[发明专利]包含相变材料的取暖设备

说明书

本发明涉及一种包含相变材料的取暖设备。本发明属于家用取暖领域。

现有技术中已知的电取暖设备包括框架和具有辐射元件的壳体，其中框架的后表面固定在房间的垂直墙壁上，辐射元件具有辐射前端，所述辐射前端由加热元件从背面加热，所述加热元件例如是丝网印刷在膜上的电阻器或加热电缆。

当取暖设备运行时，这些设备的壳体可达到很高的表面温度，特别是会达到使用者接触时存在被灼伤危险的温度。这些取暖设备在其壳体下部易于被年幼儿童触及时尤其危险。

现有技术已知的解决方案是确保在这些设备的壳体表面温度不超过最大限制值。例如，已知的取暖设备被设计为具有较低的最大额定功率或配备将其最大额定功率降至较低等级的机电装置，以便获得较低的壳体表面温度。

然而，这些解决方案并不能令人满意，第一个方案需要设计用于专门用途的加热设备，而另一个方案导致用户面对电子设备故障的风险。

通常，此类取暖设备的电力供应是基于使用由调节装置控制的晶闸管。这些晶闸管如快速动作开关那样运作，它的开闭循环控制着取暖设备的电力供应。

但是晶闸管的开闭循环可能一分钟发生数次，导致晶闸管显著过热而会受损。结果，晶闸管需要随后被冷却。当取暖设备稳定在一定温度时，尤其会出现这种问题。

已知晶闸管的冷却是通过使用热沉经由热传导进行，随后在取暖设备内的晶闸管周围利用空气流动进行对流冷却。还已知将晶闸管浸没在液体中，该液体与晶闸管接触时蒸发，随后在与距晶闸管一定距离设置的冷表面接触时冷凝。由此，晶闸管积蓄的能量可以被移走。

然而，这些解决方案有几个缺点。例如，使用热沉不可能充分冷却晶闸管，并且热沉容易积灰变脏，这使其效率下降。利用流体来冷却晶闸管的缺点是特别昂贵和污染，并且需要使用复杂的密封系统。

如今，电取暖设备开发的目的是提高用户的舒适度。特别是，设计师们正寻求获得加热迅速但降温非常缓慢的取暖设备。

现有技术中有几种解决方案。例如，除了热惯性低的辐射元件以外，已知在设备的后部使用热惯性高的元件。因此，热惯性高的元件的加热和冷却速度都非常慢，而辐射元件的加热和冷却非常迅速。然而，该解决方案的缺点在于具有辐射元件一旦停止被加热就立即冷却的辐射前端。另一个解决方案包括使用惰性惯性材料制造辐射元件，例如提供中等热惯性的澡石或玻璃。

然而，这种解决方案仅是热惯性高和低之间的折衷，而且不会有可能获得加热快速但冷却非常缓慢的取暖装置。

本发明的目的在于通过补救现有技术的缺陷来解决一个或多个上述技术问题。

更确切地说，本发明涉及一种电取暖设备，包括：

-具有壳体的框架，所述壳体包含相变材料，所述框架的后表面适合固定在基本垂直的墙壁上，其中所述壳体和所述后表面界定所述框架的内部容积；

-放置在所述框架的内部容积中的加热元件。

相变材料是能够通过改变其物理状态在基本恒定的温度下积蓄能量的材料。

优选地，壳体包括具有辐射前端的辐射元件，由加热元件加热，其中所述相变材料放置在辐射元件中。

在本发明的第一实施方案中，相变材料的相变温度T_φ略高于壳体允许的最高温度。

该取暖装置提供以下优点：在装置故障的情况下减慢壳体的升温，从而限制灼伤使用者的风险。

在本发明的第二实施方案中，相变材料的相变温度T_φA基本上等于所述辐射前端的所需温度T_vA。

该取暖装置在通过晶闸管调节辐射元件的加热的情况下是特别有益的。事实上，这样的装置能够以较低的频率激活晶闸管，从而限制了晶闸管的加热。

在本实施方案中，辐射元件可以有利地包括第二相变材料，其相变温度T_φ略高于壳体允许的最高温度。

在本发明的第三实施方案中，相变材料的相变温度T_φB略低于所述辐射前端所需的温度T_vB。

该取暖装置提供加热迅速但冷却缓慢的益处，从而提高了用户的舒适度。

在本实施方案中，辐射元件可以有利地包括相变温度T_φ略高于壳体允许的最高温度的第二相变材料和/或相变温度T_φA基本等于所述辐射前端所需温度T_vA的第三相变材料。