НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к нагревательным устройствам для бытовых и производственных нужд, используемым, в частности, для обогрева помещений, сушки, подогрева пищи.
В настоящее время активно разрабатываются нагревательные устройства, в которых тепловая энергия вырабатывается в виде теплового потока, излучаемого предварительно нагретым телом. Указанные нагреватели в ряде случаев оказываются более эффективными по сравнению с традиционно применяемыми нагревателями, работа которых основана на конвективном теплообмене или на обмене тепла за счет теплопроводности тел.
Известно нагревательное устройство [RU 64463], включающее корпус, размещенный в корпусе источник тепла, выполненный, в частности, в виде электронагревателя, излучатель, выполненный в виде объемного тела из природного материала, обладающего способностью к тепловому излучению при нагреве, при этом часть поверхности излучателя находится снаружи корпуса.
В данном устройстве в качестве материала излучателя использован мягкий природный материал, например, такой как шунгит, талькохлорид, талькохлорит, хлористый натрий.
Преимуществом рассматриваемого устройства является его относительно высокий к.п.д. При этом спектр теплового излучения природных материалов, используемых для изготовления излучателя, близок к солнечному спектру, благодаря чему указанное тепловое излучение благотворно влияет на организм человека.
Однако выполнение излучателя из мягких природных материалов приводит, к необходимости использования корпуса, при этом усложняется конструкция устройства и снижается площадь излучения, так как часть поверхности излучателя находится внутри корпуса.
Известно нагревательное устройство [RU 94398], которое выбрано в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемое устройство содержит излучатель, выполненный в виде панели, изготовленной из материала, способного к излучению тепловой энергии при нагреве, и электронагреватель, заключенный в оболочку, выполненную из термостойкого электроизолирующего материала, при этом излучатель и электронагреватель расположены так, что электронагреватель обеспечивает нагрев излучателя со стороны, противоположной его излучающей поверхности
С целью локализации в объеме нагревательного устройства магнитного поля, возникающего при протекании электрического тока по цепи электронагревателя, панельный излучатель изготовлен из магнитомягкого материала, в частности, из стали.
При этом излучающая поверхность панели имеет покрытие, увеличивающее коэффициент ее излучательной способности, что усложняет конструкцию устройства.
Кроме того, тепловое излучение используемых для изготовления излучателя материалов не обладает полезными для организма человека свойствами, присущими излучению нагретого природного материала.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что в нагревательном устройстве, включающем излучатель, выполненный в виде панели, изготовленной из материала, способного к излучению тепловой энергии при нагреве, и электронагреватель, заключенный в оболочку, выполненную из термостойкого электроизолирующего материала, при этом излучатель и электронагреватель расположены так, что электронагреватель обеспечивает нагрев излучателя со стороны, противоположной его излучающей поверхности, согласно полезной модели излучатель выполнен из керамического гранита.
В частном случае выполнения полезной модели оболочка электронагревателя выполнена в виде монолитного коробчатого корпуса из бетонного материала, а электронагреватель содержит электронагревательные элементы, распределенные в объеме корпуса так, что электронагреватель обеспечивает нагрев излучателя по площади его поверхности.
В частном случае выполнения полезной модели электронагревательное устройство содержит дополнительный излучатель, выполненный в виде панели из керамического гранита, расположенный так, что электронагреватель обеспечивает его нагрев со стороны, противоположной его излучающей поверхности, при этом излучатель и дополнительный излучатель установлены таким образом, что их излучающие поверхности имеют различную пространственную ориентацию.
Существенной особенностью полезной модели является то, что в качестве материала панельного излучателя использован керамический гранит (керамогранит).
Указанный материал в настоящее время используется преимущественно в качестве отделочного строительного материала.
Он изготавливается из белой глины путем ее обжига при температуре 1200-1300 С. По сути, процесс образования керамического гранита подобен процессу образования природного камня, только он протекает в ускоренном виде.
Керамический гранит обладает рядом свойств, присущих натуральному камню - граниту, а именно, имеет внешний вид, сходный с внешним видом гранита, обладает высокой твердостью и прочностью, является водостойким, обладает высокой теплоемкостью и при этом низкой теплопроводностью, хорошо аккумулирует тепловую энергию, способен излучать тепловые инфракрасные лучи при нагреве и имеет высокую теплоизлучательную способность, равномерно прогревается во всем объеме и обладает равномерной теплоотдачей.
Спектр теплового излучения керамического гранита близок к спектру теплового излучения нагретого солнцем природного камня, что обуславливает его полезные для организма человека свойства. Указанное излучение способствует нормализации энергетического баланса организма, повышению иммунитета, улучшению обмена веществ, стабилизации кровообращения. При этом керамогранит является нетоксичным материалом и в отличие от натуральных камней не способен накапливать опасную для организма человека радиацию.
Поскольку заявляемое устройство относится к инфракрасным нагревательным устройствам, его преимуществом является то, что излучаемая им тепловая энергия практически без потерь достигает предметов и людей в зоне его действия и греет в первую очередь твердотельные предметы, а уже потом от них - воздух. При этом инфракрасное излучение активно поглощается водой, что позволяет использовать его для сушки пищевых продуктов при относительно невысокой температуре 40-60С, при которой тепло не поглощается тканью высушиваемого продукта, но происходит удаление из него влаги с сохранением полезных свойств продукта.
Наибольшая плотность тепла и наиболее высокая температура наблюдаются вблизи излучательной поверхности нагревательного устройства.
Температура нагрева, достигаемая при использовании заявляемого устройства, варьируется от +30 до +150 С. При этом следует отметить, что тепло, излучаемое керамогранитом, хорошо проникает вглубь объектов и имеет большую зону распространения, соизмеримую с линейными размерами панельного излучателя.
Поскольку в заявляемом устройстве использован панельный излучатель из керамогранита, имеющего высокую излучательную способность, не требуется наносить на поверхность излучателя какое - либо специальное покрытие, обуславливающее повышение коэффициента его теплового излучения, что позволяет упростить конструкцию заявляемого устройства.
Упрощению конструкции заявляемого устройства также способствует то, что в качестве элемента, обеспечивающего нагрев излучателя, использован электронагреватель, различные конструктивные выполнения которого широко известны и традиционно применяются в нагревательной технике. В заявляемом устройстве может быть использован электронагреватель, содержащий любые элементы, нагревающиеся при пропускании через них постоянного или переменного тока.
Для обеспечения равномерности прогрева излучателя преимущественным является использование электронагревателя с «распределенными» электронагревательными элементами, обеспечивающими нагрев панельного излучателя по всей площади его поверхности.
Размещение электронагревателя в оболочке, выполненной из термостойкого электроизолирующего материала, способствует обеспечению электробезопасности конструкции устройства и повышению ее прочности. Указанная оболочка может быть, в частности, изготовлена из органического или неорганического компаунда, из пенополиуретана и прочее.
Панельный излучатель и заключенный в оболочку электронагреватель могут быть скреплены друг с другом, в частности, механическим путем, за счет сил адгезии между материалом оболочки и материалом излучателя, с помощью термостойкого теплопроводного клея.
Таким образом, техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции нагревательного устройства. При этом достигается высокая тепловая эффективность заявляемого нагревательного устройства, а излучаемый им тепловой поток обладает рядом полезных для человека свойств.
В случае, когда оболочка электронагревателя выполнена в виде монолитного коробчатого корпуса из бетонного материала, а электронагреватель содержит электронагревательные элементы, распределенные в объеме корпуса так, что электронагреватель обеспечивает нагрев излучателя по площади его поверхности, достигается прочность конструкции электронагревателя и его электробезопасность при обеспечении экологической чистоты в широком температурном диапазоне. Поскольку бетонный материал имеет высокие адгезионные свойства по отношению к керамограниту, обеспечивается прочное сцепление коробчатого корпуса с панельным излучателем, что способствует дополнительному повышению прочностных свойств устройства. При этом за счет хороших теплопередающих свойств бетонного материала и распределения электронагревательных элементов в объеме корпуса обеспечивается равномерный прогрев бетонного материала и панельного излучателя, что способствует улучшению тепловых характеристик устройства.
В случае, когда устройство содержит дополнительный панельный излучатель, помещенный указанным выше образом, излучение тепловой энергии происходит по двум различным направлениям, соответствующим ориентации излучающих поверхностей двух панельных излучателей (например, вверх и вниз относительно земли), что расширяет функциональные возможности устройства.
На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.
Устройство содержит излучатель 1, выполненный в виде панели, изготовленной из керамогранита. Устройство также содержит электронагреватель, содержащий электронагревательные элементы 2 (на чертеже позицией показан один элемент). Элементы 2 заключены в оболочку 3, изготовленную из термостойкого электроизолирующего материала. В частности, элементы 2 помещены в оболочку 3 из изолирующего композиционного материала, образующего монолитный коробчатый корпус. Корпус 3 расположен по отношению к панельному излучателю 1 со стороны, противоположной его излучающей поверхности 4, и скреплен с ним, в частности, с помощью теплопроводного клея. Элементы 2 распределены по объему корпуса 3 таким образом, что электронагреватель обеспечивает не локальный нагрев излучателя 1 в какой-либо его зоне, а нагрев излучателя 1 по всей площади его поверхности, контактирующей с корпусом 3 (на чертеже позицией не обозначена). Электропитание подводится к электронагревателю с помощью электропровода 5. Для удобства пользования устройство содержит ножки 6.
Устройство работает следующим образом.
При подаче электропитания электронагревательные элементы 3 нагреваются, их тепловая энергия передается материалу корпуса 3 и панельному излучателю 1. Излучатель 1 при нагреве излучает инфракрасное излучение, которое может быть использовано для обогрева помещения, сушки предметов и продуктов, подогрева пищи. Регулировка тепловых характеристик нагрева обеспечивается путем регулировки параметров электропитания.
В выключенном состоянии устройства излучающая поверхность 4 излучателя 1 может быть использована, в частности, в качестве разделочной доски для измельчения продуктов.