ИНФРАКРАСНЫЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ
INFRARED HEATER

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим инфракрасным обогревателям, и предназначено для обогрева и отопления жилых или других помещений, зданий.
В настоящее время для обогрева помещений используются различные разновидности инфракрасных обогревателей.
Известен инфракрасный обогреватель по патенту РФ на ПМ №178637, МПК Н05В 3/20, содержащий корпус, с закрепленными в нем элементами инфракрасного излучения, выполненными в виде по крайней мере двух прямоугольных излучающих пластин с электрическими излучающими элементами, каждый из которых расположен в середине излучающей пластины, а также отражатель. При этом каждая из излучающих пластин выполнена из листового металла.
Данный обогреватель имеет корпус с размещенными в нем нагревательными элементами и излучающими пластинами, что обеспечивает его достаточно высокую надежность и безопасность эксплуатации, но он при этом имеет достаточно сложную конструкцию, а также достаточно низкую теплоэффективность.
Известен также электрический обогреватель, содержащий кожух, пленочные нагреватели, расположенные параллельно передней и задней стенкам кожуха, при этом передняя стенка кожуха выполнена из материала с высокими теплофизическими свойствами, в частности из закаленного стекла или керамики (патент России на ПМ №181313, МПК Н05В 3/00).
Данный обогреватель обеспечивает достаточно высокую теплоэффективность, но он не обладает необходимой надежностью и безопасностью эксплуатации, так как в нем не предусмотрено наличие корпуса, надежно защищающего данный обогреватель от внешних воздействий, а также предохраняющего от локального нагрева места установки обогревателя от его прямого теплового воздействия.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является плоский электрический нагреватель по патенту России на ПМ №6489, МПК Н05В 3/26, содержащий две стеклянные и электроизолированные в торцах по контуру пластины из силикатного стекла, установленные 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.
Данный плоский электрический нагреватель выбран в качестве прототипа.
Данный плоский электрический нагреватель имеет достаточно высокую теплоэффективность, но он не обладает необходимой надежностью и безопасностью эксплуатации, так как в нем используются обычные стеклянные пластины из силикатного стекла, которые не обладают достаточной прочностью, а также не предусмотрено наличие корпуса, надежно защищающего данный обогреватель от внешних воздействий, а также предохраняющего от локального нагрева места установки обогревателя от его прямого теплового воздействия.
Задачей предложенного изобретения является создание инфракрасного обогревателя, обладающего повышенной прочностью и надежностью его эксплуатации, при одновременном обеспечении его высокой теплоэффективности.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение прочности и надежности эксплуатации обогревателя.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в инфракрасном обогревателе, содержащим нагревательную панель с инфракрасным спектром излучения, состоящую, по меньшей мере, из двух стеклянных пластин, закрепленных на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок, служащих для регулирования расстояния между стеклянными пластинами, и уплотнения в виде слоев герметика, служащего для герметизации полостей между стеклянными пластинами от влияния окружающей среды, при этом на внутренней поверхности одной 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, а также содержащим корпус, в котором закреплена нагревательная панель, в которой первая внешняя стеклянная пластина выполнена многослойной, и содержит, по меньшей мере, одно внешнее закаленное стекло и одно внутреннее незакаленное стекло, которые склеены между собой склеивающим слоем, при этом на внутреннюю поверхность внешнего закаленного стекла первой многослойной внешней стеклянной пластины нанесено токопроводящее нагреваемое покрытие, а вторая внешняя стеклянная пластина выполнена из закаленного стекла, на внутреннюю поверхность которого нанесено селективное теплоотражающее покрытие, выполненное с возможностью отражения теплового излучения от внутренней поверхности второй внешней закаленной стеклянной пластины в сторону первой внешней многослойной закаленной стеклянной пластины.
Предпочтительно, чтобы в инфракрасном обогревателе вторая внешняя закаленная стеклянная пластина была выполнена многослойной и содержала, по меньшей мере, одно внешнее закаленное стекло и одно внутреннее незакаленное стекло, которые склеены между собой склеивающим слоем.
Желательно, чтобы в инфракрасном обогревателе на внутреннюю поверхность внутреннего, не закаленного стекла, второй многослойной закаленной внешней стеклянной пластины было нанесено селективное теплоотражающее покрытие, выполненное с возможностью отражения теплового излучения от внутренней поверхности второй внешней закаленной многослойной стеклянной пластины в сторону первой внешней многослойной закаленной стеклянной пластины.
Целесообразно, чтобы в инфракрасном обогревателе на внутренней поверхности внешнего закаленного стекла второй закаленной многослойной внешней стеклянной пластины было выполнено токопроводящее нагреваемое покрытие, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки, с установленными на них контактными площадками электропитания.
Предпочтительно, чтобы в инфракрасном обогревателе склеивающий слой представлял собой отвержденный склеивающий слой раствора высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате в виде фотоотверждаемой композиции.
Целесообразно, чтобы в инфракрасном обогревателе склеивающий слой представлял собой поливинилбутиральную пленку.
Желательно, чтобы в инфракрасном обогревателе склеивающий слой представлял собой этилвинилацетатную пленку.
Предпочтительно, чтобы в инфракрасном обогревателе низкоомные токоведущие дорожки были сформированы на поверхности токопроводящего нагреваемого покрытия путем нанесения на поверхность покрытия сплава на основе окиси олова или серебра.
Целесообразно, чтобы в инфракрасном обогревателе дистанционные рамки были выполнены из диэлектрического материала.
Желательно, чтобы в инфракрасном обогревателе герметик был изготовлен на основе кремнийсодержащих полимеров.
Предпочтительно, чтобы в инфракрасном обогревателе селективное теплоотражающее покрытие было выполнено из материала, выбранного из группы, содержащей оксид кобальта, оксид олова, оксид меди.
Желательно, чтобы в инфракрасном обогревателе корпус обогревателя был выполнен в виде горизонтально ориентированной треугольной призмы со срезанным верхним основанием, по всей длине которого была расположена направляющая для размещения и закрепления в ней нагревательной панели, а нижнее основание было выполнено вогнутым внутрь, с образованием двух протяженных по всей длине призмы опор.
Целесообразно, чтобы в инфракрасном обогревателе корпус обогревателя был выполнен в виде рамы, в которую была установлена обогревательная панель.
Целесообразно, чтобы инфракрасный обогреватель содержал, по меньшей мере, один датчик температуры и электронную систему управления режимом подогрева, которая была связана с контактными площадками электропитания и датчиками температуры, при этом электронная система управления режимом подогрева, датчики температуры и провода электропитания были размещены в корпусе обогревателя.
Желательно, чтобы в инфракрасном обогревателе токопроводящее нагреваемое покрытие содержало, по меньшей мере, один слой, выполненный из материала, выбранного из группы, содержащей серебро, олово, медь, никель, алюминий, магний, кремний, а также из всевозможных соединений данных металлов с другими веществами.
Предпочтительно, чтобы в инфракрасном обогревателе внешние многослойные стеклянные пластины нагревательной панели были выполнены из закаленного стекла толщиной 5-10 мм.
Желательно, чтобы в инфракрасном обогревателе токопроводящее нагреваемое покрытие было нанесено на закаленные стекла вакуумным методом с удалением по всему его периметру на расстояние 1-5 мм от края данного закаленного стекла.
Целесообразно, чтобы в инфракрасном обогревателе закаленные стекла имели фаску, выполненную на их краях по всему их периметру.
Предпочтительно, чтобы в инфракрасном обогревателе на внешние многослойные стеклянные пластины нагревательной панели было нанесено декоративное покрытие.
Для более полного раскрытия изобретения далее приводится описание конкретных возможных вариантов его исполнения, которые поясняются соответствующими чертежами.
Фиг. 1 - внешний вид напольного инфракрасного обогревателя.
Фиг. 2 - внешний вид настенного или потолочного инфракрасного обогревателя.
Фиг. 3 - поперечный разрез нагревательной панели с двумя внешними закаленными стеклянными пластинами с токопроводящим нагреваемым покрытием на одной пластине и с селективным теплоотражающим покрытием на другой.
Фиг. 4 - поперечный разрез нагревательной панели с первой внешней закаленной стеклянной пластиной в виде многослойного стекла.
Фиг. 5 - поперечный разрез нагревательной панели с двумя внешними закаленными стеклянными пластинами с токопроводящим нагреваемым покрытием на каждой из пластин.
Фиг. 6 - поперечный разрез нагревательной панели со второй внешней закаленной стеклянной пластиной в виде многослойного стекла с селективным теплоотражающим покрытием на внутренней поверхности внутреннего закаленного стекла.
В предпочтительном варианте выполнения инфракрасный обогреватель содержит нагревательную панель 1, установленную в корпусе 2 обогревателя (Фиг. 1-2).
При этом корпус 2 напольного варианта обогревателя предпочтительно выполнен в виде горизонтально ориентированной треугольной призмы со срезанным верхним основанием 3, по всей длине которого расположена направляющая для размещения и закрепления в ней нагревательной панели 1, а нижнее основание 4 выполнено вогнутым внутрь, с образованием двух протяженных по всей длине призмы опор (Фиг. 1).
Корпус 2 настенного или потолочного варианта обогревателя предпочтительно выполнен в виде рамы 5, в которую установлена нагревательная панель 1 (Фиг. 2). При этом на раме 5 могут быть выполнены элементы 6 для крепления ее к потолку или стене в виде кронштейнов, рейлингов, цепей, или других аналогичных приспособлений.
Нагревательная панель 1 инфракрасного обогревателя, в предпочтительном варианте выполнения содержит, по меньшей мере, две внешние стеклянные пластины 7, каждая из которых выполнена многослойной, состоящей из закаленного стекла 8 и незакаленного стекла, при этом на внутренних поверхностях каждого закаленного стекла 8 может быть выполнено токопроводящее нагреваемое покрытие 9, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки 10, с установленными на них контактными площадками электропитания 11, которые соединены проводами электропитания 12 с источником питания. Стеклянные пластины 7 установлены параллельно друг другу на определенном расстоянии друг от друга при помощи дистанционных рамок 13, служащих для регулирования расстояния между стеклянными пластинами 7, которые скреплены герметиком 14, служащим также для герметизации полостей между стеклянными пластинами 7 от влияния окружающей среды (Фиг. 3-6).
Также обогреватель может содержать, по меньшей мере, один датчик температуры 15 и электронную систему управления 16 режимом подогрева, которая связана с контактными площадками электропитания 11 и датчиками температуры 15. При этом датчики температуры 15 и электронная система управления 16 режимом подогрева размещены в корпусе 2 обогревателя.
Стеклянные пластины 7 из закаленного стекла 8 могут иметь фаску 17 (обычно 1×45°), выполненную на их краях по всему периметру данных стеклянных пластин 7, что обеспечивает повышение прочности. Это делается для того, чтобы убрать концентраторы напряжений перед закалкой каждого силикатного стекла.
На внутренней поверхности второй стеклянной пластины 7 из закаленного стекла 8 может быть размещено селективное теплоотражающее покрытие 18, выполненное из материала, выбранного из группы, содержащей оксид кобальта, оксид олова, оксид меди (Фиг. 3, 4, 6).
Использование селективного теплоотражающего покрытия 18 позволяет увеличить степень отражения теплового излучения от внутренней поверхности второй стеклянной пластины 7 и направить его в сторону первой стеклянной пластины 7.
Особенно это целесообразно для настенных и потолочных обогревателей, где необходимо направить тепловое излучение в сторону токопроводящего нагреваемого покрытия 9, чтобы не греть поверхность стены или потолка.
Кроме этого, первая внешняя стеклянная пластина 7 нагревательной панели 1 выполнена многослойной, при этом она помимо внешнего закаленного стекла 8 содержит внутреннее незакаленное стекло 19, которые соединены между собой склеивающим слоем 20 (Фиг. 4).
Вторая внешняя стеклянная пластина 7 нагревательной панели 1 может быть также выполнена многослойной, при этом она помимо внешнего закаленного стекла 8 содержит внутреннее, не закаленное стекло 19, которые соединены между собой склеивающим слоем 20. При этом на внутренней поверхности внутреннего закаленного стекла 19 может быть размещено селективное теплоотражающее покрытие 18. (Фиг. 6).
Это особенно целесообразно для настенных и потолочных инфракрасных обогревателей, где необходимо направить тепловое излучение в одну сторону от токопроводящего нагреваемого покрытия 9, чтобы не греть поверхность потолка или стены.
Выполнение нагревательной панели 1 из многослойной первой стеклянной пластины 7, и второй многослойной стеклянной пластины 7, обеспечивает не только высокую прочность нагревательной панели 1, но также и безопасность ее использования при ее разрушении, так как при разрушении закаленного стекла 8 они распадаются на осколки стекла с тупыми гранями.
Процесс получения закаленных стекол 8 из силикатного стекла заключается в закалке силикатного стекла путем его нагревания до температуры 650-680°С с последующим быстрым его охлаждением воздухом.
В результате такого процесса происходит неравномерное распределение температуры по толщине стеклянных пластин 7 из закаленного стекла 8, и в них образуются остаточные поверхностные напряжения сжатия, которые обеспечивают повышенную механическую прочность и термостойкость, которые особенно необходимы при использовании данной конструкции в качестве нагревательной панели 1 инфракрасного обогревателя.
Токопроводящее нагреваемое покрытие 9 на внутренней поверхности первой внешней стеклянной пластины 7 может быть выполнено в виде светопрозрачного покрытия толщиной 3-400 нм, и содержит, по меньшей мере, один слой, выполненный из материала, выбранного из группы, содержащей серебро, олово, медь, никель, алюминий, магний, кремний, а также из всевозможных соединений данных металлов с другими веществами.
А склеивающий слой 20 может представлять собой отвержденный склеивающий слой раствора высокомолекулярного полиэфирного олигомера в метилметакрилате в виде фотоотверждаемой композиции, или поливинилбутиральную пленку, или этилвинилацетатную пленку.
Низкоомные токоведущие дорожки 10 могут быть выполнены из диэлектрического материала и сформированы на поверхности токопроводящего нагреваемого покрытия 9 путем нанесения на поверхность покрытия сплава на основе окиси олова или серебра.
В одном из вариантов выполнения нагревательной панели 1 (Фиг. 5) на внутренней поверхности второй внешней стеклянной пластины 7 из многослойного стекла может быть размещено дополнительное токопроводящее нагреваемое покрытие 9, на котором сформированы низкоомные токоведущие дорожки 10 с установленными на них контактными площадками электропитания 11, которые соединены проводами электропитания 12 с источником питания.
Это особенно целесообразно для напольных инфракрасных обогревателей, где необходимо направить тепловое излучение в обе стороны от токопроводящего нагреваемого покрытия 9, чтобы греть пространство по обеим сторонам обогревателя.
В инфракрасном обогревателе внешние стеклянные пластины 7 нагревательной панели 1 могут быть выполнены из закаленного стекла 8 толщиной 2-10 мм, а токопроводящее нагреваемое покрытие 9 нанесено на закаленные стекла 8 вакуумным методом с удалением по всему его периметру на расстояние 1-5 мм от края данного закаленного стекла 8.
Также в инфракрасном обогревателе закаленные стекла 8 могут иметь фаску 17, выполненную на их краях по всему их периметру.
Также в инфракрасном обогревателе нагревательная панель может быть выполнена с нанесением декоративного покрытия на внешние стеклянные пластины в виде рисунка или тонировки.
Работает инфракрасный обогреватель следующим образом.
При подключении данного инфракрасного обогревателя к электрической сети, токопроводящее нагреваемое покрытие 9 начинает активно излучать тепловое инфракрасное излучение, обогревая поверхности внешних стеклянных панелей 7, которые долго сохраняют и рассеивают тепло в помещении, в котором установлен обогреватель.
Таким образом, в представленном инфракрасном обогревателе удалось значительно повысить его прочность за счет выполнения его нагревательной панели 1 из двух внешних стеклянных пластин 7 в виде многослойного стекла, состоящего из закаленного стекла 8 и не закаленного стекла 19, в результате их соединения посредством склеивающего слоя 20.
Также за счет наличия в данном инфракрасном обогревателе корпуса 2 удалось значительно повысить надежность эксплуатации обогревателя, так как данный корпус 2 защищает поверхность нагревательной панели 1 от различных загрязнений, обеспечивает безопасность эксплуатации нагревательной панели 1 и повышенный срок ее эксплуатации.
Кроме того, наличие в данном инфракрасном обогревателе корпуса 2 обеспечивает надежную установку обогревателя на полу, а также его крепление на стене и потолке за счет размещения на данном корпусе 2 различных приспособлений для его крепления.
Также за счет использования в инфракрасном обогревателе селективного теплоотражающего покрытия 18 на внутренней поверхности второй внешней стеклянной пластины 7 удалось обеспечить отражение теплового излучения от поверхности второй внешней стеклянной пластины 7 в сторону первой внешней стеклянной пластины 7, что позволило решить проблему локального нагрева стены или потолка при работе обогревателя.
Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.
При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения представлен ее формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.