相变材料及采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置.pdf

本发明涉及一种相变材料及采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置。一种相变材料，包括石蜡和高密度聚乙烯制成，本发明还提供了一种采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置，包括电发热层和蓄热体，所述电发热层位于所述蓄热体的一侧的外表面，所述蓄热体内开设有封闭的空腔，所述空腔内填充有所述相变材料；本发明提供的电采暖相变蓄热装置具有发热快、发热时间长和节省能源的优点。

权利要求书
1.  一种相变材料，其特征在于，包括石蜡和高密度聚乙烯制成，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为1:10～10:1。

2.  根据权利要求1所述的相变材料，其特征在于，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为3:7。

3.  一种采用权利要求1～2任一所述相变材料的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，包括电发热层和蓄热体，所述电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述蓄热体内设有封闭的空腔，所述空腔内填充有所述相变材料。

4.  根据权利要求3所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，所述蓄热体的上侧壁内表面向所述空腔延伸出若干导热板。

5.  根据权利要求4所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，所述导热板的横截面为“T”形。

6.  根据权利要求5所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，所述导热板的一端固定于所述蓄热体的上侧壁内表面上，所述导热板的另一端为自由端，所述导热板均匀平行设置在所述空腔内，所述蓄热体的上侧壁内表面向所述空腔延伸出若干导热柱，所述导热柱均匀设置在所述导热板之间。

7.  根据权利要求4所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，所述蓄热体的上下侧壁相互平行，所述导热板为长方形板，所述导热板的上下两端分别与所述蓄热体的上下侧壁内表面相抵，且所述导热板将所述空腔分割成若干个棱柱形空腔。

8.  根据权利要求7所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，所述棱柱形空腔的形状为直棱柱；任一所述棱柱形空腔的横截面为大小相等的正六边形或所述正六边形的一部分。

9.  根据权利要求4～8任一所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，还包括温控装置和保温层，所述温控装置和所述电发热层电连接，所述温控装置 用于监测所述蓄热体内相变材料的温度，并控制所述电发热层的启闭；所述保温层设置在所述蓄热体的下侧壁外表面。

10.  根据权利要求9所述的电采暖相变蓄热装置，其特征在于，所述电发热层的数量为两块，分为第一电发热层和第二电发热层，所述第一电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述第二电发热层位于所述保温层的下表面。

说明书相变材料及采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置
技术领域
本发明属于电采暖领域，具体涉及一种相变材料及采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置。
背景技术
在现在的电采暖领域，为了提高蓄热装置的蓄热能力，往往使用一些相变材料作为蓄热材料，但是传统的蓄热材料，如石蜡有一个很大的缺陷，即在吸热熔化为液态时的黏度较小，而蓄热装置因为加工工艺的限制，往往不能做到绝对密封，这就导致在蓄热材料变为液态时容易流出或是渗出，这对用户造成巨大的困扰。
近年来，为解决上述技术问题，有人使用纯固体蓄热材料代替相变材料，可以解决相变材料在液态时的渗漏问题，但是纯固体蓄热材料的蓄热能力比较差，另外，纯固体蓄热材料与蓄热装置之间的贴合为固体之间的接触，中间难免有缝隙，这就造成了传热效果也比较差，所以，使用纯固体蓄热材料代替相变材料并不是一个好的解决办法。
除了蓄热材料的选择之外，传统的蓄热装置的传热性能也比较差，急需一种传热性能好，在液态时不易渗漏的相变材料和与之相配合使用的传热、蓄热性能好的蓄热装置。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种相变材料及采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种相变材料，包括石蜡和高密度聚乙烯制成，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为1:10～10:1。
石蜡，CAS号为：8002-74-2。石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物，主要成分是固体烷烃，无臭无味，为白色或淡黄色半透明固体。熔点57～63℃。
高密度聚乙烯是聚乙烯(polyethylene，简称PE；CAS号：9002-88-4)中的一种，高密度聚乙烯(HDPE)与低密度聚乙烯(LDPE)及线型低密度聚乙烯(LLDPE)相较，有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好，主要应用于吹塑、注塑等领域。
石蜡的熔点约为57～63℃；高密度聚乙烯的熔点约为130℃，两者在制备成所述相变材料时，只需将这两种组分加热至溶解，然后混合均匀，自然冷却即可，所述相变材料的熔点为20～100℃。所述相变材料在液态时的黏度比较大，即使蓄热装置有微小的缝隙，所述相变材料也不易渗漏。
高密度聚乙烯的结构特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度，而规整的微观结构不仅带来良好的热塑性和稳定性，在分子链的间隙可以吸附一定量的石蜡分子，从而起到微观结构上“固定”石蜡分子的作用，所以，在所述相变材料的熔点温度下，所述相变材料不会变为纯液态，会形成一种类似胶状物的粘稠态，流动性很低，黏度比较大，即使蓄热装置有微小的缝隙，所述相变材料也不易渗漏。
又因为高密度聚乙烯和石蜡均具有很好的稳定性，不会分解、不易变质与老化，可以反复多次应用，从而保证了所述相变材料的稳定性和耐用性。
另一方面，所述相变材料处于液态时和所述蓄热装置接触面积更大，从而解决了纯固体传热效果差的问题。
优选的，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为3:7。所述比例制成的相变材料的熔点为30～90℃，在使用时更加方便。
本发明还提供了一种采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置，包括电发热层和蓄热体，所述电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述蓄热体内设有封闭的空腔，所述空腔内填充有所述相变材料。所述电发热层设置在蓄热体的一侧，所述电发热层在通电后，可同时对外发热和对所述蓄热体加热，可达到对外部发热快，同时给蓄热体加热的目的。
优选的，所述蓄热体的上侧壁内表面向所述空腔延伸出若干导热板。所述导热板可加快热量的传递，提高传热效率。
进一步的，所述导热板的横截面为“T”形。所述“T”形导热板作为行业的常规配置，具有成本低，结构简单，传热性能好的特点。
进一步的，所述导热板的一端固定于所述蓄热体的上侧壁内表面上，所述导热板的另一端为自由端，所述导热板均匀平行设置在所述空腔内，所述蓄热体的上侧壁内表面向所述空腔延伸出若干导热柱，所述导热柱均匀设置在所述导热板之间。加入导热柱的设置，可以进一步提高传热效率。
作为所述导热板的另一种设置方式，所述蓄热体的上下侧壁相互平行，所述导热板为长方形板，所述导热板的上下两端分别与所述蓄热体的上下侧壁内表面相抵，且所述导热板将所述空腔分割成若干个棱柱形空腔。采用这种设置的蓄热体具有更好的抗压性，可用于地板等需要耐受一定压力的场合。
进一步的，所述棱柱形空腔的形状为直棱柱；任一所述棱柱形空腔的横截面为大小相等的正六边形或所述正六边形的一部分。直棱柱的设置可以进一步增加抗压性，另外，正六边形的设置，是仿照蜂巢的设置，在保证同样的机械强度下，使用的材料更少，结构更简单。
优选的，所述电采暖相变蓄热装置还包括温控装置和保温层，所述温控装置和所述电发热层电连接；所述保温层设置在所述蓄热体的下侧壁外表面。所述温控装置可监测所述蓄热体内相变材料的温度，并控制所述电发热层的启闭，当达到设定温度后，断开电路，所述电发热层不工作，停止加热。保温层可以大大地减少热量从所述蓄热层的另一侧散失，提高了热能的利用效率。
优选的，所述电发热层的数量为两块，分为第一电发热层和第二电发热层，所述第一电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述第二电发热层位于所述保温层的下表面。也就是说，在所述保温层的下表面再加一个所述第二电发热层，增加了所述第二电发热层可以满足向两侧同时加热的目的。
至于材料的选择，所述保温层由钢化玻璃、陶瓷材料或保温棉中的一种制成；所述导热板由金属铝制成。所述钢化玻璃和陶瓷两种材料，可满足强度高、比热容较高和传热速率快的要求，并有一定的蓄热作用，采用保温棉时，可以更好地起到隔热保温的作用，当然，所述保温棉也可用发泡保温材料代替，可以起到一样的效果；当然，本实用新型中的材料并不局限于上述几种材料；所述电发热层为碳晶电热板或金属膜电热板，所述碳晶电热板和所述金属膜电热板均为本领域的常规选择，至于导热板的材质选择，金属铝或者铝合金是本领域的常规选择，在此就不再赘述。
本发明的有益效果为：
1、本发明公开了一种相变材料，所述相变材料包括石蜡和高密度聚乙烯制成，高密度聚乙烯的结构特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度，而规整的微观结构不仅带来良好的热塑性和稳定性，在分子链的间隙可以吸附一定量的石蜡分子，从而起到微观结构上“固定”石蜡分子的作用，所以，在所述相变材料的熔点温度下，所述相变材料不会变为纯液态，会形成一种类似胶状物的粘稠态，流动性很低，黏度比较大，即使蓄热装置有微小的缝隙，所述相变材料也不易渗漏。
2、本发明还提供了一种采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置，为了方便所述相变材料的传热，在所述蓄热体开设有封闭的空腔，并在所述空腔中填充所述相变材料，所述空腔内的导热板可以增加和所述相变材料的接触面积，并可增加所述蓄热体的强度；保温层可以大大地减少热量从所述蓄热层的另一侧散失，提高了热能的利用效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中一种实施方式D-D的剖视图。
图3是图2中A-A的剖视图。
图4是图2中B-B的剖视图。
图5是图1中第二种实施方式D-D的剖视图。
图6是图5中C-C的剖视图；
图7是图1中第三种实施方式的结构示意图。
图中：1、电发热层；2、蓄热体；3、空腔；4、导热板；5、导热柱；6、保温层；7、第二电发热层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步描述。
实施例1
一种相变材料，包括石蜡和高密度聚乙烯制成，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为1:10。
实施例2
一种相变材料，包括石蜡和高密度聚乙烯制成，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为10:1。
实施例3
一种相变材料，包括石蜡和高密度聚乙烯制成，所述石蜡和所述高密度聚乙烯的重量比为3:7。
石蜡的熔点约为57～63℃；高密度聚乙烯的熔点约为130℃，两者在制备成所述相变材料时，只需将这两种组分加热至溶解，然后混合均匀，自然冷却 即可，所述相变材料的熔点为20～100℃。所述相变材料在液态时的黏度比较大，即使蓄热装置有微小的缝隙，所述相变材料也不易渗漏。
高密度聚乙烯的结构特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度，而规整的微观结构不仅带来良好的热塑性和稳定性，在分子链的间隙可以吸附一定量的石蜡分子，从而起到微观结构上“固定”石蜡分子的作用，所以，在所述相变材料的熔点温度下，所述相变材料不会变为纯液态，会形成一种类似胶状物的粘稠态，流动性很低，黏度比较大，即使蓄热装置有微小的缝隙，所述相变材料也不易渗漏。
又因为高密度聚乙烯和石蜡均具有很好的稳定性，不会分解、不易变质与老化，可以反复多次应用，从而保证了所述相变材料的稳定性和耐用性。
另一方面，所述相变材料处于液态时和所述蓄热装置接触面积更大，从而解决了纯固体传热效果也比较差的问题。
实施例4
如图1和图2所示，本发明还提供了一种采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置，包括电发热层、蓄热体、保温层和温控装置，所述电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述蓄热体的下侧壁外表面还设有保温层。所述电发热层设置在蓄热体的一侧，所述电发热层在通电后，可同时对外发热和对所述蓄热体加热，可达到对外部发热快，同时给蓄热体加热的目的。保温层可以大大地减少热量从所述蓄热层的另一侧散失，提高了热能的利用效率。所述温控装置和所述电发热层电连接，所述温控装置可监测所述蓄热体内相变材料的温度，并控制所述电发热层的启闭，当达到设定温度后，断开电路，所述电发热层不工作，停止加热。
所述蓄热体内开设有封闭的空腔，所述空腔内填充有实施例1中的相变材料。如图3和图4所示，所述蓄热体的上侧壁内表面向所述空腔延伸出若干导热板。所述导热板的横截面为“T”形。所述导热板的一端固定于所述蓄热体的上侧壁内表面上，所述导热板的另一端为自由端，所述导热板均匀平行设置在 所述空腔内，所述蓄热体的上侧壁内表面向所述空腔延伸出若干导热柱，所述导热柱均匀设置在所述导热板之间。
所述“T”形导热板和所述导热柱可加快热量的传递，提高传热效率。
所述保温层由钢化玻璃或陶瓷材料制成；所述导热板由金属铝制成。所述钢化玻璃或陶瓷材料可满足强度高、比热容较高和传热速率快的要求，可起到同时一定的蓄热作用；所述电发热层为碳晶电热板，所述碳晶电热板为本领域的常规选择，至于导热板的材质选择，金属铝或者铝合金是本领域的常规选择，在此就不再赘述。
在使用时，所述电发热层直接向外部供热，比较于传统的先加热蓄热体，再通过蓄热体向外部散热的方式，散热更快，同时，所述电发热层通过所述蓄热体中的导热板和导热柱向所述相变材料传递热量，使所述相变材料熔化，在断电之后，所述相变材料也可以通过凝固放热继续向外部供热，由于所述蓄热体的另一侧设有保温层，所以热量只能向电发热层的方向散发，提高了能量的利用率。故本发明提供的电采暖相变蓄热装置具有发热快、发热时间长和节省能源的优点。
实施例5
作为本发明的另一种实施方式，本发明还提供了一种采用该相变材料的电采暖相变蓄热装置，包括电发热层、蓄热体、保温层和温控装置，所述电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述蓄热体的下侧壁外表面还设有保温层；所述温控装置和所述电发热层电连接；所述蓄热体内开设有封闭的空腔，所述空腔内填充有所述相变材料。所述蓄热体向内部空腔延伸出若干导热板。与实施例4不同的是，如图5和图6所示，所述蓄热体的上下侧壁相互平行，所述导热板为长方形板，所述导热板的上下两端分别与所述蓄热体的上下侧壁内表面相抵，且所述导热板将所述空腔分割成若干个直棱柱形空腔。任一所述棱柱形空腔的横截面为大小相等的正六边形或所述正六边形的一部分。
采用这种设置的蓄热体具有更好的抗压性，可用于地板等需要耐受一定压 力的场合。直棱柱的设置可以进一步增加抗压性，另外，正六边形的设置，是仿照蜂巢的设置，在保证同样的机械强度下，使用的材料更少，结构更简单。
所述保温层由保温棉制成，所述保温棉的隔热性能较好，所以热量只能向电发热层的方向散发，提高了能量的利用率；当然，所述保温棉也可用发泡保温材料代替，可以起到一样的效果；所述导热板由金属铝制成，所述电发热层为金属膜电热板，所述金属膜电热板为本领域的常规选择，至于导热板的材质选择，金属铝或者铝合金是本领域的常规选择，在此就不再赘述。
实施例6
与实施例4不同的是，如图7所示，所述电发热层的数量为两块，分为第一电发热层和第二电发热层，所述第一电发热层位于所述蓄热体的上侧壁外表面，所述第二电发热层位于所述保温层的下表面。也就是说，在所述保温层的下表面再加一个所述第二电发热层，增加了所述第二电发热层可以满足向两侧同时加热的目的。
所述保温层由陶瓷材料制成；所述导热板由金属铝制成。所述陶瓷材料可满足强度高、比热容较高和传热速率快的要求；所述电发热层为金属膜电热板，所述金属膜电热板为本领域的常规选择，至于导热板的材质选择，金属铝或者铝合金是本领域的常规选择，在此就不再赘述。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。