спиной к нагревательной панели (1). Обогрев тела человека от нагревательной панели (1) осуществляется за счет ИК излучения, а обогрев стоп человека осуществляется счет ИК излучения и конвекции. Через электрические выводы (7) и металлизированные металлизированные токоведущие шины (6) к низкоэмиссионному (токопроводящему) покрытию (10) нагревательной панели (1) ИК электрообогревателя подводится электроэнергия переменного или постоянного напряжения. При прохождении электрического тока через низкоэмисионное покрытие (10) листа К-стекла (8) нагревательной панели (1), на покрытии (10) выделяется тепловая энергия, нагревающая лист К-стекла (8) по всей его поверхности до температуры не более 60°С, при этом лист стекла (8) нагревательной панели (1), как материал с высоким значением коэффициента излучения, эффективно излучает инфракрасное излучение через поверхность листа стекла (8) нагревательной панели (1) ИК электрообогревателя, в результате чего обеспечивается обогрев всего тела пользователя. При прохождении электрического тока через низкоэмисионное покрытие (10) листа К-стекла (8) нагревателя (3), на нем выделяется тепловая энергия, нагревающая лист К-стекла (8) по всей его поверхности до температуры не более 60°С, при этом лист стекла (8) нагревателя (3), как материал с высоким значением коэффициента излучения, эффективно излучает инфракрасное излучение через поверхность листа стекла (8) нагревателя (3) ИК электрообогревателя, при этом так как нагреватель(3) расположен ниже верхней поверхности основания (2), обогрев стоп пользователя осуществляется за счет ИК излучения и передачи тепла, образованного во внутреннем пространстве основания (2) от ИК излучения, конвекционными потоками, которые обусловлены нагревом нагревателя (3), прохождением потоков воздуха из-под низа основания и выход конвективных потоков через решетку (4).
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой полезной модели.