一种基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器的制作方法

本实用新型涉及高速列车车厢采暖领域，尤其涉及一种基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器。

背景技术：

随着铁路技术的发展，乘客对出行乘车环境舒适性要求的不断提高，动车组空调系统已经向高舒适性的方向大跨步发展。因此，车厢的热舒适性成为乘客对出行方式评价的一个重要标准。调查数据表明，大多数乘客对当前的国产高速列车的热舒适性存在着某些方面的不满意，主要有:①车厢内温度分布不均匀，例如车厢垂向温度变化大；②气流组织分布不均，在空调附近空气流速较快，在车厢端部气流较慢；③室外气温变化时送风参数不能及时的调整。通过合理选择的采暖方式，将气温、进风速度、空气湿度等因素控制在合理的范围内，可以有效改善车厢内垂向温度变化大，气流组织分布不均等缺点。近年来，随着科学技术的迅速发展，出现了一种应用现代宇航技术开发生产的高性能纤维材料—碳纤维，以碳纤维作为发热材料的碳纤维采暖系统结构简单、可靠性高、升温迅速、温度分布均匀、理疗保健、安全可靠、寿命长、节能、环保及舒适性好，因此可以将碳纤维材料应用于高速列车车厢电暖器。

技术实现要素：

针对当前高速列车热舒适性存在的问题，提出了一种基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器。本实用新型主要采用碳纤维发热线为发热材料，不仅可以提高热转换效率、提高加热速度，而且能够使车厢内温度分布均匀、舒适性高、干净卫生、节约能源、同时还可以辐射出对人体有益的远红外线，提升人体免疫力。本实用新型采用的技术手段如下：

一种基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，包括：外壳结构、加热结构和温度控制系统；

所述外壳结构的正面设有t型散热翅；所述外壳结构的横梁、顶部和底部开设有对流的散热孔；其中，所述正面是指远离车厢壁面的一侧；

所述外壳两侧设有延伸边，延伸边上设有等间隔分布的定位孔，所述定位孔内配合连接有定位钉，通过所述定位钉将电暖器固定于车体上；

所述外壳结构的背部设有卡槽，所述卡槽用来夹持隔热板；所述电暖器结构的内部设有线槽用来安装碳纤维加热线；其中，所述背部是指靠近车厢壁面的一侧；

所述加热结构为安装在线槽内的碳纤维加热线，所述碳纤维加热线的布局采用左右两根往复循环的排列方式，并通过59个所述线槽来固定所述碳纤维加热线，其中，所述线槽的长度为330mm，宽度为1mm，每根所述碳纤维加热线以并联的方式连接在电路上，被所述外壳结构和隔热板封装在内部；

所述温度控制系统包括温控器，所述碳纤维电暖器中的温控器采用嵌入式数字温控器，所述数字温控器布置在碳纤维电暖器内部，通过并联将所述数字温控器与所述碳纤维加热线电连接在一起，能够感应工作环境内温度变化，并根据从外界获得的温度信息及时改变取暖参数设置。通过此种方式碳纤维电暖器可以达到理想温度及节能的效果。

进一步地，通过所述电暖器功率计算以及两端电路的走线、四周的安装尺寸问题，设定排列所述碳纤维加热线所需的板面长度为840mm，电暖器整体长度为940mm；为达到更好的散热效果，散热面的表面积要尽可能大，将散热翅设计为为t型结构，平行阵列分布，等间隔设置30个，其中，所述散热翅的高度为330mm，宽度为25mm，相邻两个所述散热翅之间的间隔为5mm。

进一步地，所述电暖器外壳结构的顶部和底部开设的散热孔形状相同，相邻两个所述散热孔的间隔为5mm，形状为长方形，两端设计为半径为7.5mm的圆，因为热空气质量较轻，所以电暖器上部也是对流换热的主要区域，因此顶部的对流散热孔在不影响强度的条件下，尽可能做大，以增大散热效率；所述横梁上开设的散热孔形状为长方形，两端设计为半径为5mm的圆，可以减少应力集中，尽可能减少对电暖器外壳强度的削弱，同时在不影响强度的条件下，将对流孔做到做大，最大限度促进对流散热。

进一步地，所述隔热板的材料既要求质量轻又要求体积合适，市面上常见的隔热材料分为多孔材料和热反射材料两大类，多孔材料质量轻，但是耐高温能力差，因此不可用，相反热反射材料既可以耐高温，隔热效果也明显，因此，这里采用热反射材料作为隔热板。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，作为车厢内采暖系统，电热转换效率高、耐高温、耐氧化、使用寿命长。

2、本实用新型提供的基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，具有车厢内温度分布均匀、舒适性好、干净卫生、节约能源的优点。

3、本实用新型提供的基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，充分利用碳纤维电暖器优异的平面制热特性，采暖时整个平面同步升温，连续供暖，空间热平衡效果好。

4、本实用新型提供的基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，采暖面积可以随意调节，安装比较简单，配带数字式温控器，可以任意调节不同车厢内的温度，温度低时自动开启运行。

5、本实用新型提供的基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，发热以辐射和对流为主，辐射出对人体有益的远红外线，有利于人体新陈代谢，提高人体免疫力，并且对陈旧性腰腿疼、关节炎、风湿症等多种疾病起到一定的辅助治疗作用。

基于上述理由，本实用新型可在高速列车采暖等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图加以介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型在高速铁路客车中的安装位置。

图2为本实用新型中电暖器外壳的结构示意图。

图3为本实用新型中散热翅局部结构示意图。

图4为本实用新型碳纤维电暖器面罩左剖面图。

图5为本实用新型中碳纤维电暖器二维结构图。

图6为本实用新型中横梁上对流散热孔结构示意图

图中：1、碳纤维电暖器安装位置；2、散热翅；3、外壳顶部和底部散热孔；4、横梁上散热孔；5、定位钉；6、线槽；7、隔热板；8、卡槽；9、碳纤维加热线；10、温控器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，本实用新型提供了一种基于碳纤维发热线的高速列车二等座车厢电暖器，包括：外壳结构、加热结构和温度控制系统。

所述外壳结构的正面(如图2中所示，远离车厢壁面的一侧)设有t型散热翅2；所述外壳结构的面罩横梁、顶部和底部开设有对流的散热孔。其中，所述正面是指远离车厢壁面的一侧。

所述外壳两侧设有延伸边，所述延伸边上设有间隔分布的定位孔，所述定位孔内配合连接有定位钉5，通过所述定位钉5将电暖器固定于车体上。

所述外壳结构的背部(如图4中所示，靠近车厢壁面的一侧)设有卡槽8，所述卡槽8用来夹持隔热板7；所述电暖器结构的内部设有线槽6用来安装碳纤维加热线9。其中，所述背部是指靠近车厢壁面的一侧。

所述加热结构为安装在线槽6内的碳纤维加热线9，所述碳纤维加热线9的布局采用左右两根往复循环的排列方式，并通过59个线槽6来固定所述碳纤维加热线9，其中，所述线槽6的长度为330mm，宽度为1mm，每根所述碳纤维加热线9以并联的方式连接在电路上，被所述外壳结构和隔热板7封装在内部。

所述温度控制系统包括温控器10，所述碳纤维电暖器中的温控器10采用嵌入式数字温控器。数字温控器布置在碳纤维电暖器内部，通过并联把数字温控器与碳纤维加热线9电连接在一起(如图5所示)，能够感应工作环境内温度变化，并根据从外界获得的温度信息及时改变自己取暖参数设置。通过此种方式碳纤维电暖器可以达到理想温度及节能的效果。

实施例1

基于碳纤维的高速客车二等座车厢电暖器，包括外壳结构、加热结构和温度控制系统。碳纤维电暖器安装位置1如图1所示。采用定位钉5将电暖器固定在车厢侧壁。其中，外壳结构如图2所示，为提高散热效率，在顶部、底部以及横梁部分均匀开设散热孔。顶部和底部开设的散热孔形状相同，其中外壳顶部和底部散热孔3间隔为5mm，散热孔形状近似为长方形，两端做成半径为7.5mm的圆，因为热空气质量较轻，因此顶部的对流散热孔在不影响强度的条件下，尽可能做大，以增大散热效率。横梁部分开设的散热孔设计图如图6所示，横梁上散热孔4的形状近似为长方形，两端做成半径为5mm的圆，可以减少应力集中，尽可能减少对电暖器外壳强度的削弱，同时在不影响强度的条件下，将对流孔做到做大，最大限度促进对流散热。通过所述电暖器功率计算以及两端电路的走线、四周的安装尺寸问题，设定排列所述碳纤维加热线9所需的板面长度为840mm，电暖器整体长度为940mm。电暖器散热主要靠正面的散热翅2完成，为达到更好的散热效果，散热面的表面积要尽可能大，将电暖器正面设计成t型结构的散热翅2，设有30个，横向平行阵列分布，等间隔设置，如图3所示为散热翅局部设计图。散热翅2的高度为330mm，宽度为25mm，相邻两个散热翅2之间的间隔为5mm。图4为在电暖器外壳底部设计的卡槽8，用来夹持隔热板7，减少热量散失，避免热量向车体壁面散失。隔热板7的材料既要求质量轻又要求体积合适，市面上常见的隔热材料分为多孔材料和热反射材料两大类，多孔材料质量轻，但是耐高温能力差，因此不可用，相反热反射材料既可以耐高温，隔热效果也明显，因此，这里采用热反射材料作为隔热板7。在电暖器内部设计线槽6，用于安装碳纤维加热线9。加热结构主要是碳纤维加热线9，碳纤维加热线9采用左右两根往复循环的排列方式，并设置59个线槽6来固定碳纤维加热线9，每根碳纤维加热线9以并联的方式连接在电路上，被外壳结构以及隔热板7封装。温度控制系统：碳纤维电暖器中的温控器10采用嵌入式数字温控器。数字温控器布置在碳纤维电暖器内部，通过并联把数字温控器与碳纤维加热线9电连接在一起(如图5所示)，能够感应工作环境内温度变化，并根据从外界获得的温度信息及时改变自己取暖参数设置。通过此种方式碳纤维电暖器可以达到理想温度及节能的效果。

以上所述，碳纤维电暖器的功率可以根据不同的应用环境重新确定，发热线的长度、发热线线槽6数目也会随之调整；碳纤维电暖器外壳的结构尺寸可以根据不同车型的车内空间以及座椅布置进行调整。可以将此电暖器应用到其他轨道列车，例如地铁车辆、普通客车等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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