一种同时进行热辐射和热对流的碳纤维远红外取暖器的制作方法

本发明涉及一种碳纤维远红外取暖器。该取暖器运用碳纤维石英玻璃作为发热管，利用空翅片作为散热片，利用风机强制空气对流，同时进行热辐射和热对流，提高热能的利用效率，并有效利用远红外线的显著保健功能。

背景技术：

碳纤维石英玻璃发热管是一种具有广阔市场前景的先进发热管。纯黑体的碳纤维发热体材料，升温迅速、热滞后小、发热均匀、热辐射传递距离远、热交换速度快。碳纤维石英玻璃发热管所发射的远红外波长在8μm-14μm之间，这段波长的远红外线谱被称为“生命之光”，对人体具有保健作用。碳纤维石英玻璃发热管连续点烧，其寿命≥6000小时以上，在频繁启动、关闭和长期连续工作中，发热体无氧化和击穿现象，发热光色均匀、管壁内外清洁。封装材料采用高纯度脱羟基石英玻璃管，材料本身绝缘，热膨胀系数极小，有极高的热稳定性，能承受剧烈的温度变化而不炸裂。

目前，将碳纤维石英玻璃管作为发热管生产取暖器，虽然已经比较普遍，但存在一个通病：不能同时发挥碳纤维石英玻璃管的热辐射和热对流的功能，热能利用率低。现有的碳纤维远红外取暖器，要么，虽然发挥了碳纤维远红外线的热辐射功能，但空气没有形成很好的对流；要么，虽然空气形成了对流，但远红外线的作用又没有发挥出来，无法发挥对人体的保健作用。

现有碳纤维取暖器的空气对流方式，多数是无动力对流，加热速度慢，取暖效果不理想。其他类型的取暖器，虽然有利用风机进行强制空气对流的，但对流方案的设计也极不合理，主要是：第一，在上部抽取热空气的方式进行对流；第二，从下往上吹送热空气进行空气对流。第一种对流方式，由于热空气的温度高，对电机的危害极大；第二种对流方式，热空气本来就是往上运动的，风机从下往上吹送，只是加速热空气的向上运动，无法利用热空气的热能。

空气对流运动的规律是：空气受热膨胀，密度低，向上运动；空气受冷，密度高，向下沉降；同一高度空气，发生水平运动。这样就形成空气对流。根据空气对流运动的规律，利用热空气取暖的最佳方式应该是：加热底部冷空气，热空气作用于人体活动范围，冷热空气之间形成有效空气对流。

本发明的主要目的，就是运用碳纤维石英玻璃管，借助空翅片和风机，采用双层顶盖设计，既充分发挥碳纤维远红外线的瞬间加热和辐射功能，又强制把热空气引导到人体活动区域，并形成有效空气对流，增强取暖效果。这种空气对流形式，热空气不经过风机，可显著降低对风机的损坏，延长风机使用寿命。

技术实现要素：

1、制作碳纤维石英玻璃管1作为发热管。碳纤维石英玻璃管1为U型管，其参数有：管径、长度、功率、电压等。

2、制作空翅片3。空翅片3的内径，是碳纤维石英玻璃管1的外径加上1-2MM的误差值；空翅片3的外径，是在其内径的基础上，加上空翅片片高。空翅片的片高，根据实际需要选择。

3、制作外壳4。外壳4由底座、中部栅栏和顶盖三个部分组成。底座包括上下双层圆(方)盘和支撑脚；圆(方)盘中间均开圆孔，直径等于风机(2)的进风口和出风口直径；上下两层圆(方)盘之间的层高，等于风机(2)的高度；上层圆(方)盘风机(2)出风口的四周，用于固定碳纤维石英玻璃管(1)和中部栅栏的内栅栏；下层圆(方)盘与底座支撑脚之间的缺口，作为气流通道；上下两层圆(方)盘之间，用于设置电源线和各种控制开关。中部栅栏由内栅栏和外栅栏组成，与碳纤维石英玻璃管(1)同高；内栅栏设置在碳纤维石英玻璃管(1)的外边缘，下端与底座的上层圆(方)盘牢固连接，上端与外壳(4)顶盖的外盖牢固连接；外栅栏下端与底座的上层圆(方)盘牢固连接，上端与顶盖的内盖牢固连接。顶盖呈锅盖型，由内盖和外盖组成；内盖四周与中部栅栏的外栅栏牢固连接，顶部开圆孔，孔径为中部栅栏内栅栏的外边距；外盖在内盖之上，两者之间预留足够间距，作为通气间隙；外盖与内盖和中部栅栏的内栅栏之间牢固连接。

4、风机2的准备和安装。风机选用管道轴流风机，其进风口和出风口均为圆筒。风机2，安装到外壳4的底座圆(方)盘的中空位置，并与圆(方)盘牢固连接。

5、组建加热单元。将空翅片3套在碳纤维石英玻璃管1上，然后将碳纤维石英玻璃管1安装到外壳4底座的中空圆(方)盘，利用外壳的中部栅栏进行辅助支撑，保证碳纤维石英玻璃管的稳定、安全、可靠。

6、形成空气对流。碳纤维石英玻璃管1通电工作后，碳纤维石英玻璃管1瞬间产生高温，并同时产生远红外线线。远红外线通过外壳4的中部栅栏，向外辐射，形成热辐射。碳纤维石英玻璃管1产生的高温，通过空翅片散热，将周围空气加热并向上运动。风机2通电工作后，一方面将加热区的热空气强制吹送到外壳4的顶盖，并通过顶盖的内盖和外盖之间的间隙，强制向四周吹送。这个区域，正是人体的活动区域；另一方面，风机2又通过外壳4底座圆(方)盘和支撑脚之间的缺口，将冷空气吸进加热单元，进行加热和混合，并把这些加热混合后的热空气，强制吹送到外壳4的顶盖，再次通过顶盖的内盖和外盖之间的间隙，强制向四周吹送。通过风机2的强制作用，冷热空气之间形成有效空气对流。外壳4的中部栅栏区域，冷空气在碳纤维石英玻璃管的高温和远红外线的共同作用下被加热，再经过风机2的轴流卷吸作用，也参加到空气对流之中。如此不断循环，形成非常有效的冷热空气对流。这种空气对流形式，热空气不经过风机，不会对风机造成损坏，可以延长风机的使用寿命。

7、持续热辐射。远红外线除了参与上述空气对流外，还同时对作用范围内的人体持续不断进行热辐射，并发挥保健作用。

附图说明

说明书附图1为该碳纤维远红外取暖器的结构示意图，图2为碳纤维石英玻璃管和空翅片示意图，图3为取暖器的空气对流示意图，图4为取暖器的远红外辐射示意图。

具体实施方式

1、制作碳纤维石英玻璃管1和空翅片3。碳纤维石英玻璃管1为U型管，其参数有：管径、长度、功率、电压等。空翅片3内径为碳纤维石英玻璃管1的外径加上1-2MM的误差值，其外径为其内径加上空翅片片高。空翅片的片高，根据实际需要选择。

2、制作外壳4。外壳4由底座、中部栅栏和顶盖三个部分组成。底座包括上下双层圆(方)盘和支撑脚；圆(方)盘中间均开圆孔，直径等于风机(2)的进风口和出风口直径；上下两层圆(方)盘之间的层高，等于风机(2)的高度；上层圆(方)盘风机(2)出风口的四周，用于固定碳纤维石英玻璃管(1)和中部栅栏的内栅栏；下层圆(方)盘与底座支撑脚之间的缺口，作为气流通道；上下两层圆(方)盘之间，用于设置电源线和各种控制开关。中部栅栏与碳纤维石英玻璃管(1)同高，由内栅栏和外栅栏组成；内栅栏设置在碳纤维石英玻璃管(1)的外边缘，下端与底座的上层圆(方)盘牢固连接，中部与碳纤维石英玻璃管(1)牢固连接，上端与外壳(4)顶盖的外盖牢固连接；外栅栏下端与底座的上层圆(方)盘牢固连接，上端与顶盖的内盖牢固连接。顶盖呈锅盖型，由内盖和外盖组成，两者的尺寸和规格相同；内盖四周与中部栅栏的外栅栏牢固连接，顶部开圆孔，孔径为中部栅栏内栅栏的外边距；外盖在内盖之上，两者之间预留足够间距，作为通气间隙；外盖与内盖和中部栅栏的内栅栏之间牢固连接。

3、准备和安装风机2。风机选用管道轴流风机，其进风口和出风口均为圆筒。风机2，安装到外壳4的底座圆(方)盘的中空位置，并与圆(方)盘牢固连接。

4、组建加热单元。将空翅片3套在碳纤维石英玻璃管1上，然后将碳纤维石英玻璃管1安装到外壳4底座的中空圆(方)盘，利用外壳中部栅栏的内栅栏进行辅助支撑。

5、形成空气对流。碳纤维石英玻璃管1通电工作后，碳纤维石英玻璃管1瞬间产生高温，并同时产生远红外线线。远红外线通过外壳4的中部栅栏，向外辐射，形成热辐射，并作用于人体活动区域。碳纤维石英玻璃管1产生的高温，通过空翅片散热，将周围空气加热并向上运动。风机2通电工作后，一方面将加热区的热空气强制吹送到外壳4的顶盖，并通过顶盖的内盖和外盖之间的间隙，强制向四周吹送。这个区域，正是人体的活动区域。另一方面又通过外壳4底座圆(方)盘和支撑脚之间的缺口，将冷空气吸进加热单元，利用碳纤维石英玻璃管1的高温和空翅片，以及已经加热的热空气，进行加热和混合，并把这些加热混合后的热空气，强制吹送到外壳4的顶盖，再次通过顶盖的内盖和外盖之间的间隙，强制向四周吹送，形成空气对流。外壳4的中部栅栏区域，由于碳纤维石英玻璃管的高温和远红外线的共同作用，空气被加热，通过风机2的轴流卷吸作用，也参加到上述空气对流之中。如此不断循环，形成非常有效的冷热空气对流形式。这种空气对流形式，热空气不经过风机，不会对风机造成损坏，可延长风机使用寿命。

6、持续热辐射。碳纤维石英玻璃管1通电工作后，远红外线携带热能，通过外壳4的中部栅栏，向四周辐射。这个区域，正是人体的活动区域。远红外线，一方面将周围的空气加热，参与空气对流；另一方面，对作用范围内的人体持续不断进行热辐射，并发挥保健作用。