КОНВЕКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к нагревателям бытовых помещений таких, как жилые помещения, офисы, дачные домики, бытовки строительно-монтажных организаций. В настоящее время все большее распространение находит электрический обогрев жилых, общественных и производственных помещений, который открывает новые возможности качественного улучшения микроклимата помещения, аэрационного состава зоны дыхания и повышения уровня комфорта среды обитания человека.
Известны конвективные электронагреватели RU №№61494, 67373, 76192, 84513, 2062621,2074523,2247905, 2003124969, JP №2002-191426.
Известен обогреватель электроконвектор снабженный оребренными ТЭНами, оребренность каждого ТЭНа, обеспечивает наилучший контакт с воздушной средой, взаимное действие 16 ТЭН обеспечивает сразу контакт с большим количеством воздуха, нагрев воздуха происходит наиболее эффективно за счет взаимного действия нагревательных элементов ТЭН, находящихся в средней части металлического корпуса открытого сверху и снизу, где формируется наибольший выход горячего воздуха при прямоточной и естественной циркуляции (RU №61494).
Недостатком данного электронагревателя является узость функциональных возможностей в части качественного улучшения микроклимата помещения, аэрационного состава. Никакая защита электрической цепи от перегрузки или падения не предусмотрена, что снижает безопасность использования изделия.
Известна сушилка для волос (электронагреватель), в которой установлен генератор отрицательных ионов, генерирующий отрицательные ионы для тепловентилятора. Сушилка для волос может увлажнять волосы, распыляя туман с частицами нанометрового размера, который притягивается к отрицательным ионам и к волосам. Направление потока меняется в зависимости от электростатического заряда окружающей среды и потока воздуха (JP №2002-191426).
Недостатком данного электронагревателя является узость функциональных возможностей из-за невозможности обогрева помещения в целом, опасность поражения электротоком при попадании влаги на токонесущие части электронагревателя и помещения, неэффективность в отношении состава вдыхаемого воздуха. Никакая защита в электрической цепи изделия от перегрузки или падения не предусмотрена, что также снижает безопасность использования изделия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является электронагреватель, содержащий изолирующий корпус, расположенные в нем плату электрической цепи с ионизирующими электродами и резистивный термонагреватель. Этот электронагреватель, кроме ионизирующих электродов, имеет ванну с водой, вертикальный изолирующий экран, отделяющий воздушный поток, выходящий из камеры, от поверхности, на которой устройство устанавливается, и термонагреватель, осуществляющий подогрев воздуха в верхней части камеры, что усложняет конструкцию устройства. (RU №2062621 прототип).
Недостатками данного электронагревателя является опасность поражения электротоком при попадании влаги на токонесущие части электронагревателя и электроды, практически не защищенные корпусом, опасность поражения электротоком при касании электродов, а также высокая пожароопасность при падении, особенно при опрокидывании сосуда с водой. Никакая защита электрической цепи от перегрузки или падения не предусмотрена, что также снижает безопасность использования изделия. Кроме того, при размещении устройства на вертикальной стене, отрицательно заряженные частицы воздуха под действием электростатических сил притяжения устремляются к стене, несмотря на размещение специального изолирующего экрана и принудительной конвекции за счет воздействия на воздушный поток электронагревательного элемента, что приводит к выводу зоны дыхания из сферы воздействия устройства.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного конвективного электронагревателя и расширение арсенала конвективных электронагревателей.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в том, что обеспечена высокая безопасность эксплуатации, поскольку предусмотрена защита от поражения электротоком, так как практически исключено попадание влаги на токонесущие части электронагревателя и ионизатор, которые максимально защищены корпусом, практически устранена опасность поражения электротоком при прикосновении так как ионизатор оптимально расположен и надежно защищен корпусом, исключена пожароопасность при падении, электрическая цепь электронагревательного элемента надежно защищена от перегрузки.
Сущность полезной модели состоит в том, что конвективный электронагреватель содержит корпус с вертикально ориентированными передней и задней панелями, расположенные в нижней части корпуса воздухозаборные решетки и расположенные в верхней части корпуса воздуховыпускные решетки, нагревательный элемент, расположенный с возможностью взаимодействия с потоком воздуха в нижней части корпуса над воздухозаборными решетками, и ионизатор воздуха электроэффлювиального типа, расположенный над нагревательным элементом, а также устройство управления, защитный термостат, термопредохранитель и нормально замкнутый датчик падения, при этом ионизатор подключен непосредственно к электрической цепи устройства управления, другая цепь которого включает последовательно включенные нагревательный элемент, датчик падения, термопредохранитель и термостат.
Предпочтительно, нагревательный элемент выполнен в виде трубчатого электронагревателя (ТЭН) с оребрением, с двойной нагревательной спиралью, термостат выполнен в виде дискового биметаллического термостата, датчик падения выполнен с нажимным выключателем и элементом качения, а ионизатор - в виде карбоновой щетки и повышающего напряжение разрядного трансформатора.
Устройство управления может быть выполнено в виде автоматического регулятора с датчиком температуры или может быть выполнено в виде трехпозиционного выключателя, а последовательно защитному термостату включен регулировочный термостат.
В частных случаях реализации электронагреватель снабжен съемной кассетой с, по меньшей мере, одним воздушным фильтром, размещенной над воздухозаборными решетками в нижней части корпуса.
На чертеже фиг.1 изображена конструктивная схема конвективного электронагревателя, на фиг.2 - конструктивная схема датчика падения, на фиг.3 - электрическая схема изделия при выполнении устройства управления в виде трехпозиционного выключателя, на фиг.4 - электрическая схема изделия при выполнении устройства управления в виде автоматического регулятора.
Конвективный электронагреватель содержит корпус с вертикально ориентированными передней и задней панелями 1, 2, соответственно, расположенные в нижней части корпуса воздухозаборные решетки 3 и расположенные в верхней части корпуса воздуховыпускные решетки 4. Нагревательный (электронагревательный) элемент 5 расположен с возможностью взаимодействия с потоком воздуха в нижней части корпуса над воздухозаборными решетками 3. Ионизатор 6 воздуха электроэффлювиального типа расположен над нагревательным элементом 5. Ионизатор 6 подключен непосредственно к электрической цепи устройства управления, другая цепь которого включает последовательно включенные нагревательный элемент 5, датчик 7 падения (опрокидывания), термопредохранитель 8 (плавкий термопредохранитель) и защитный самовозвратный термостат 9. Датчик 7 падения выполнен с нажимным нормально замкнутым выключателем 10 (сенсорным микропереключателем) и элементом 11 качения (например, шарик).
Нагревательный элемент 5 выполнен в виде трубчатого электронагревателя (ТЭН) с наружным оребрением и с двойной нагревательной спиралью из нихромовой нити в алюминиевом кожухе, заполненном диэлектрическим наполнителем (кварцевым песком). Защитный самовозвратный термостат 9 выполнен в виде дискового биметаллического термостата KSD-типа, который представляет собой биметаллический диск, изготовленный из металлов (сплавов) разной теплопроводности. Ионизатор 6 выполнен в виде карбоновой щетки и повышающего напряжение разрядного трансформатора (не изображены). Заостренные детали карбоновой щетки заключены в металлический корпус для обеспечения нужной безопасности (не изображено).
Конвективный электронагреватель может быть снабжен съемной кассетой с, по меньшей мере, одним воздушным фильтром (не изображено), размещенной над воздухозаборными решетками 3 в нижней части корпуса.
Устройство управления выполнено согласно схеме фиг.3 в виде трехпозиционного переключателя 12, т.е. с ручным переключением режимов задействования одной или двух нагревательных спиралей элемента 5 и с регулировочным (вручную) термостатом 16, включенным последовательно термостату 9.
Устройство управления выполнено согласно схеме фиг.4 в виде автоматического регулятора 13 - например, электронной платы с контроллером управления (не изображены), т.е. с переключением режимов задействования одной или двух нагревательных спиралей элемента 5 (вручную) и отключением/включением прибора по сигналу датчика 14 температуры.
Электронагреватель имеет сетевой выключатель 15 и шнур с вилкой (не изображены) для подвода электропитания от сети.
Конвективный электронагреватель (эквивалентно - конвектор, обогреватель) может быть установлен на полу при помощи роликов.
Конвективный электронагреватель работает следующим образом.
Собранный готовый электронагреватель (конвектор, обогреватель) устанавливается в рабочее положение в удобном для нагрева месте. Включают вилку шнура в розетку электрической сети. Пользователь с помощью регулятора 13 или с помощью переключателя 12 и термостата 16 устанавливает необходимый режим для достижения нужной температуры воздуха в помещении. При выборе режима половинной мощности, работает только одна из двух нагревательных спиралей, нагревательного элемента 5. Затем замыкается выключатель 15.
При подключении к электросети нагревательный элемент 5 нагревается. Принцип работы устройства основан на естественной циркуляции воздуха в помещении (конвекции). Воздух попадает в корпус через воздухозаборные решетки 3 внизу, далее нагревается нагревательным элементом 5 и выходит через воздуховыпускные решетки 4 в верхней части корпуса конвектора. Корпус с панелями 1, 2, конвектора при этом выполняет функцию конвекционной камеры. Перемещение воздуха обусловлено тем, что внизу воздух нагревается, его объем увеличивается, создается избыточное давление, и воздух с силой выталкивается через воздуховыпускные решетки 4, т.е. реализуется тяга воздуха.
Основой работы ионизатора 6 электроэффлювиального типа является принцип коронарного разряда, который образуется путем подачи на заостренные концы карбоновой щетки высоковольтного напряжения с малой силой тока, в результате чего возникает электрический (коронарный) разряд. Для этого трансформатор ионизатора 6 одновременно уменьшает силу тока и передает напряжение на карбоновую щетку, которая и является источником ионизации за счет высоковольтных разрядов, протекающих между стержнями (нитями) карбоновой щетки. Под действием наэлектризованное концов стержней карбоновой щетки происходит отекание электронов - электрический эффлюзий. Молекулы кислорода, проходящие через карбоновую щетку благодаря конвективному потоку, создаваемому нагревательным элементом 5, захватывают свободные электроны, образуя отрицательно заряженные АЕРО-ионы, которые вместе с потоком горячего воздуха выходят через воздуховыпускные решетки 4 и попадают в отапливаемое конвектором помещение. Ионы оказывают общее благоприятное воздействие как на чистоту в помещении, так и на организм человека.
При достижении предельной температуры внутри корпуса, биметаллический диск термостата 9 начинает деформироваться (выгибаться), в результате чего размыкается электрическая цепь и обогреватель отключается. После понижения температуры внутри корпуса, диск приобретает свою первоначальную форму и электрическая цепь замыкается.
В процессе работы изделия согласно схеме фиг.3 термостат 16 при необходимости автоматически изменяет режим работы обогревателя.
В процессе работы изделия согласно схеме фиг.4 регулятор 13 измеряет температуру входящего воздуха посредством датчика 14 температуры и соотносит результат с пользовательской установкой регулятора 13, при необходимости автоматически изменяя режим работы обогревателя.
Датчик 7 падения служит для включения/выключения цепи в зависимости от положения электронагревателя и предназначен для повышения безопасности эксплуатации прибора, в частности - для исключения возможности возгорания прибора при его опрокидывании. Микропереключатель 10 нормально замкнут под воздействием тяжести элемента 11 в условиях, когда прибор расположен (эксплуатируется) правильно, вертикально. При отклонении корпуса от вертикального положения (например, при случайном опрокидывании) элемент 11 качения под действием гравитации скатывается и освобождает микропереключатель 10, который переходит в разомкнутое положение, благодаря чему предотвращает риск возникновения пожароопасной ситуации. При возвращении корпуса обогревателя (электронагревателя) в вертикальное положение датчик 7 вновь замыкает электрическую цепь и изделие можно продолжать использовать в штатном режиме.
Термопредохранитель 8 осуществляет отключение электрической цепи в аварийной ситуации при отказе термостата 9 (резервирование).
При работе обогревателя ионизированные частички пыли и взвешенных частиц оседают на стены, пол, мебель гораздо более интенсивно, чем пыль в помещении без ионизатора. Это позволяет удалить пыль, и не допустить попадания этого количества пыли в легкие человека. Фильтр, при его наличии, также существенно снижает количество пыли в помещении.
Ионизатор 6 - генератор ионов является эффективным средством предупреждения заболеваний сердечно-сосудистой системы. Ионизированный кислород позитивно влияет на обмен веществ в крови, укрепление стенок сосудов и снижение уровня образования тромбов. Позитивное воздействие ионов в воздухе: укрепление иммунитета, тонуса, снижение утомляемости; лучшее протекание некоторых болезней; улучшение психологического состояния, здоровый сон; значительное снижение количества бактерий и грибков в помещении; нейтрализация электростатических полей.
Данный конвективный электронагреватель (эквивалентно - конвектор, обогреватель) имеет высокую функциональность за счет:
- возможности включения половинной мощности ТЭНа благодаря использованию двойной спирали для экономии энергопотребления и снижения нагрузки на электросеть;
- созданию благоприятного для человека микроклимата в помещении посредством встроенного ионизатора воздуха;
- повышенной электро- и пожаробезопасности за счет того, что он содержит безопасно расположенный ионизатор, не требующий присутствия влаги, а также группу предохраняющих устройств, включенных в общую электрическую цепь и размыкающих ее в опасной ситуации - при превышении допустимых температурных показателей, блокировке воздуховыпускных решеток 4, опрокидывании.
Таким образом, создан эффективный конвективный электронагреватель и расширен арсенал конвективных электронагревателей.
При этом обеспечена высокая безопасность эксплуатации, поскольку предусмотрена защита от поражения электротоком так как практически исключено попадание влаги на токонесущие части электронагревателя и ионизатор, которые максимально защищены корпусом, практически устранена опасность поражения электротоком при прикосновении так как ионизатор оптимально расположен и надежно защищен корпусом, исключена пожароопасность при падении, электрическая цепь электронагревательного элемента защищена от перегрузки.