СКАМЬЯ С ПОДОГРЕВОМ, В КОТОРОЙ ИСПОЛЬЗОВАН НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ИЗ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА, ИМЕЮЩАЯ МНОГОСЛОЙНЫЙ ТЕПЛОВОЙ СЛОЙ
HEATED BENCH IN WHICH HEATING ELEMENT FROM CARBON FIBRE, HAVING MULTILAYER THERMAL LAYER IS USED

Область техники
[1] Настоящее изобретение относится к скамье с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна и, в частности, к скамье с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой, в котором многослойный тепловой воздушный слой выполнен в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой при помощи плоского или линейного нагревательного элемента из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, которая покрывает верхнюю сторону нагревательной пластины для предотвращения потери энергии вследствие потери тепла.
Уровень техники
[2] Как правило, в домашних условиях обычный электрический нагреватель использует напряжение 220 В или 110 В, и в качестве нагревательного элемента содержит провод сопротивления, например, медный провод или нихромовый провод. Обычный электрический нагреватель вырабатывает тепло при прохождении электрического тока через провод сопротивления, размещенный и закрепленный зигзагообразным образом.
[3] Однако из-за конструкционных проблем обычный электрический нагреватель может быть изготовлен только в виде пластины и изготовление электрического нагревателя конкретной формы для специального применения является сложным. Кроме того, если обычный электрический нагреватель используется в течение длительного времени, провод сопротивления, например, медный провод или нихромный провод, легко обрывается. Для его ремонта изделие необходимо разобрать для его повторного соединения или замены оборванного провода.
[4] Кроме того, обычный электрический нагреватель, использующий провод сопротивления, например, медный провод или нихромовый провод, вследствие перегрева может вызвать пожар или ожоги и может неблагоприятно влиять на организм человека вследствие выработки электромагнитных волн.
[5] Для решения этих проблем известного уровня техники разрабатывается и используется нагреватель, использующий углеродные волокна. Нагреватель, использующий углеродные волокна, имеет небольшую теплоемкость и отличные характеристики увеличения и понижения температуры по сравнению с нагревателем, использующим металлический нагревательный элемент. Кроме того, нагреватель, использующий углеродные волокна, обладает превосходной долговечностью при высокой температуре в неокисляющей среде. Благодаря этим преимуществам нагреватель, использующий углеродные волокна, постепенно находит применение не только в нагревательных устройствах, но и в сушильных устройствах.
[6] Углерод, который формирует описанные выше углеродные волокна, в основном имеет неорганическую или органическую структуру графита и может существовать в виде углеродных волокон, углеродного порошка, хлопковидного графитового сукна, твердых углеродных стержней и т.д. Благодаря высокой эластичности и прочности, углерод прочнее железа и легче алюминия.
[7] Углеродные волокна, которые относятся к одному из типов углерода, описанных выше, подразделяются на углеродные волокна на основе полиакрилонитрила (ПАН), углеродные волокна на основе пека и углеродные волокна на основе целлюлозного волокна в соответствии с их исходным материалом. Наиболее распространенными углеродными волокнами среди этих углеродных волокон являются углеродные волокна на основе ПАН и углеродные волокна на основе целлюлозного волокна.
[8] Из углеродных волокон, описанных выше, углеродные волокна на основе ПАН получают путем выпекания ПАН в среде инертного газа при температуре от 1000°С до 2000°С или выше. С другой стороны, углеродные волокна на основе пека получают путем преобразования пека из угля в волокнистую форму и затем подвергают пек практически той же обработке, что и обработка, которой подвергается ПАН. Однако, поскольку углеродные волокна на основе пека дешевле, чем углеродные волокна на основе ПАН, их широко используют в качестве высокотемпературной изоляции или элементов жесткости.
[9] В обычном плоском нагревательном элементе, использующем углеродные волокна, нагревающий провод из углеродного волокна обычно вплетен непосредственно в ткань.
Поэтому обычный плоский нагревательный элемент, использующий углеродные волокна, не обеспечивает хорошего теплового эффекта и несет риск возгорания.
[10] Кроме того, в обычном плоском нагревательном элементе, использующем углеродные волокна, углеродные волокна легко разрываются.
[11] Также существуют много трудностей в применении обычного нагревательного элемента, использующего углеродные волокна, для скамей на автобусной станции или в парке.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
[12] Предложено изобретение для решения вышеперечисленных проблем обычного уровня техники, и, таким образом, задачей изобретения является создание скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой, в котором многослойный тепловой воздушный слой образован в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой при помощи плоского или линейного нагревательного элемента из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, покрывающей верхнюю сторону нагревательной пластины, для того чтобы уменьшить потери тепла.
[13] Кроме того, другой задачей технологии в соответствии с изобретением является экономия энергии за счет уменьшения потерь тепла через конструкцию, в которой многослойный тепловой воздушный слой образован в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой плоским или линейным нагревательным элементом из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, покрывающей верхнюю сторону нагревательной пластины.
[14] Кроме того, еще одна задача технологии в соответствии с изобретением заключается в том, чтобы обеспечить удобную среду для пользователя, путем ускорения прохождения тепла нагревающей пластины к проводящей покрывающей пластине, когда вес пользователя размещен на проводящей покрывающей пластине, через конструкцию, в которой многослойный тепловой воздушный слой образован в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой плоским или линейным нагревательным элементом из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, покрывающей верхнюю сторону нагревательной пластины.
Техническое решение
[15] Для достижения вышеуказанных задач изобретение формулируется следующим образом. А именно, скамья с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющая многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением, содержит: скамью, устанавливаемую на автобусной станции, на железнодорожной станции или в парке и имеющую установочную канавку заданной глубины на верхней поверхности сиденья; термоподкладку, установленную в установочной канавке сиденья; нагревательный элемент из углеродного волокна, установленный на верхней поверхности термоподкладки и вырабатывающий тепло при подаче энергии; нагревательную пластину, установленную на верхней стороне нагревательного элемента из углеродного волокна и нагреваемую нагревательным элементом из углеродного волокна; проводящую покрывающую пластину, которая покрывает верхнюю сторону нагревательной пластины в плавающей конструкции для образования теплового воздушного слоя между нагревательной пластиной и проводящей покрывающей пластиной; отделочный силикон, закрывающий края установочной канавки сиденья для герметизиации теплового воздушного слоя; и одну или более внутренних проводящих покрывающих пластин, установленных в тепловом воздушном слое между нагревательной пластиной и проводящей покрывающей пластиной, для покрывания верхней стороны нагревательной пластины и разделения по горизонтали теплового воздушного слоя на множество слоев.
[16] В вышеописанной конфигурации в соответствии с изобретением через равные интервалы в каждой из внутренних проводящих покрывающих пластин могут быть дополнительно выполнены сквозные отверстия, проходящие через каждую из внутренних проводящих покрывающих пластин в вертикальном направлении.
[17] В вышеописанной конфигурации в соответствии с изобретением нагревательный элемент из углеродного волокна может быть плоским или линейным нагревательным элементом.
[18] Кроме того, в вышеописанной конфигурации в соответствии с изобретением тепловой воздушный слой может быть герметизирован отделочным силиконом для упругой поддержки проводящей покрывающей пластины за счет действия воздушной подушки.
[19] В конфигурации в соответствии с изобретением каждая из проводящей покрывающей пластины и внутренних проводящих покрывающих пластин может иметь линию изгиба, выполненную заданной длины в центре по длине, и каждая из проводящей покрывающей пластины и внутренних проводящих покрывающих пластин наклонена вниз от центральной части к линии изгиба с образованием плавающей конструкции между нагревательной пластиной и каждой из проводящей покрывающей пластины и внутренних проводящих покрывающих пластин.
[20] В вышеописанной конфигурации в соответствии с изобретением может быть дополнительно образована диагональная линия изгиба от каждого угла каждой из проводящей покрывающей пластины и внутренних проводящих покрывающих пластин до конца линии изгиба.
Полезные эффекты
[21] Согласно технологии в соответствии с изобретением потери тепла можно уменьшить при помощи конструкции, в которой многослойный тепловой воздушный слой образован в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой при помощи плоского или линейного нагревательного элемента из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, покрывающей верхнюю сторону нагревательной пластины.
[22] Согласно технологии в соответствии с изобретением также можно экономить энергию за счет уменьшения потерь тепла при помощи конструкции, в которой многослойный тепловой воздушный слой образован в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой плоским или линейным нагревательным элементом из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, покрывающей верхнюю сторону нагревательной пластины.
[23] Согласно технологии в соответствии с изобретением также можно сделать так, что когда вес пользователя приложен на проводящую покрывающую пластину, подача теплоты от нагревательной пластины к проводящей покрывающей пластине выполняется быстрее за счет конструкции, в которой многослойный тепловой воздушный слой выполнен в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной, нагреваемой при помощи плоского или линейного нагревательного элемента из углеродного волокна, и проводящей покрывающей пластиной, покрывающей верхнюю сторону нагревательной пластины. Таким образом, пользователю могут быть предоставлены комфортные условия.
Краткое описание чертежей
[24] Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением частей скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением;
[25] Фиг. 2 представляет собой вид спереди поперечного сечения скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением;
[26] Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением;
[27] Фиг. 4 и 5 представляет собой виды спереди поперечного сечения, показывающие пример использования скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением;
[28] Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением частей другого примера скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением;
[29] Фиг. 7 представляет собой вид спереди в поперечном сечении скамьи с подогревом по фиг. 6;
[30] Фиг. 8 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении скамьи с подогревом по фиг. 6; и
[31] Фиг. 9 представляет собой вид спереди в поперечном сечении, показывающий пример использования скамьи с подогревом по фиг. 6.
Осуществление изобретения
[32] Далее будут подробно описаны скамьи с подогревом, использующие нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющий многослойный тепловой слой согласно вариантам осуществления идеи изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
[33] Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением частей скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением. Фиг. 2 представляет собой вид спереди поперечного сечения скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением. Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением. Фиг. 4 и 5 представляют собой виды спереди поперечного сечения, показывающие пример использования скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, имеющей многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением.
[34] Обращаясь к фигурам с 1 по 5, скамья 100 с подогревом использует нагревательный элемент из углеродного волокна и имеет многослойный тепловой слой в соответствии с изобретением, причем нагревательный элемент из углеродного волокна установлен в сиденье 112 скамьи, предназначенной для использования на автобусной станции, платформе метро, парке и т.д. Скамья 100 с подогревом нагревается за счет подачи энергии, чтобы обеспечивать комфортные условия в зимнее время.
[35] Описанная выше скамья 100 с подогревом согласно изобретению содержит скамью 110, которую устанавливают на автобусной станции, на железнодорожной станции или в парке, и которая на верхней поверхности сиденья 112 имеет установочную канавку 114 заданной глубины; термоподкладку 120, установленную в установочной канавке 114 сиденья 112; нагревательный элемент 130 из углеродного волокна, установленный на верхней поверхности термоподкладки 120 и вырабатывающий тепло при подаче энергии; нагревательную пластину 140, установленную на верхней стороне нагревательного элемента 130 из углеродного волокна и нагреваемую нагревательным элементом 130 из углеродного волокна; проводящую покрывающую пластину 150, которая покрывает верхнюю сторону нагревательной пластины 140 в плавающей конструкции для образования теплового воздушного слоя 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150; отделочный силикон 160, закрывающий края установочной канавки 114 сиденья 112 для герметизации теплового воздушного слоя 142; и одну или более внутренних проводящих покрывающих пластин 170, установленных в тепловом воздушном слое 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150 для покрывания верхней стороны нагревательной пластины 140 и разделения по горизонтали теплового воздушного слоя 142 на множество слоев.
[36] Другими словами, скамья 100 с подогревом согласно изобретению содержит одну или более внутренних проводящих покрывающих пластин 170, установленных в плавающей конструкции в тепловом воздушном слое 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150 и на верхней стороне нагревательной пластины 140. Соответственно, тепловой воздушный слой 142 разделен на множество слоев, что может улучшить теплопроводность и уменьшить потери тепла.
[37] В скамье 100 с подогревом в соответствии с изобретением, выполненной как описано выше, тепловой воздушный слой 142, образованный между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150 на нагревательной пластине 140 и работающий в качестве воздушной подушки, разделен на множество слоев при помощи внутренних проводящих покрывающих пластин 170. Таким образом, поскольку потери тепла на проводящей покрывающей пластине 150 сводятся к минимуму нагретым воздухом многослойного теплового воздушного слоя 142, расход энергии может быть уменьшен.
[38] Кроме того, в скамье 100 с подогревом согласно описанному выше изобретению, когда вес пользователя помещен на проводящую покрывающую пластину 150, проводящая покрывающая пластина 150 и внутренние проводящие покрывающие пластины 170 последовательно прижимаются и входят в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140 только той частью, к которой приложен вес, как показано на фиг. 4. Соответственно, теплота нагревательной пластины 140 передается на внутренние проводящие покрывающие пластины 170 и проводящую покрывающую пластину 150. Когда нагревательная пластина 140 введена в контакт с поверхностями внутренних проводящих покрывающих пластин 170 и проводящей покрывающей пластины 150, как описано выше, самая верхняя проводящая покрывающая пластина 150 может быть быстро нагрета.
[39] Как описано выше, проводящая покрывающая пластина 150 и внутренние проводящие покрывающие пластины 170, входят в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140 той частью, к которой приложен вес пользователя, и, таким образом, тепло нагревательной пластины 140 подводится к тазобедренной части пользователя через внутренние проводящие пластины 170 и проводящую покрывающую пластину 150. С другой стороны, когда пользователь встает, как показано на фиг. 5, вес пользователя удаляется с части проводящей покрывающей пластины 150, на которой сидел пользователь. В этом случае внутренние проводящие покрывающие пластины 170 и проводящая покрывающая пластина 150 восстанавливаются до их первоначальной формы за счет действия воздушной подушки теплового воздушного слоя 142 и восстанавливающей силы внутренних проводящих покрывающих пластин 170 и проводящих покрывающих пластин 150.
[40] Работа скамьи 100 с подогревом в соответствии с описанным выше изобретением будет более подробно описана ниже. Сначала, когда при подаче энергии нагревательный элемент 130 из углеродного волокна вырабатывает тепло, нагревательная пластина 140, установленная на верхней стороне нагревательного элемента 130 из углеродного волокна, нагревается теплом, вырабатываемым нагревательным элементом 130 из углеродного волокна. Когда нагревательная пластина 140 нагревается, как описано выше, воздух в тепловом воздушном слое 142, образованном между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, нагревается. В это время внутренние проводящие покрывающие пластины 170 также нагреваются. Таким образом, воздух теплового воздушного слоя 142 может лучше поддерживаться в нагретом состоянии.
[41] Когда воздух теплового воздушного слоя 142, образованного между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, нагрет, как описано выше, нагретый воздух нагревает проводящую покрывающую пластину 150. Поэтому, даже если на верхней поверхности проводящих покрывающих пластин 150 происходит потеря тепла, нагретый воздух минимизирует потерю тепла, непрерывно нагревая проводящую покрывающую пластину 150. При этом, поскольку внутренние проводящие покрывающие пластины 170 в тепловом воздушном слое 142 всегда поддерживаются нагретыми, как описано выше, тепловой воздушный слой 142 можно легко поддерживать в нагретом состоянии.
[42] В вышеуказанном состоянии, если пользователь находится на скамье 100 с подогревом, как показано на фиг. 4, часть проводящей покрывающей пластины 150, которая может касаться тазобедренной части пользователя, может опускаться и прижимать внутренние проводящие пластины 170 для введения внутренних проводящих покрывающих пластин 170 в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140. Соответственно, тепло нагревательной пластины 140 немедленно передается проводящей покрывающей пластине 150 через внутренние проводящие покрывающие пластины 170 при поверхностном контакте с нагревательной пластиной 140, тем самым согревая тазобедренные части пользователя.
[43] С другой стороны, если пользователь, сидящий на скамье 100 с подогревом, встает, как показано на фиг. 5, вес пользователя удаляется с части проводящей покрывающей пластины 150, на которой сидел пользователь. В этом случае, проводящая покрывающая пластина 150 восстанавливается до первоначальной формы за счет действия воздушной подушки теплового воздушного слоя 142 и восстанавливающей силы проводящей покрывающей пластины 150. При этом внутренние проводящие покрывающие пластины 170 также восстанавливаются до своей первоначальной формы за счет собственной восстанавливающей силы.
[44] В скамье 100 с подогревом в соответствии с изобретением, выполненной как описано выше, термоподкладка 120 установлена на нижней поверхности установочной канавки 114 сиденья 112, а нагревательный элемент 130 из углеродного волокна установлен на верхней стороне термоподкладки 120. Поэтому, когда нагревательный элемент 130 из углеродного волокна вырабатывает тепло, тепловые потери через нижнюю сторону предотвращаются термоподкладкой 120.
[45] Каждый компонент скамьи 100 с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна в соответствии с изобретением, будет описан ниже. Во-первых, скамья 110, составляющая концепцию изобретения, относится к скамье, устанавливаемой на автобусной станции, на платформе метро и в парке. Скамью 110 устанавливают на автобусной станции или в парке, как показано на фиг. 1-5, и она имеет установочную канавку 114 заданной глубины на верхней поверхности сиденья 112.
[46] Скамья 110, выполненная как описано выше, можно применять не только как скамью со спинкой, но также в виде конструкции, имеющей только сиденье 112 без спинки. Установочную канавку 114 для размещения нагревающего элемента, который будет описан ниже, выполняют на верхней поверхности сиденья 112 скамьи 110 в соответствии с изобретением до заданной глубины.
[47] Кроме того, термоподкладка 120, составляющая концепцию изобретения, выполнена с возможностью предотвращения потерь тепла через нижнюю часть скамьи 110. Термоподкладку 120 устанавливают и соединяют с установочной канавкой 114 сиденья 112, как показано на фигурах с 1 по 3.
[48] Термолист 120, описанный выше, представляет собой материал, который обладает теплоизолирующей способностью и выполняет функцию предотвращения потерь тепла через нижнюю часть сиденья 112, когда нагревательный элемент 130 из углеродного волокна, установленный на верхней стороне термоподкладки 120, вырабатывает тепло.
[49] Кроме того, нагревательный элемент 130 из углеродного волокна, составляющий концепцию изобретения, выполненный с возможностью нагрева нагревательной пластины 140 путем выработки тепла при подаче энергии. Нагревательный элемент 130 из углеродного волокна установлен на верхней стороне термоподкладки 120, как показано на фигурах с 1 по 5, и при подаче энергии вырабатывает тепло для нагревания нагревательной пластины 140, установленной на верхней стороне нагревательного элемента 130 из углеродного волокна.
[50] Нагревательный элемент 130 из углеродного волокна, описанный выше, представляет собой проводящий материал, имеющий очень высокую теплопроводность и электропроводность. Нагревательный элемент 130 из углеродного волокна может улучшить тепловой эффект и снизить затраты электроэнергии по сравнению с обычным электрическим нагревателем. Через нагревательный элемент 130 из углеродного волокна идет электрический ток и происходит выработка тепла. Нагревательный элемент 130 из углеродного волокна электрически соединен с источником энергии и составлен из множества пучков углеродных волокон.
[51] Нагревательный элемент 130 из углеродного волокна составлен из пучков от нескольких сотен до десятков тысяч нитей, электрически соединенных с источником энергии. Кроме того, нагревательный элемент 130 из углеродного волокна может иметь плоскую или линейную форму.
[52] Описанные выше углеродные волокна, образующие нагревательный элемент 130 из углеродного волокна, представляют собой очень тонкие волокна, которые содержат углерод в качестве основного компонента и имеют толщину от 0,005 до 0,010 мм. При этом атомы углерода, составляющие углеродное волокно, связаны друг с другом в форме гексагональных кольцевых кристаллов в продольном направлении волокна. Благодаря такой структуре молекулярного расположения углеродное волокно имеет высокопрочные физические свойства.
[53] Кроме того, углеродные волокна представляют собой высокопрочные волокна, которые используют кристаллическую структуру атомов углерода и представляют собой армированные волокна, которые наиболее широко используются для производства композитного материала. Углеродные волокна подразделяются на углеродные волокна на основе полиакрилонитрила (ПАН) и углеродные волокна на основе пека в соответствии с предшественником, используемым для изготовления углеродных волокон. В частности, широко используются углеродные волокна на основе ПАН.
[54] Из углеродных волокон, описанных выше, углеродное волокно на основе ПАН представляет собой волокно, в котором несовершенные кристаллы графита расположены в осевом направлении волокна. Волокно имеет диаметр от 5 до 10 мкм и обычно составлено из от нескольких тысяч до десятков тысяч пучков. Кроме того, углеродное волокно является мягким и черным и имеет металлический блеск. Углеродное волокно изготавливают путем сплетения волокон ПАН (волокон, используемых в пучках и тканях и обычно называемых акриловыми волокнами).
[55] Кроме того, пек в углеродном волокне на основе пека представляет собой компонент с высокой температурой кипения, который производят нефтехимическая промышленность или коксохимическая промышленность. Пек приводят в жидкое кристаллическое состояние при 350-500°С при нагревании в инертном газе и затем он твердеет, образуя так называемый кокс. Пек в жидкокристаллическом состоянии представляет собой смесь конденсированных многоядерных полициклических ароматических молекул. Когда волокно на основе пека, полученное путем спиннингования расплава пека в жидкокристаллическом состоянии, нагревают в окисляющей среде, оно превращается в нерастворимое, неплавкое волокно, называемое окисленным волокном.
[56] Нерастворимое, неплавкое волокно, преобразованное в окисленное волокно, как описано выше, нагревают в инертном газе до соответствующей температуры от 1000°С или выше для получения углеродного волокна. Поскольку ароматические молекулы в жидкокристаллическом состоянии расположены слоями, нерастворимое, неплавкое волокно скручивают, чтобы расположить ароматические молекулы параллельно в осевом направлении волокна, и карбонизируют для получения высокоэффективного углеродного волокна, в котором ячеистые плоскости из шестичленных колец углерода являются высокоориентированными.
[57] Нагревательный элемент 130 из углеродного волокна, описанный выше, обладает высокой упругостью и высокой прочностью на растяжение (в десять раз превышающей прочность железа и в семь раз способность железа к упругой деформации), имеет низкий коэффициент теплового расширения (и поэтому используется в материалах для аэрокосмических или военных применений и в транспортных средствах), небольшой вес и имеет хорошую жесткость (весит 1/4 от веса железа ввиду гораздо меньшей плотности, чем у железа), используется в качестве проводящего материала с превосходной термоэлектрической проводимостью (используется в качестве углеродного нагревательного провода), эффективен с точки зрения антикоррозионной устойчивости и химической стойкости и имеет отличную усталостную стойкость.
[58] Затем нагревательная пластина 140, составляющая концепцию изобретения, нагревается нагревательным элементом 130 из углеродного волокна. Как показано на фиг. 1-5, нагревательная пластина 140 установлена на верхней стороне нагревательного элемента 130 из углеродного волокна и нагревается нагревательным элементом 130 из углеродного волокна.
[59] Нагревательная пластина 140, описанная выше, выполнена из алюминиевого листа, листа из нержавеющей стали или медного листа. Более предпочтительно можно использовать медный лист, имеющий хорошую теплопроводность.
[60] Поскольку нагревательная пластина 140, выполненная из алюминиевого листа, листа из нержавеющей стали или медного листа, установлена на верхней стороне нагревательного элемента 130 из углеродного волокна и нагревается нагревательным элементом 130 из углеродного волокна, как описано выше, она всегда поддерживается в нагретом состоянии при подаче электропитания.
[61] При этом проводящая покрывающая пластина 150, составляющая концепцию изобретения, представляет собой часть, на которую передается теплота нагревательной пластины 140, когда пользователь сидит. Как показано на фиг. 1-5 проводящая покрывающая пластина 150 покрывает верхнюю сторону нагревательной пластины 140 в плавающей конструкции для образования теплового воздушного слоя 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150. Когда вес пользователя размещен на проводящей пластине 150, проводящая покрывающая пластина 150 вводится в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140 при помощи внутренних проводящих покрывающих пластин 170 и нагревается за счет теплопроводности.
[62] В вышеописанной конфигурации тепловой воздушный слой 142 герметизирован для упругой поддержки проводящей покрывающей пластины 150 за счет действия воздушной подушки. Так как тепловой воздушный слой 142 всегда сохраняет проводящую пластину 150 в нагретом состоянии за счет присутствующего в нем нагретого воздуха, как описано выше, он может свести к минимуму потери тепла в проводящей покрывающей пластине 150, тем самым уменьшая затраты энергии.
[63] Проводящая покрывающая пластина 150, описанная выше, всегда нагрета до заданной температуры нагретым воздухом теплового воздушного слоя 142, нагретого нагревательной пластиной 130. Поэтому, даже если проводящая покрывающая пластина 150 теряет тепло в зависимости от температурных условий наружного воздуха, потери тепла являются небольшими.
[64] Кроме того, в технологии в соответствии с изобретением тепловой воздушный слой 142 выполнен в виде плавающей конструкции между проводящей покрывающей пластиной 150 и нагревательной пластиной 140, и воздух теплового воздушного слоя 142 всегда поддерживается в нагретом состоянии посредством нагревательной пластины 140, как описано выше. Таким образом, потери тепла нагревательной пластины 140 практически не возникают.
[65] Следовательно, в технологии в соответствии с изобретением, при размещении веса пользователя на скамье 100 с подогревом, только часть каждой из внутренних проводящих покрывающих пластин 170, на которую приложен вес, вводится в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140, как показано на фиг. 4. Соответственно, тепло нагревательной пластины 140 немедленно передается тазобедренной части пользователя через внутренние проводящие покрывающие пластины 170 и проводящую покрывающую пластину 150.
[66] Проводящая покрывающая пластина 150, описанная выше, содержит линию изгиба 152, которая имеет нисходящий уклон от центральной части в направлении обеих сторон и сформирована в центре по длине, как показано на фигурах с 1 по 5. Здесь линия 152 изгиба выполнена с заданной длиной в обоих направлениях в продольном направлении, как показано на фиг. 1.
[67] Следовательно, поскольку линия изгиба 152 образована в центре по длине, как описано выше, то когда центр по длине в виде верхней конструкции прижат вниз, то проводящая покрывающая пластина 150 обладает способностью к упругой деформации для возврата вверх. То есть, когда вес пользователя размещен на проводящей покрывающей пластине 150, сконфигурированной, как описано выше, нижняя поверхность проводящей покрывающей пластины 150 вводится в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140. Однако, когда вес удален с проводящей покрывающей пластины 150, проводящая покрывающая пластина 150 восстанавливается в исходное состояние за счет упругой деформации, обеспеченной линией 152 изгиба, и действием воздушной подушки теплового воздушного слоя 142.
[68] Затем отделочный силикон 160, составляющий концепцию изобретения, герметизирует тепловой воздушный слой 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, так что тепловой воздушный слой 142 может работать в качестве воздушной подушки. Как показано на фиг. 1-3, отделочный силикон 160 закрывает края установочной канавки 114 сиденья 112 для герметизации теплового воздушного слоя 142.
[69] Другими словами, отделочный силикон 160, описанный выше, заполняет пространство между краевыми поверхностями установочной канавки 114 сиденья 112 и краевыми поверхностями проводящей покрывающей пластины 150 для герметизации теплового воздушного слоя 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, так что тепловой воздушный слой 142 может работать в качестве воздушной подушки.
[70] При этом, внутренние проводящие покрывающие пластины 170, составляющие концепцию изобретения, выполнены с возможностью разделения по горизонтали теплового воздушного слоя 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150 на множество слоев. Внутренние проводящие покрывающие пластины 170 установлены в тепловом воздушном слое 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, чтобы покрыть верхнюю сторону нагревательной пластины 140.
[71] Другими словами, одна или более внутренние проводящие покрывающие пластины 170 в соответствии с изобретением, сконфигурированные, как описано выше, установлены в тепловом воздушном слое 142 между нагревающей пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, чтобы покрыть верхнюю сторону нагревающей пластины 140 и разделить по горизонтали тепловой воздушный слой 142.
[72] Как показано на фиг. 1-3, две внутренние проводящие покрывающие пластины 170, сконфигурированные, как описано выше, могут быть установлены в плавающей конструкции в тепловом воздушном слое 142 между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150 и могут разделять по горизонтали тепловой воздушный слой 142 между нагревающей пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150 на три слоя. В альтернативном варианте, одна внутренняя проводящая покрывающая пластина 170 может быть установлена в тепловом воздушном слое 142 для разделения по горизонтали теплового воздушного слоя 142 на два слоя.
[73] Поскольку внутренние нагревательные пластины 170, сконфигурированные, как описано выше, установлены между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, они всегда поддерживаются в нагретом состоянии нагретым воздухом теплового воздушного слоя 142. Таким образом, воздух из теплового воздушного слоя 142 также поддерживается в нагретом состоянии за счет внутренних проводящих пластин 170.
[74] Поскольку внутренние проводящие покрывающие пластины 170, установленные между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, всегда поддерживаются в нагретом состоянии, как описано выше, потери внутреннего тепла теплового воздушного слоя 142 могут быть предотвращены.
[75] Следовательно, в технологии в соответствии с изобретением, в которой внутренним проводящим покрывающим пластинам 170 придана форма, описанная выше, когда вес пользователя размещен на скамье 100 с подогревом, то только часть каждой из внутренних проводящих покрывающих пластин 150 вводится в контакт с поверхностью нагревательной пластины 140 посредством проводящей покрывающей пластины 150, на которой размещен вес, как показано на фиг. 4. Соответственно, тепло нагревательной пластины 140 немедленно подводится к тазобедренной части пользователя через проводящую покрывающую пластину 150 посредством внутренних проводящих покрывающих пластин 170.
[76] Кроме того, каждая из внутренних проводящих покрывающих пластин 170, описанных выше, содержит линию 172 изгиба, которая имеет наклон вниз от центральной части к обеим сторонам и сформирована в центре по длине, как показано на фиг. 1 и 3. При этом линия 172 изгиба выполнена с заданной длиной в обоих направлениях в продольном направлении, как показано на фиг. 1.
[77] Поскольку линия 172 изгиба выполнена в центре по длине, как описано выше, то когда продольный центр в виде верхней части конструкции прижимается вниз, внутренние проводящие пластины 170 имеют упругую деформацию для возвращения вверх. То есть, когда вес пользователя размещен на проводящей покрывающей пластине 150, расположенной на внутренних проводящих покрывающих пластинах 170, сконфигурированных, как описано выше, нижняя поверхность каждой из внутренних проводящих покрывающих пластин 170 вводится в контакт с поверхностью нагревающей пластины 140 при помощи проводящих покрывающих пластин 150. Однако, когда вес удален с проводящих покрывающих пластин 150, как показано на фиг. 5, внутренние проводящие покрывающие пластины 150 восстанавливаются в исходное состояние за счет упругой деформации, обеспеченной линией 172 изгиба, и действием воздушной подушки теплового воздушного слоя 142.
[78] Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением частей другого примера скамьи с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна в соответствии с изобретением. Фиг. 7 представляет собой вид спереди в поперечном сечении скамьи с подогревом по фиг. 6. Фиг. 8 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении скамьи с подогревом по фиг. 6. Фиг. 9 представляет собой вид спереди в поперечном сечении, показывающий пример использования скамьи с подогревом по фиг. 6.
[79] Как показано на фиг. 6-9, скамья 100 с подогревом в соответствии с изобретением может дополнительно содержать сквозные отверстия 174, выполненные с регулярными интервалами в каждой из одной или более внутренних проводящих покрывающих пластин 170 и проходящие в вертикальном направлении через каждую из внутренних проводящих покрывающих пластин 170. Когда вес пользователя размещен на проводящей покрывающей пластине 150, воздух в нижней части теплового воздушного слоя 142, разделенного внутренними проводящими пластинами 170 по горизонтали, может переходить в верхнюю часть теплового воздушного слоя 142 через сквозные отверстия 174. Таким образом, внутренние проводящие покрывающие пластины 170 могут легко прижиматься.
[80] Кроме того, когда вес пользователя удален с проводящей покрывающей пластины 150, как описано выше, воздух в верхней части теплового воздушного слоя 142 переходит в нижнюю часть теплового воздушного слоя 142 через сквозные отверстия 174 внутренних проводящих покрывающих пластин 170 за счет восстанавливающей силы внутренних проводящих покрывающих пластин 170.
[81] Как описано выше, в технологии в соответствии с изобретением скамья 100 с подогревом, использующая нагревательный элемент из углеродного волокна, имеет конструкцию, в которой тепловой воздушный слой 142, разделенный на множество слоев при помощи внутренних проводящих пластин 170, образован в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150. Данная конструкция может уменьшать потерю тепла и тем самым экономить энергию.
[82] Таким образом, скамья 100 с подогревом, в которой использован нагревательный элемент из углеродного волокна, в которой тепловой воздушный слой 142, разделенный на множество слоев внутренними проводящими пластинами 170, выполнен в виде плавающей конструкции между нагревательной пластиной 140 и проводящей покрывающей пластиной 150, может быть установлен независимо от области и внутри помещения или вне помещения.
[83] Идея изобретения не ограничена вышеописанными вариантами осуществления и в рамках технической сущности идеи изобретения могут быть выполнены различные модификации.