专利名称：加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热装置。
已知一种用于改变离散材料温度的方法及装置(见EP0777524B1)，其特别适用于提高离散材料的温度，即加热离散材料。
这种用于提高离散材料温度的方法采用了一个大面积的发送天线。通过该天线发射出具有某频率的电磁射线，该频率大体上相当于待加热的离散材料的分子固有振频，而不是一个经调制的载体频率。待加热的离散材料被放置在发射天线的辐射区域内，从而导致在该离散材料中产生一个可使其加热的、与其分子固有振动的共振的运动。在这种装置中，有一个密闭的空间，其中除离散的材料外还充满着一种介质，通过对该介质的辐射频谱的选择同样可以产生能达到加热目的的共振效果。
一种可实现上述方法的特定装置包括一个大面积的发送天线，其一侧为第一输入线，另一侧为第二输入线，其均由良导体构成。两导体与产生辐射能的发生器连接。其中，待加热的离散材料可被放置在发射天线的辐射区域内。从发射天线发射出的频率处于离散材料和/或放置在一定空间内的液体或气体介质的分子固有频率范围内。
通过大面积发送天线作为发射器随材料在其共振频率范围内交替作用，特别是通过组合共振可使加热系统获得相当高的效率。
本发明的任务是提供一种加热装置，其基本上利用上述方法，并这样地改进该装置，使得在进一步提高该加热系统的效率的同时，还简化结构并降低造价。
本发明任务是通过权利要求1的特征部分实现的。
按权利要求1本加热装置由以下特征的组合组成本加热装置包括至少一个加热元件，其由一个平面元件带有两个相对的导电体以及位于两导体之间的涂层构成。所述涂层是由可产生电磁波的涂料构成，其包括粘接剂、绝缘剂、分散剂、水及石墨。其中材料组分为a．55％至65％的基料，其中·39％至49％的粘接剂；·18％至23％的绝缘剂；·18％至24％的分散剂；·12％至16％的蒸馏水以及b．35％至45％的石墨其中，粘接剂的组分为·64％至79％的蒸馏水；·4％至6％的硫化油；·0.16％至0.24％的酚或0.05％至0.5％的苯并异噻唑啉酮；·15％至19％的酪素；·0.8％至1.2％尿素；·2％至3％的碱稀释剂；·2.5％至3.5％的已内酯。
借助于由绝缘材料、石墨及粘接剂制成的涂料，可以辐射电磁波。这点可通过涂料中的偶极构造解释。
本加热装置的特别高的效率是通过采用上述特殊涂料作为涂层而获得的。
为能均匀地涂敷上述涂料，在粘接剂中将蒸馏水作为主要成分，其含量至少要保证粘接剂具有粘滞性的稠度。由此，可将粘接剂的各个组分充分地混合。硫化油和必要时采用的溶化剂的作用是作为溶剂，以保证各个材料均匀地、稳定地分布在粘接剂中，并且使涂料在载体材料上能够形成良好的膜。
粘接剂中包含的酚或苯并异噻唑啉酮有利于以少的剂量便能俘获粒状材料。酪素当作粘接剂中的结合剂，并起粘接剂内各成分的连接作用。尿素在粘接剂中作为溶剂使用，即用于使各组分在粘接剂中均匀分布。此外，在粘接剂中还包括起均匀化作用的稀释剂及作为溶剂的已内酯。
基料中的主要材料是粘接剂，在该粘接剂上，绝缘材料的粒子作为偶电子部分。分散剂有助于材料的分散，从而使粘接剂能够均匀地分布在基料的绝缘体颗粒材料中。附加的石墨的各个颗粒随后加入到已经与绝缘材料粘接的粘接剂中，由此与绝缘材料共同构成大量最小的电偶极子，其均匀地分布在涂料中，从而最终可均匀地分布在涂层中。这样，在高频激励下，可以获得较高的电磁辐射度。特别是在待加热材料的分子固有振动频率范围内获得频率辐射以及在液体、气体介质所处空间内发射一定频率的电磁振动波。
为获得高频激励，提供一种高次谐波发生器，其包括一个电子结构组，在用可控振动进行控制的状态下，该电子结构组将给出一个具有陡峭的相应于陡峭的上升前沿的电流升速，从而适合于产生较高的高次谐波成分，例如可达到第50阶谐振。
该高次谐波发生器与加热元件上的两导电体相连，其用于激励加热元件在分子固有频率范围内发射振动频谱射线，它最好采用位于兆兆赫范围内的组合谐振区内。
硫化油可采用诸如经硫化的橄榄油、经硫化的芝麻油、或经硫化的棕榈油。但是根据权利要求2，硫化油优先采用经硫化的蓖麻油。已知蓖麻油通常被用作磺化蓖麻醇酸盐或土耳其红油。这种经硫化的蓖麻油因其具有界面活性而性能良好。
根据权利要求3，酚最好采用经过碳化的、通过裂化处理过的酚，其非常适合于粒料的俘获。也可以用苯并异噻唑啉酮替代酚。
根据权利要求4，稀释剂采用的是基于芳香基和/或醇基和/或酯基和/或酮基的溶剂，例如萜。
绝缘剂可以采用多种已知绝缘材料。但是根据权利要求5，绝缘剂最好采用绝缘炭黑。这种炭黑最好在磨成粉状到很小的颗粒后再加入。这样，炭黑粒料可以均匀地分布在基料中，从而在涂层材料中形成大量电偶极子。
分散剂采用如权利要求6所述方案。因此，用于使粘接剂绝缘材料的颗粒一起均匀地分布在基料中的分散剂可以是有机的、单体和/或多体材料。
根据权利要求7，涂层材料的最佳实施方案包含触变材料。该触变材料的作用是，使该涂层材料具有粘滞性稠度，即一方面很容易涂敷在辐射面上，另一方面，在静止状态下，由于具有一定的粘滞性，因而不会在表面形成液滴或滴痕。这样，涂料可以轮廓很精确地覆盖在辐射表面上。
根据权利要求8，采用三端双向可控硅作为产生高次谐波的电子结构组，其在相位边际处最好具有87°至接近于90°之间的上升角。不过，也可以采用其他公知的、具有类似特性的电子结构组，和已知的电子控制元件，如双金属氧化物半导体场效应晶体管。
这里应该指出，这种具有足够高的电流提升速度以及足够高的高次谐波的电子结构组，由于其较高的高次谐波而不适合在一般的电网中工作。但是在这种高次谐波发生器的所述总体布置中，至少一个与之相连的加热元件可以通过在加热元件中的激励来衰减较高的高次谐波成分。因此，这样的总体系统与普通电网连接时不会受到带有高次谐波成分的电网的网络干扰。
通过采用这种结构的高次谐波发生器进行高频激励，使加热装置因所需构件少而大大降低了成本。大幅度降低成本的另一因素是这种加热装置安装成本特别小，所需要的场地相对于已知的热气一热水加热系统也较少，运行的费用也特别低。
本发明的加热装置可适用于所有可能的加热目的，特别是在公共的或私人的建筑中。由于占用空间较少，并且设备处于封闭状态，因而为建筑设计提供了更多的造型空间。
根据权利要求9，在加热元件的一个具体实施例中，设置在加热元件上的导电体为铜箔片。与涂层的电触点可通过直接贴合或嵌入触点实现，可以是电容或电感式耦合。
根据权利要求10，为使加热作用与各种空间条件及不同的温度要求相互匹配，可简单地采用已知的电子控制装置，通过改变控制振动的振幅和/或频率进行控制和/或调节。
加热元件的基体材料可以是稳定的平板形状，由此可形成镶板状加热元件。这样可以很方便地安装到墙上。不过，基体材料也可以采用裱糊纸类可滚压的形式，这样可粘贴到墙上。
根据权利要求12，本发明加热装置的尺寸设计和匹配可以简单地实现，例如用多块平板形加热元件以较美观且较紧凑的方式组合而成。为尽量减少导体电容的影响，输入线长度最好短些。
本加热装置最好用于住宅、商业场所或公共场所内的室内加热器，例如可以用在教堂中。此外，该加热装置特别适用于烘干室，例如喷漆装置的烘干室或用于烘干木料的烘干室。相对于传统的加热设备，可以大幅降低所需能量消耗。
根据权利要求13所述的实施例，所选择的载体材料或附加在其中的附加材料或粘接材料可通过分子固有频率被激励，从而达到加热的目的。
根据权利要求14所述的实施例，可以采用管状的载体，其最好在外部、必要时也可以在内部有一涂层，其中容纳有具有分子固有振动频率的流体进行加热。特别是可以制造一种结构简单的、只需消耗较少能量即可运行的直通式加热器、例如住宅用直通热水加热器。
以下将借助于附图对本发明作进一步描述。其中
图1为一透视图，其中表示了一个作为室内加热器的加热装置；图2为控制电路。
图1表示了室内一角，其中安装了一个加热装置2。加热装置2是由十二个加热元件3组合而成。加热元件3在室内一角对称地排列，其中，每一水平行上四个为一组。加热元件3做成矩形平面元件，其通过短边上的连接点4作为并联相互连接成一体。加热元件3或者可具有平面的基体材料，或者具有可滚压的材料，然后两种材料分别相应地螺纹连接或粘接。三个位于垂直边缘上的加热元件3通过连接电缆5经由接线盒6与其他的加热元件3或铜箔结构的导电体14、15通过并联件4相互连接。
控制装置7包括一个高次谐波发生器，其上带有诸如三端双向可控硅等元件，其具有较陡的电流上升速度，同时，还配有对振幅进行控制或调节的装置。控制装置7一方面通过接线盒6与加热元件3连接，另一方面通过变压器8经由电网接头9进行供电。
图2表示了控制装置7的一个具体的控制电路10，其上带有双金属氧化物半导体场效应晶体管11。
用一个制成集成半导体电路(T云CD4047B)的多级振动器12通过一个具有相当高频率(约20kHz)的双金属氧化物半导体场效应晶体管11的电阻13进行控制。多级振动器12按如图2所示的方式连接。在双金属氧化物半导体场效应晶体管11的电路中，有一个加热元件(示意表示)或与其相距一定间隔且电连接的铜箔形式的导电体14、15。用一个与多级振动器12相连接的电位计16可以在有效电压20V至30v之间、频率在18kHz至22kHz的范围内调节双金属氧化物半导体场效应晶体管11的控制振动的振幅及频率，由此可控制热能及与此相关的热效应。
为了在分子固有频率范围内产生振动频谱的辐射及功能，双金属氧化物半导体场效应晶体管11相当陡的电流升速是决定性的，其中由此产生的高达50阶的谐振是有效的。
具有与图2所示电路类似功能的电路可以设置一个三端双向可控硅。而双金属氧化物半导体场效应晶体管11的控制装置已经具有高达20kHz的相当高的频率，在一个大致相同功能的电路中的三端双向可控硅可以直接用大约50Hz的电网频率来控制。
权利要求
1．一种加热装置，其特征包括-至少一个加热元件，其由一个平面元件带有两个相隔一定距离的导电体以及位于两导体之间的涂层构成。所述涂层由可产生电磁波的涂料构成，其包括粘接剂、绝缘剂、分散剂、水及石墨，其中材料组分为a、55％至65％的基料，其中·39％至49％的粘接剂；·18％至23％的绝缘剂；·18％至24％的分散剂；·12％至16％的蒸馏水以及b、35％至45％的石墨其中，粘接剂的组分为·64％至79％的蒸馏水；·4％至6％的硫化油；·0.16％至0.24％的酚或0.05％至0.5％的苯并异噻唑啉酮；·15％至19％的酪素；·0.8％至1.2％尿素；·2％至3％的碱稀释剂；·2.5％至3.5％的已内酯。其中借助于由绝缘材料、石墨及粘接剂制成的涂料，可以发射电磁波。-至少一个带有一种高次谐波发生器的控制-/调节器(7)，其包括一个电子结构组，在用可控振动进行控制的状态下，该电子结构组具有相应于一个陡峭的上升前沿的电流升速，由此适合于产生较高的高次谐波，以及-高次谐波发生器与加热元件(3)上的两导电体相连，其用于激励加热元件在分子固有频率范围内发射振动频谱射线。
2．如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，硫化油最好采用经硫化的蓖麻油。
3．如权利要求1或2所述的加热装置，其特征在于，酚是经过碳化的、通过裂化处理过的酚或采用苯并异噻唑啉酮。
4．如权利要求1至3之一所述的加热装置，其特征在于，稀释剂采用的是基于芳香基和/或醇基和/或酯基和/或酮基的溶剂。
5．如权利要求1至4之一所述的加热装置，其特征在于，绝缘剂为绝缘炭黑。
6．如权利要求1至5之一所述的加热装置，其特征在于，分散剂可以是无机的和/或有机的、单体和/或多体材料。
7．如权利要求1至6之一所述的加热装置，其特征在于，涂层材料中包含触变材料。
8．如权利要求1至7之一所述的加热装置，其特征在于，电子结构组采用三端双向可控硅和/或双金属氧化物半导体场效应晶体管，其上带有预制的已知的电子控制元件。
9．如权利要求1至8之一所述的加热装置，其特征在于，设置在加热元件(3)上的导电体为相互平行的铜箔片构成，与涂层的电触点用电容和/或电感式连接来实现，其中，涂层位于铜箔片的上方或下方或将铜箔片埋入涂层中。
10．如权利要求1至9之一所述的加热装置，其特征在于，可通过改变控制振动的振幅和/或频率控制和/或调节热效应。
11．如权利要求1至10之一所述的加热装置，其特征在于，加热元件(3)的基体材料可以是稳定的平板形状或可滚压的裱糊纸类形式。
12．如权利要求1至11之一所述的加热装置，其特征在于，多个加热元件(3)采用平板元件，其中，所有平板元件都是相同的矩形平板并以对称形式布置与最好是较短的导线长度并联连接。
13．如权利要求1至12之一所述的加热装置，其特征在于，所选择的载体材料本身，或与之相连的、相贴合的或埋入的材料可通过分子固有频率被激励，从而达到加热的目的。
14．如权利要求1至13之一所述的加热装置，其特征在于，基体材料做成管件并且是液体加热器的组成部分，其中液体可流入和/或流经整个管状载体。
全文摘要
本发明涉及一种加热装置,其特征是:该加热装置包括至少一个加热元件(3),其由一个平面元件带有两个相对的、基本平行的导电体以及位于两导体之间的涂层构成,涂层用于产生电磁波,其中,所述涂层由粘接剂、绝缘剂、分散剂、水及石墨组成。此外,加热装置还包括带有高次谐波发生器的控制器(7),所述高次谐波发生器包括一个电子结构组,在用可控振动进行控制的状态下,该电子结构组具有陡峭的电流升速,由此适合于产生较高的高次谐波。高次谐波发生器与加热元件(3)上的两导电体相连,其用于激励加热元件在分子固有频率范围内发射振动频谱射线。由此获得一种高效、低成本的加热系统。
文档编号H05B3/20GK1324557SQ99812740
公开日2001年11月28日 申请日期1999年10月9日 优先权日1998年10月27日
发明者赫尔穆特·赖歇尔特 申请人:分子能源技术股份公司