[發明專利]碳纖維發熱源及使用該碳纖維發熱源的加熱系統

無效

• 申請號: 201010177555.5
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101951706A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 宋英瀚
• 申請（專利權）人: 艾科碳能源公司
• 主分類號: H05B3/54
• 分類號: H05B3/54;F24H9/00
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴

相關申請的交叉引用

本發明要求于2009年5月8日遞交的韓國專利申請號為10-2009-40478、10-2009-40483和10-2009-40489的優先權，并在此通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及一種高溫發熱源，尤其涉及一種碳纖維發熱源，該碳纖維發熱源包括一束和預定數量的玻璃纖維組合在一起的碳纖維(碳纖維束)，其中在該碳纖維束周圍圍繞著硅有機化合物涂層，并且該碳纖維束具有高抗張強度以彎曲，以及當在高溫發熱時具有張力。

背景技術

通常，各種需要高溫的加熱系統，例如鍋爐或者熱水器，均設置有高溫發熱源。這種加熱系統是通過利用從發熱源發出或者輻射出的熱，來加熱水或者空氣產生熱水或者熱氣。當前，大多數加熱系統是基于煤或石油燃燒獲得的燃燒熱，或者使用電力的發熱源產生的焦耳熱。

但是，近來，基于煤或石油的鍋爐或者氣流加熱器由于環境污染包括空氣污染的問題，以及原材料的耗盡帶來的成本上升的問題而逐漸被減少使用。在這些情況下，已經逐漸增加了基于電力的電鍋爐或者電熱水器的使用。

這種電加熱技術包括加熱鍋爐中循環的冷水的方法，或者利用電流施加至諸如鎳鉻合金線這樣的繞組金屬線形成的發熱源時產生的焦耳熱，加熱穿過氣流加熱器的空氣的方法，其中繞組金屬線成線圈形式時具有高阻抗性。

但是，上述提及的線圈類型的發熱源在存在流過其中的高電流時，在預定的高溫發熱。而且，這種發熱需要很長時間，導致了大量的電能消耗。

另外，線圈在高電流下會固有地發射對人體有害的電磁波(EMI)。另外，當長時間使用發熱源后，由于斷路、漏電、電擊或者過度加熱會出現用電事故例如火災事故。

為了解決上述提及的問題，已經提出了通過將碳纖維發熱源應用于鍋爐的直接加熱循環冷水的方法，其中碳纖維發熱源是通過給玻璃纖維涂覆泡沫碳化液體，將涂覆后的碳纖維插入真空管，在真空下密封真空管，并且將電能提供給該管的兩端形成的。

與傳統的鎳鉻合金線發熱源相比，上述提及的方法減少了能量消耗，并且防止了有害電磁波的產生。但是，該方法由于真空管阻止了從碳纖維至外部的有效傳遞而存在問題。

另外，上述碳纖維發熱源通過需要很長時間和高成本的復雜的過程獲得。而且，碳纖維由于其抗沖擊和張力的薄弱抵抗力而易被打破或損壞。另外，碳纖維不能彎曲或者折疊，由此必須以原始形態使用。

發明內容

本發明就上述問題而被提出，并且本發明的目的是提供一種碳纖維發熱源，該碳纖維發熱源是通過提供與預定數量的玻璃纖維組合在一起的碳纖維束，并且圍繞該碳纖維束有涂覆層來形成的，以及提供了一種使用該碳纖維發熱源的加熱系統。碳纖維發熱源在高溫發熱時具有高抗張強度，從而在張力下不會被打破或者損壞，可以容易地使其變形，以及可應用于鍋爐和熱水器。

本發明的另一個目的是提供一種納米碳加熱器，該納米碳加熱器是通過將碳纖維線插入石英管，并使用LPG和氫來密封，且在石英管的兩端將鎳金屬線的連接端子裸落來形成的。該納米碳加熱器可被用作加熱燈、空氣加熱氣、加熱管和鍋爐的發熱源，以提供良好的加熱效率，通過避免氧氣的直接燃燒而維持干凈的室內環境，并且通過遠紅外射線和陰離子的發射有助于人類、動物和農作物的成長。

本發明的另一個目的是提供一種用于熱交換器的碳纖維發熱源，該用于熱交換器的碳纖維發熱源通過提供與預定量玻璃纖維組合在一起的碳纖維束，在碳纖維束的外表面涂覆并粘合有無機熱抗陶瓷粘合劑以形成碳纖維發熱金屬線，以及將碳纖維發熱金屬線纏繞在水通道管的外部上來獲得的，以及還提供了一種使用碳纖維發熱源的電鍋爐。碳纖維發熱源直接加熱水，并且通過快速的熱交換有效地產生熱水。因此，使用碳纖維發熱源的電鍋爐能夠穩定且有效而低能耗地產生熱水。

為了實現本發明的目的，本發明的一個方面提供一種碳纖維發熱源，該碳纖維發熱源包括發熱纖維，該發熱纖維通過將至少一束碳纖維與玻璃纖維按一定比例組合而形成；形成在該發熱纖維的兩端的連接端子，從而將電力供電線的電力施加至其上；和涂覆元件，利用該涂覆元件涂覆該發熱纖維的表面和連接端子。

該涂覆元件可以是形成在發熱纖維的表面并且與連接端子接觸的硅有機化合物涂層。

該發熱纖維可通過將60％-95％的碳纖維和40％-5％的玻璃纖維組合而獲得。

該發熱纖維可通過將碳纖維、玻璃纖維和至少一束聚酯纖維組合而獲得。

該發熱纖維以預定間隔被纏繞在鋁棒上，然后在加熱腔室中被加熱至1500-2000℃的溫度，從而多股纖維彼此被完整地捆綁在一起形成螺旋形狀。