发明内容:
03本发明描述的低温电热保温装置(以下简称为“所述装置”)以低温电热元件作为热源,以蓄热囊扩展散热面积并蓄热,配合隔热保温层、内廓组件、外廓组件、温度控制器以及各种辅助组件制成,其运行温度低于塑料的软化点。
04保温装置是能够提供容置保温目的物的空间(称为“保温空间”)并使其保持较为稳定温度场的装置。保温装置可以具有多种不同的结构特征、外观形态和商品名称。
05低温电热元件是在额定工作电流持续通过时始终能保持所产生的温度不高于与所述装置运行温度相匹配的适当温度的电热元件。例如,安装在工作温度不高于80℃的低温保温装置中的低温电热元件在额定工作电流持续通过时其最高温度应略高于80℃。中国专利文献200920248678.6描述的电热低温蓄热管可以提供低温热能且有蓄热功能,适宜作为所述装置的热源。
06热源设置在保温空间的周边,内廓组件外侧,保温隔热层内侧。蓄热囊依傍热源布设,用于扩展散热面积,发挥蓄热、均衡并稳定温度场的作用。所称“周边”,包括上部、下部及四周。仅在周边部分位置(例如仅在下部等)设置热源与“周边”之称不悖。蓄热囊是使用薄膜材料包裹蓄热物质制成的封闭囊状蓄热体,其热工特性由所填充的蓄热物质决定。填充相变温度与装置运行温度相匹配的相变蓄热物质时,蓄热囊会因相变焓而大幅度提高蓄热能力。中国专利文献200920248677.1描述的铝塑蓄热囊导热迅速均匀,耐腐蚀,加工制作简便,优异性能突出,适宜使用在所述装置中。
07内廓组件用于界定保温空间,其接触热源及蓄热囊的部位宜使用导热性能良好的材料制作,其接触隔热保温层的部位宜使用隔热性能较好的材料制作。内廓组件的不同部位可以依需要采用不同的外观形态,例如平实的,多孔的,网状的等等。外廓组件是用于分隔保温空间与外部空间,或是用于构成所述装置外形的组件。外廓组件的选材以及连接外廓组件与内廓组件的方式以不形成冷桥为优。内廓组件与外廓组件可以在局部合为一体。
08隔热保温层采用隔热性能较好的物质(例如岩棉、珍珠岩、泡沫塑料等)制成,紧贴在外廓组件的内侧,用于减少热能散失。出于实用目的或者为了简化装置结构,可以在装置的某些部位省略隔热保温层,但装置的能耗和热耗将因此增加。
09温度控制器是用于调控所述装置工作温度的组件,现有各种样式及功能的温度控制器可供选用。本发明不包含对温度控制器的任何改进。
10辅助组件是为了使所述装置适应各种具体实用功能而设置的起辅助作用的组件,如支架、搁架、背带、锁扣……等等。
11保温空间下部设置有热源及蓄热囊时,可在热源及蓄热囊之下设底腔。底腔是开有进气通道的空腔,底腔的顶板应多孔,便于底腔中的气体向上进入热源及蓄热囊的间隙,被加热后继续向上进入保温空间。向底腔补充空气的进气通道或是进气口,或是气道,或是兼有进气口和气道。进气口设在所述装置的下部(含底部),穿越外廓组件和隔热保温层,连通外部空间与底腔,是外部空气进入底腔的通道。设进气口可以为保温空间补充新鲜空气。气道是保温空间中的空气进入底腔的通道,呈竖向设置在保温空间的侧边,其某些局部可以与内廓组件结合为一体。气道的下部连通底腔,气道的上部为气道顶腔,设置在保温空间的顶部及(或)上部。内廓组件上对应气道顶腔的部位应设孔(网),气体可由此进入气道顶腔,循气道沿保温空间侧边向下进入底腔。设气道可以减少保温空间中高低温气体的对流从而改善温度场的均匀性并提高加热效率。
12底腔设有进气口时,在所述装置的上部(含顶部)须设连通保温空间(或气道顶腔)与外部空间的排气口,以便排出保温空间中的空气。在进气口或(和)排气口处宜设置可以开闭并调整开度的窗口,以方便地控制排气过程。
13所述装置以低温热源加热,以蓄热囊蓄热运行,因此获得许多有益性能:
1、对保温(恒温)装置来说,过热、非均匀温度场以及温度波幅较大等都是不利甚至有害的现象。使用高温热源难以根绝上述不利现象。采用低温热源并配用蓄热囊能显著改善温度场的空间均匀性和时间均衡性。应用于特定场合的所述装置还可以选配具有恰当热能参数的低温电热元件而根绝过热。
2、降低保温(恒温)装置能耗的最重要手段是设置隔热保温层。使用高温热源对于隔热保温层的选材和设置都很不利,以至于某些使用高温电热器的保温装置甚至不设隔热保温层,由此产生的能耗十分严重。采用低温热源为保温材料的选择以及隔热保温层的设置创造了非常有利的条件,有利于显著改善装置的保温性能从而显著降低能耗。
3、相变蓄热物质在其相变温度附近可以在几乎恒定不变的温度下吸收或释放大量热能,在所述装置中使用充填相变蓄热物质的蓄热囊不仅在突发断电时能有效避免发生有害低温过程,大大增强装置运行的可靠性,而且在实行峰谷差异电价的场合能够实现避峰就谷用电,大幅度降低设备的运行费用。
4、采用底腔并配合气道和进气口、排气口,能够提高所述装置的加热效率,并能在为保温空间更换新鲜空气时减小对温度场的扰动,适应广泛的实际应用需求。
5、由于采用了蓄热囊,所述装置可以小型化从而便于携带或在移动中使用。
15图1所示恒温箱设有底腔17和气道16,但没设进气口和排气口,所以空气只有内循环而没有外循环。热源2与蓄热囊3构成的加温蓄热层设在保温空间1底部。接通电源时,加温蓄热层间隙中的气体升温上浮,在其上侧保温空间1中造成正压,在其下侧底腔17中造成负压,由温差引起的这一压差会推动箱内气体循环。上下温差渐趋减小时气流速度会渐趋减缓直至停滞,实现以较低能耗造就均匀温度场。当装置的实用性要求以较小外廓体积获得较大保温容积时,可取消底腔和气道。门7可以设在装置的侧面或是上面。这种保温箱可以做成较大体积放置在固定地点使用,也可以小型化,制成便于移动乃至便于携带的保温箱包,特别是如果使用相变蓄热囊,则在断电后依旧能够在较长时间内维持相当温度,可以在无电源状态下较远距离保温运送物品。
16图2的装置有气道16也有进气口13和排气口14,所以空气可以做内循环也可以做外循环。外循环能为保温空间送来新鲜空气,再添设加湿设备还能调节空气的湿度,满足生命发育过程对空气湿度和含氧量的全部要求,因此,这个装置可以作为孵化柜。图中,固定窗19安设在外廓组件6顶部,它与移动窗20组成了一个移开窗。移动窗可以是一片式或多片式,可以被平移或旋移,移动它,就能造成适宜开度的排气窗或使其遮蔽。当排气窗被遮蔽时,外部空气难有进入,内部空气经由气道实现循环,能以较低能耗完成加热保温。当排气窗被打开时,保温空间1中的浊气可以经由内廓组件5上开设的孔(网)、气道顶腔15和排气口14通过移开窗(19+20)自然排出,新鲜空气由开设在外廓组件下部的进气口13补入气道底腔17,经热源2与蓄热囊3构成的加温蓄热层间隙被加热后补入保温空间1。为新鲜空气加湿的方式可以有许多种,图中未做标示。如果蓄热囊中充填有相变点适宜的相变蓄热材料,如果加湿水源管经由气道16及加温蓄热层被预加热,就能减轻乃至避免加湿过程对保温空间温度的扰动。
17图3的装置设有底腔17和进气口13,但没有气道,所以空气只有外循环而没有内循环。有许多位置可以开设排气口,所以图中未做标示。外部空气由进气口13进入底腔,通过多孔的底腔顶板18进入由热源2和蓄热囊3构成的加温蓄热层,被加热后向上经内廓组件5上开设的孔洞(含网眼)进入保温空间1。这种装置能够在观察罩9内保持温度适宜、流动因而新鲜的空气,因此特别适宜用于为一些对环境要求较为苛刻的生命体(例如早产婴儿、大面积烧伤病人等)提供适宜的养护环境。这种暖箱在保持温度均衡性,防止发生有害高温或低温过程,特别在出现断电时的保障效果等方面,都具有突出优势。
18图4是一个不设底腔的低温电热保温装置,其保温空间1具有开敞形态,保温目的物可以置于容器12中放入保温空间。内廓组件5可以与容器12合二为一,所形成的装置可以看做是直接以内廓组件5作为容置保温目的物的容器从而省略了容器12,也可以看做是就以容器12作为内廓组件5了。在某些应用场合,这种更为简单的结构已经可以满足实用需求。这时,如果使用容器盖21,则会形成封闭式的保温空间(1);如果省略容器盖21,则形成的保温空间(1)是开敞式的,可以使放置于其中的物质保持适当的温度以供随时使用(取用)。将内廓组件5与容器12分开来也并非是毫无意义的繁琐设置,这样能使容器12便于随时更换及清洗,在某些应用场合具有重要意义,例如在作为低温电热售饭台使用时,容器12可用于盛装主副食品,不仅能够在分拨授售过程中始终保持适当温度,而且便于调换,便于清洁。这种售饭台还可以配装不同的辅助组件形成不同外观并达成不同的实用功能,例如可以像图4那样以支撑装置11抬高操作面,还可以设罩以利卫生,设搁架以利放置佐料或餐具……等等。由于用材灵活、保温时间久、效果好,这种售饭台在快餐厅、自助餐厅等供餐时间较长的应用场合更能充分显示其购置及运行成本低廉、保温时间长效果好等突出优点。