專利名稱：便攜式加熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一種加熱器，尤其涉及一種便攜式或小型加熱器。
背景技術：
隨著化石燃料供應的不斷減少及隨之而來價格的不斷攀升，越來越多的家庭或辦公場所開始使用小型加熱器作為主要或輔助熱源。這種小型加熱器的有益之處在于便于維護并且具有較高熱效率。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方案，其提供一種加熱器，該加熱器包括外殼，外殼包括進氣口、出氣口和位于外殼內并與進氣口和出氣口連通的加熱器芯。一風扇與進氣口和出氣口連通，驅動空氣流經加熱器芯。加熱器芯包括熱能量源和熱交換器。熱交換器包括內筒和外筒。內筒鄰近并環(huán)繞熱能量源設置，外筒環(huán)繞內筒設置，在內、外筒之間形成一個中間腔。 熱交換器的內、外筒各自朝向縱軸方向排列并在設置進氣口和出氣口的外殼壁之間延伸。根據本發(fā)明的另一個方面，加熱器包括外殼，外殼包括進氣口、出氣口和和位于外殼內并與進氣口和出氣口連通的加熱器芯。一風扇與進氣口和出氣口連通，驅動空氣流經加熱器芯。加熱器芯包括熱能量源和熱交換器。熱交換器設置于加熱器芯之內并沿著縱軸方向在設置有進氣口和出氣口的外殼壁之間延伸。熱交換器包括鄰近并環(huán)繞熱能量源設置的內筒和環(huán)繞內筒設置的外筒。氣流通道形成使空氣由進氣口流入、經過熱交換器并由出氣口流出的路徑，該氣流通道在加熱器內的延伸方向基本上與縱軸平行。根據本發(fā)明的另一個方面，加熱器包括外殼，外殼包括進氣口、出氣口和和位于外殼內并與進氣口和出氣口連通的加熱器芯。一分隔壁將加熱器芯分隔為鄰近進氣口的第一部分和鄰近出氣口的第二部分。分隔壁抑制進氣口與出氣口之間的流體連通，該分隔壁上還包括一貫穿的開孔。一風扇與進氣口和出氣口連通，驅動空氣流經加熱器芯。加熱器芯包括熱能量源和熱交換器。熱交換器設置于加熱器芯之內并包括環(huán)繞至少一個熱能量源設置的內筒和環(huán)繞內筒設置的外筒。熱交換器與該開孔流體連通，迫使由第一部分到第二部分流經加熱器芯的空氣在經該開孔排出并隨之由出氣口排出之前流經熱交換器。


圖1是一加熱器實例的立體圖。圖2是圖1的加熱器的局部側視詳圖。圖3是圖1的加熱器的分解立體圖。
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圖4是一熱交換器實例的前視立體圖。圖5與圖4近似，為其后視立體圖。圖6是圖4的熱交換器與一加示例性熱器芯連接的立體圖。
具體實施例方式參見圖1和圖2，標號10代表示例性的便攜式加熱器，這里可以稱之為小型加熱器。加熱器10包括外殼12、安裝在外殼12之內的加熱器芯支架14以及由加熱器芯支架 14支撐的加熱器芯16。加熱器芯16可包括用于加熱流經的空氣的各種結構，例如能量源、 熱交換器等。可盡量使用較少數(shù)量的緊固件和連接件連接各種結構元件，例如使用最少數(shù)量的螺釘或類似物、凸起與凹槽配合，或其他可拆卸或不可拆卸的鎖緊結構，以提高可維護性。進一步地，加熱器10可包括各種不同的其他元件，例如美國專利第6，327，427號和 7，046，918號，本申請以引用方式將其全文納入。外殼12大體上呈箱體結構，包括前壁18、后壁20、頂壁22、底壁M和側壁沈、28。 進氣口 30設于后壁20上，出氣口 32設于前壁18上。如下文所述，空氣大體上可沿箭頭F 的方向流過加熱器10?？捎帽Ｗo格柵罩住進氣口 30和出氣口 32。此外，或可選地，可在進氣口 30和/或出氣口 32上加設過濾器42。例如，過濾器42可用各種緊固件固定在后壁 20上，例如鉤環(huán)固定件或類似的環(huán)扣。過濾器42可以使用常規(guī)材質，例如玻璃纖維或暖爐過濾器常用的等效材料。在一實例中，過濾器42可以是P0LYTR0N過濾器或類似物。部分或所有的側壁，例如前壁18、頂壁22和底壁M中的任何一個側壁都可以整體形成一個包裝體，然后使用金屬薄板螺釘、鉚釘、和/或其他常規(guī)方法，例如焊接、銅焊，以及使用緊固件， 例如凸起與凹槽配合，或上述業(yè)界習知方法的組合，將側壁26J8形成于其上。在一實例中，頂壁22和兩個側壁沈、觀可由一張金屬板材形成。此外，或可選地，加熱器10可承載于一個或多個與底壁M連接的固定或活動腳座上。在一實例中，該腳座可以是轉輪118，例如腳輪。底壁M可包括凹陷部、通孔或類似結構，使腳輪至少部分地陷入底壁對，使加熱器10能夠相對而言更鄰近地板或其他支撐面放置。在一實例中，轉輪118可通過機械緊固件、粘接劑、焊接亦或是扭鎖結構與底壁M連接，可以與本文中描述的熱交換器90的安裝結構類似，也可以有所不同。外殼12 —般將加熱器芯支架14包覆。加熱器芯支架14可包括前安裝面板52和后安裝面板M。此外，或可選地，前安裝面板52可距離前壁18隔開一段距離，或直接緊靠于前壁18。例如，前壁18可包括連接于安裝面板52的裝飾性塑料面板?？蓪⑶鞍惭b面板 52固定于頂壁22、底壁M和側壁沈、觀至少其一之上。在一實例中，前安裝面板52可與底壁M (亦或頂壁2 整體成型，例如由一張金屬板材形成，并且可相對于底壁M彎折，使之大體上與底壁M垂直，以便于制造。或者，前安裝面板52可與前壁18為同一構件。可在前安裝面板52上提供縫隙58，該縫隙58上可安裝反射罩60，用于將空氣引向出氣口 32。 反射罩可由裝置外部看到，可以是彩色的或其他的具有視覺美感的設計。后安裝面板M可固定在頂壁22、底壁M和側壁沈、觀至少其一之上，并可與后壁 20隔開一段距離。在一實例中，后安裝面板M可通過機械緊固件與底壁M連接，例如使用螺缽、鉚釘或類似物，并且/或者還可以使用凸起與凹槽配合以提高結構的剛度。此外，或可選地，后安裝面板M可包括至少一個(例如一對)連接于底壁M上的加強條25。在另一實例中，后安裝面板討可與底壁M (或頂壁22) —體成型，例如由一張金屬板材形成，并且可相對于底壁M彎折，使之大體上與底壁M垂直，以便于制造。在一實例中，所有的底壁對、前安裝面板52和后安裝面板M都可由一張金屬板材形成。后安裝面板M與外殼12的后壁20之間的空間可形成進氣腔62。此外，或可選地， 可在進氣腔62內提供與風扇66連通的進氣岐管63。進氣岐管63可以各種方式可拆卸地或不可拆卸地連接到后安裝面板M，例如使用金屬薄板螺釘和/或其他常規(guī)手段如焊接、 銅焊和/或使用緊固件，例如凸起與凹槽配合或上述業(yè)界習知方法的組合。在一實例中，進進氣岐管63可通過一個或多個凸起-凹槽緊固件懸掛于后安裝面板M之上，并且還可以通過螺釘連接于后安裝面板M之上。進氣岐管63可包括至少一個貫穿的縫隙64，為風扇 66與加熱器芯16之間提供流體連通。例如，風扇66可安裝在進氣岐管63上的縫隙64處， 通過后壁20上的進氣口 30將空氣吸入加熱器10并迫使空氣流經加熱器芯16 (通過縫隙 58)，并由出氣口 32流出?；蛘?，風扇可位于進氣口 30附近，通過該開口吸入空氣并使其經過進氣腔62和縫隙64進入加熱器芯16?？梢允褂貌煌ぷ魉俣鹊娘L扇，包括軸流、離心、 橫流風扇，等等。可使用常規(guī)的電源線46由后壁20延伸，將外殼12內的電氣元件接入常規(guī)110伏特交流電源。如果需要，加熱器10可在電源線46經過的孔中設置電源線收放機構。此外， 或可選地，可在前壁18(如圖)或后壁00)(圖中未示)上安裝或前壁、后壁上都安裝可調溫度控制器50?？烧{溫度控制器50可包括用來調節(jié)需要的溫度或工作范圍(即相對較熱或較冷)和/或風扇速度(即相對較快或較慢)的模擬和/或數(shù)字結構，并可包括各種旋鈕、按鈕或其他選擇機構。此外，或可選地，可調溫度控制器50可包括各種電路、傳感器，例如各種溫度傳感器、濕度傳感器，等等，和/或定時器。類似地，可調溫度控制器50可包括標記或其他指示結構，為需要的設定/選擇提供可視和/或可聽顯示。輸入/輸出結構可位于方便的位置(例如位于正面或側面)，可與位于單元內的控制結構(例如電路、傳感器等)電氣連接，但物理上可位于不同位置?？商峁┯糜诰S護信息視覺和/或聽學顯示的結構，例如報警器、過濾器更換通知、能量源78更換通知等等?？烧{溫度控制器50與加熱器10的工作元件連通，例如熱能量源和/或風扇，以控制其工作。如果需要，通斷(on-off) 開關(圖中未示)可設于前壁18或后壁20上。如果需要，還可提供自動模式或手動模式開關(圖中未示)于前壁18或后壁20上。還可提供使風扇在加熱元件不工作的情況下工作的開關(圖中未示)，提供空氣循環(huán)。在加熱器10的一實施例中，還可作為限定開關的一個或多個(例如一對)溫度傳感器可設于加熱器芯16附近。第一溫度開關67可位于加熱器芯16之上或之內，感測加熱器芯16內空氣的溫度。在一實例中，第一溫度開關位于鄰近后安裝面板M (或是前安裝面板52)緊鄰加熱器芯16的空氣進入(排出)處，并作為風扇控制開關使用。在一實例中，第一溫度開關67可安裝于線路板65或類似物之上。當?shù)谝粶囟乳_關67檢測到加熱器芯16 的溫度升高至超過預定的溫度值時，例如華氏110度，風扇66被打開。較好的是在熱能量源啟動后風扇66延遲打開，這樣就不會迫使冷空氣由出氣口 32流出。在加熱周期結束加熱器10關閉時，第一溫度開關67可以相反的方式工作。在這種模式下，風扇66繼續(xù)工作， 直到溫度降至預定溫度值之下，例如華氏110度，通過抽出殘熱提高加熱器10的工作效率。 第二溫度開關69可位于與第一開關67不同的位置感測加熱器芯16內的空氣溫度，并可以起到安全開關的作用。第二溫度開關69可位于面向加熱器芯16頂部的位置并可由托架71 保持。當?shù)诙囟乳_關69檢測到加熱器芯16內的溫度升高至預定溫度值之上時，例如華氏225度時，作為安全裝置，熱能量源可被關閉，而此時第一溫度開關67使風扇66繼續(xù)運行，直到加熱器芯16的溫度降至低于預定溫度值，例如華氏110度。顯然，溫度開關67、69 的工作溫度是任意的并且可在設計時選擇的。還可以使用其他在不同溫度值、時間等條件下觸發(fā)的開關。加熱器芯16可設置于(例如由前安裝面板52和后安裝面板M支撐)距外殼12 的頂壁22之下和底壁M之上一段距離并且距側壁洸、沘一段距離的位置上。加熱器芯16 與外殼12之間的間距提供了一個氣套57，該氣套至少部分地在加熱器芯16周圍延伸。在一實例中，氣套57可包繞加熱器芯16。氣套57可隔熱外殼12，以抑制例如防止過熱。此外，或可選地，外殼12的部分或所有內表面都可包括隔熱材料。例如，頂壁22的內表面和側壁沈、觀都可包括隔熱材料。此外，或可選地，進氣腔和/或進氣岐管63可形成氣套57 的一部分，并且/或者能夠提供類似的隔熱功能。如此就可以使加熱器10安全地工作，而外殼12保持較低的觸摸溫度，并且/或者外殼12可置于木制柜體或類似物中。在一實例中，氣套57可通過后面板M上的至少一個開孔106與進氣口 30連通，并且通過前面板52 上的至少一個開孔108與出氣口 32連通，提供流經氣套57的冷卻空氣。進氣岐管63可設計為罩于開孔106之上并與其流體連通，使加熱器10工作時來自風扇66的正向氣流流入并經過氣套57。由開孔108流出氣套57的氣流可進入至少一個縫隙109。在一實例中，縫隙109可以是一條狹縫，例如1/8"(英寸)的間隙(或其他尺寸)，位于前壁18和前安裝面板52的交界處，并與出氣口 32流體連通?？p隙109可以形成于(例如模制或其他制造方法)前壁18和前安裝面板52之上，或是形成于二者其一之上。如此，流出開孔108的氣流可經過縫隙109，使來自氣套57的空氣能夠與經出氣口 32流出加熱器芯16的加熱空氣匯合并混合。加熱器芯16大體上包括頂壁70、底壁72和側壁74、76，并安裝于前安裝面板52 和后安裝面板M之上，這兩塊面板可以構成加熱器芯的端壁。加熱器芯16可以各種方式安裝在前和/或后面板5254之上，包括金屬薄板螺釘、鉚釘，和/或其他常規(guī)方法如焊接、 銅焊，以及使用緊固件，例如凸起與凹槽配合或上述本領域習知方法的組合。例如，加熱器芯16可以可拆卸地或不可拆卸地以各種方式連接到前、后安裝面板52、54，包括緊固件、焊接、粘接劑等等。此外，或可選地，加熱器芯16的部分和/或前、后安裝面板5254可包括凸起與凹槽配合結構以幫助其連接。加熱器芯16可具有多種幾何形狀，引導其內的氣流。例如，如圖所示，位于相對而言靠近后壁20的加熱器芯16的第一部分73可具有在頂壁22和底壁M之間延伸的垂直尺寸大體均一的側壁74、76，而位于相對而言靠近前壁18的加熱器芯16的第二部分75可具有在頂壁22和底壁M之間延伸的垂直尺寸變化的側壁74、76。例如，如圖所示，第二部分75可具有大體上漸細的幾何形狀，隨著側壁74、76接近前壁18逐漸減少側壁74、76形成的氣流橫截面積，從而將氣流引向出氣口 32，并且/或者通過減少的氣流橫截面積增加流出速度。此外，或可選地，第一和第二部分73、75的側壁74、76可具有在外殼12的側壁 26,28之間的方向上延伸的大體上均一的水平尺寸，或具有在外殼12的側壁沈、觀之間的方向上延伸的向內逐漸減少的水平尺寸。
此外，加熱器芯16可包括設置于第一和第二部分73、75之間的分隔壁81。如下文所詳細說明，分隔壁81可抑制，例如防止第一和第二部分73、75之間的流體連通。分隔壁 81可包括各種密封結構，協(xié)助將第一和第二部分73、75隔開。加熱器芯16包括至少一個熱能量源78，例如紅外發(fā)射器，安裝于側壁74、76之間。 在如圖所示的加熱器10中，三個熱能量源78大體上在前壁和后壁18、20之間的方向上水平延伸安裝。此外，或可選地，優(yōu)選的是水平安裝熱能量源78，因為這種排列提高了加熱器 10的可維護性，下文將有詳細說明。可使用多種能量源78，例如輻射能量源。例如，每個熱能量源78都可包括螺旋纏繞的高阻抗導線。螺旋狀的元件懸置于石英管內。該石英管加蓋有由磁質端蓋80。石英管可以是真空密封并可裝有惰性氣體。石英管可以是透明的或半透明的。在一優(yōu)選實施例中，熱能量源78是線性的并具有一透明石英管。在一示例性實施例中，三個能量源78均為 500瓦特，各個熱能量源78的電流大約為4安培。因此，加熱器10的總功率大約為1500瓦特，可在標準家用Iiov交流輸出電源上使用。同樣，熱能量源78可具有多種幾何形狀，例如彎曲的、多邊形的，隨機形狀的，等等。如圖3-5所示，各個能量源78可設于熱交換器內。例如，熱交換器90優(yōu)選為金屬薄板的形式，例如可以是經過預處理或是不經熱處理的銅或鋁，并形成筒狀環(huán)繞各個熱能量源78安裝。各個熱交換器90可置于后安裝面板M上的孔洞82內，并且可以是各種結構，例如，下文將要說明的筒中筒方式排列。在一實例中，熱交換器90可包括內筒94和外筒96。內筒94可以緊鄰，例如面對/或環(huán)繞相關的熱能量源78設置，并且外筒96可以緊鄰，例如面對和/或環(huán)繞內筒94設置。內筒94可具有與外筒96相比而言相對較小的橫截面積，二者之間的環(huán)形空間形成一個中間腔100。例如，內筒和外筒94、96可具有大體上圓形的橫截面形狀，并且內筒94的直徑可相對于外筒96的直徑較小。內筒94可具有兩個開放端，空氣可以由其中流過，外筒96可包括至少一個封閉端104，使外筒96內的氣流改變流向。例如，如圖2所示，從橫截面方向看去，熱交換器90的這種布置可產生一個氣流的蛇形、迂回的“S”形通道。此外，或可選地，內筒94可與外筒96同軸排列設置，當然也可考慮二者之間其他的排列方式。此外，或可選地，外筒96可僅部分地沿內筒94的長度方向延伸，在兩者之間產生間隙99。此外，或可選地，內、外筒94、96可以各種方式連接，例如使用金屬板螺釘和/ 或其他常規(guī)方法如焊接、銅焊和使用緊固件，如凸起與凹槽配合結構，或上述業(yè)界習知的方法的組合。此外，或可選地，每個熱交換器90可包括一個與封閉端104連接的安裝板93，并且與封閉端104隔開一段距離，形成一個或多個空氣通道116。因此，當安裝板93連接到后安裝面板M時，經過后安裝面板M的孔洞82的空氣可經過空氣通道116環(huán)繞熱交換器 90流動，并進入加熱器芯16的第一部分73。此外，或可選地，來自風扇66的空氣也可通過后安裝面板M上的其他孔洞107進入加熱器芯16的第一部分73。例如，進氣岐管63可以設置為罩于孔洞82和孔洞107之上并與之流體連通，這樣，來自風扇66的正向氣流通過所有的通道116和孔洞107被驅入加熱器芯16的第一部分73?？赏ㄟ^托架97或類似物將各個能量源78保持于對應的熱交換器90內。此外，或可選地，能量源78的另一端可通過將其端蓋80連接到支撐結構112上或是外筒96 —端的方式保持。每個或所有端蓋80可以各種方式將穿過孔洞82安裝的熱能量源78保持，例如
8通過彈簧鎖或類似結構。因此，每個端蓋80和熱能量源78都可具有獨一的槽口結構，有助于修理技工或最終用戶對熱能量源78進行更換。電氣導線可經過孔洞82或可設于兩個端蓋80任意之一上，為熱能量源78供電。電氣導線可以僅在一端接引出，例如在緊鄰加熱器芯16的第一部分73處(即，更靠近后壁20)，進一步有助于修理技工或最終用戶對熱能量源78進行更換。例如，如圖4所示，端蓋80之一可具有與電氣插座配合的電氣插頭89，有助于更換熱能量源78時解除連接。托架97可提供對熱能量源78方便快捷的維護。在一實例中，托架97的一端120 可與安裝板93上的槽口配合，另一端122使用機械緊固件或類似物，從而使托架97與熱交換器90連接。如圖4所示，托架97還可包括將能量源78正向連接在熱交換器90上的固定板124。組裝時，可將能量源78插入熱交換器90封閉端104上的孔內。托架97的一端 120可裝配到安裝面板93的槽內。在一實例中，托架97的一端120可具有彎曲或弧形的外形，使托架97以鉚接、懸臂梁的方式與安裝板93連接?？上蛳掳磯和屑?7直至固定板 124壓在能量源78的端蓋80上，使端蓋80保持于封閉端104和固定板IM之間。端蓋80 帶有電插頭89的部分可穿過固定板IM上的孔洞延伸，與電氣插槽結構連接。托架97可通過將另一端122與安裝板93用緊固件(例如螺釘、螺栓、螺母等)或類似物活接的方式保持到位。在一實例中，可使用一個機械緊固件?？赡嫦虿僮魍瓿刹鹦丁２鹦稌r，托架97 可至少部分地由熱交換移開，以便能夠對能量源78進行更換。松開或拆除緊固件時，端部 122可與熱交換器90分離。在其他實例中，托架97的端部120可保持與安裝板93的樞軸連接，或是可完全由其拆下。采用這種結構，可使用較少的拆卸工作和較少的緊固件迅速方便地更換能量源78，例如僅拆下進氣岐管63和一個托架97，而相關的熱交換器90不需要拆卸。熱交換器90的一端提供有安裝片92，用來將熱交換器90固定在后安裝面板M上的對應的孔洞82中。后面板M上提供3個大體相同的孔洞82，分別接收三個熱交換器90 中的一個，當然可以考慮不同數(shù)量的熱交換器。每個孔洞82可包括一個或多個凹陷88，與每個熱交換器90上提供的安裝片92的數(shù)量大體對應。在圖中所示的實例中，每個熱交換器90都具有3個大體上平均間隔的安裝片92，每個孔洞82具有3個對應的凹陷。每個安裝片92可與熱交換器90的安裝板93偏離一段距離。每個安裝片92可具有與安裝板93 連接的一端，并具有與安裝板93脫離或不受其限制的另一端。在一實例中，為了將熱交換器90與后面板M連接，將熱交換器90插入孔洞82， 每個安裝片92插入對應的凹陷88。接著，可沿箭頭T的方向轉動熱交換器90，形成扭鎖結構，這樣后面板M的一部分就被固定于各個安裝片92 ( S卩，通過其自由端)與安裝板93之間的偏移空間中。托架97可作為把手使用，幫助扭轉。此外，或可選地，各個熱交換器90 可包括各種結構以便在后面板M內正向保持。在一實例中，各個熱交換器90的安裝板可包括一個或多個孔洞95用來通過機械緊固件(即螺釘、鉚釘或其他緊固件)進一步將熱交換器90連接到后面板M。在另一實例中，安裝板93可包括一防止轉動的止動件114，例如凸起或類似物，從而抑制熱交換器90移除時的轉動，除非止動件114被壓下。如此，能量源78可與熱交換器90連接(即通過托架97)，這樣可將熱交換器90作為一個模塊單位從加熱器10拆下，既便于能量源78的更換，也便于制造。熱交換器90的長度可大體上短于加熱器芯16的前、后面板53、討之間的間距，這樣在熱交換器90的自由端與前安裝面板52之間形成一間隙。在一實例中，熱交換器90的長度大體上至少與第一部分73的長度相當，這樣熱交換器90穿過分隔壁81至少部分地延伸到第二部分75之中。在一實例中，內筒94可穿過分隔壁81至少部分地延伸到第二部分中。此外，或可選地，可提供分隔板(圖中未視)將加熱器芯16的內部分隔開，使每個熱交換器90都處于獨立的腔室中。此外，或可選地，熱交換器還可包括在內筒94與外筒96之間延伸并將二者連接的定位連接件102。例如，如圖2-3所示，定位連接件102可以緊合設置于外筒96內，例如摩擦配合或過盈配合。定位連接件102的另一部分可與相對較小直徑的內筒94的一端連接， 形成在內筒94和外筒96之間延伸并將二者連接的支撐結構。此外，或可選地，定位連接件 102的開放部可提供對能量源78的附加支撐。此外，或可選地，定位連接件102可用來引導流經熱交換器90的氣流，例如使流經熱交換器90的空氣產生旋渦運動。例如，如圖所示， 定位連接件102可包括多個翅片以引導氣流。部分或所有的翅片還可連接到相對較小直徑的內筒94的一端。如果熱交換器90由銅制材料構成，可將銅在一定溫度下進行預處理足夠長的時間使銅材軟化并使銅材表面部分變黑。在一示例性實施例中，熱交換器90可由厚度為 0. 0216英寸、含氧量為0. 0 %重百分比的銅片制成。熱交換器90可在環(huán)境條件下在爐上大約華氏850度加熱若干小時。對熱交換器90的內筒94和外筒96進行干刷，除去松散的黑色物質。熱交換器90在大約華氏850至875度之間加熱2小時得到良好的結果，之后對熱交換器90進行干刷，然后進一步在華氏425度加熱1小時。據信加熱交換器90在華氏 875度下加熱3小時然后在干刷除去松散的顆粒后得到同樣理想的結果。除去松散顆粒會防止這些顆粒在加熱器10初次工作時被吹出出氣口 32。通過對銅的預處理，提高了熱交換器90的吸附性和輻射能力，并使內筒和/或外筒94、96的筒壁粗糙，增加了湍流，從而提高加熱器10的熱效率?？蛇x地，前述的銅材質和熱處理可僅應用于內筒94。同樣，部分或全部的銅材都可以不進行預處理。若熱交換器90由鋁制材料構成，可通過陽極氧化對鋁進行預處理。在陽極氧化過程中，氧化鋁透明膜覆于鋁表面之上。為了用于加熱器10、熱交換器90的內筒94采用電解法變?yōu)榘瞪蕴岣卟牧系臒彷椛鋵傩?，即吸附性和輻射能力?？衫斫?，外?6也可采用電解法上色。當然，筒體94、96(或附加元件)或其之一可由各種其他材料制造，例如各種金屬(例如鋼)、陶瓷等可以或不可以預處理的材料。加熱器芯16內的分隔壁81可包括至少一個貫穿的開孔，例如多個貫穿的孔洞83。 每個孔洞83都可與熱交換器90的一部分配合，例如將其收納，從而第一和第二部分73、75 之間能夠通過熱交換器90連通。在一實例中，如圖6所示，熱交換器90可與分隔壁81于孔洞83處連接，這樣驅使流經加熱器芯16的空氣在經出氣口 32排出之前通過熱交換器90。 舉例來說，內筒94的一部分，例如一個端部，可與分隔壁81于孔洞83處連接，并可由孔洞 83至少部分地穿過分隔壁81。內筒94可以可拆卸地或不可拆卸地以各種方式與分隔壁81 連接，包括堅固件、粘接劑、焊接等等，以及/或者以緊密配合的方式連接，例如磨擦配合或過盈配合。在一實例中，如圖2所示，分隔壁81可迫使空氣流經加熱器芯16，穿過熱交換器 90。加熱器芯16形成增壓，迫使空氣由此穿過熱交換器90，流經熱交換器90的內筒94中的能量源78。例如，冷空氣首先被吸入第一部分73，經過熱交換器90時被加熱，并通過第二部分75由出氣口 32排出。第一部分73可以是一個公共輸入增壓裝置，將輸入的空氣送入各個熱交換器90，第二部分75可以是獨立的公共輸出增壓裝置，接收由各個熱交換器90 輸出的空氣。在一實例中，如前文所述，加熱器芯16可包括3個熱交換器90，各自包括至少一個熱能量源78(例如每個大約500瓦特)。如圖6所示，分隔壁81中的每個孔洞83 大體上與后面板討上的孔洞82對應，這樣各個熱交換器90都可以大體在外殼的前、后面 18、20之間的水平方向延伸設置。例如，內筒94的一部分可進入對應的孔洞83中，并且可以與其可拆卸地或不可拆卸地連接。此外，或可選地，內筒94可包括保持結構91 (見圖5)， 例如一環(huán)形圈或類似物，可使內筒保持于孔洞83內。此外，或可選地，可緊鄰外殼12的前壁18和前安裝面板52出氣口 32之下安裝一輔助熱能量源，例如紅外發(fā)射器(圖中未示)。該輔助熱能量源可提升經出氣口 32由加熱器10流出的空氣的溫度。此外，由輔助能量源產生的輻射可由銅反射罩60反射，提供透過出氣口 32上之上的格柵34看去令人舒適的溫暖光亮。應該理解反射罩60也可以由預處理過的銅或鋁制成，但透過格柵34的發(fā)光效果會較差。在加熱器10的一個實施例中，輔助能量源可以是250瓦特或其他瓦特數(shù)的石英加熱管。因此，如圖2所示，本設計方案可形成一空氣通路，確定空氣在加熱器10內的運動路徑。例如，空氣通道可包括以下所述的一部分或全部由進氣口 30進入，到達進氣腔62 并由空氣通道116 (或其他孔洞)經過孔洞82進入加熱器芯16的第一部分73，沿著熱交換器90的外筒96的長度方向，穿過中間腔100，穿過內筒94，沿著熱能量源78的長度方向， 進入加熱器芯16的第二部分75，并由出氣口 32流出。在一示例性操作中，只要溫度計監(jiān)控的環(huán)境溫度降至預定的最低值以下，可調溫度控制器50就會打開能量源78 (以及輔助加熱器，如有)。同時也會向風扇66供電，啟動風扇。如果提供了溫度開關67，風扇66的啟動會被延遲到加熱器芯16的溫度升到選定的溫度。這樣啟動時由加熱器10流出的已經是熱空氣。加電后，能量源78發(fā)射出的熱射線被熱交換器90吸收并重新發(fā)射。風扇66的啟動將致使循環(huán)空氣流經加熱器10。循環(huán)空氣首先由進氣口 30被驅入進氣腔62。如圖2所示，風扇66提供的空氣流經后面板M的孔洞82，環(huán)繞熱交換器90，并進入加熱器芯16的第一部分73。盡管圖中未示，可以理解風扇66可直接安裝在孔82之上，這樣風扇66輸出的空氣可直接進入孔82。分隔壁81抑制(例如防止)空氣進入第二部分75并迫使空氣經過內、外筒94、96之間的縫隙99進入各個熱交換器90，引導空氣經過外筒96和內筒94之間形成的中間腔100進入一條蛇形的、迂回的“S”形通道(由截面看去)。隨著空氣流經中間腔100，空氣被能量源78發(fā)射的能量和在進入熱交換器最深處直接流經能量源78之前被熱交換器90的某些部分再發(fā)射的能量(即筒體94、96)加熱。 然后加熱空氣由熱交換器90流出并直接流入加熱器芯16的第二部分75，然后被弓丨出出氣口 32。上述熱交換器90的內、外筒94、96可各自朝向沿著與進氣口 30到出氣口 32對齊的方向的縱軸方向設置。例如，縱軸可在具有進氣口 30的后壁20和具有出氣口 32的前壁18 之間并垂直于與后壁20和前壁18對正的水平方向上延伸?？v軸可沿箭頭F的方向延伸。盡管存在蛇形通道，經過加熱器10的氣流通道基本還是大體上平行于一條軸線， 該軸線垂直于具有進氣口 30和出氣口 32的側壁并在位于二者之間的方向上延伸，這樣會減少進氣口 30和出氣口 32之間的壓力降，例如使壓力降最小化，從而可以進一步增加加熱器10的熱效率。例如，常規(guī)加熱器可使用三次或更多的氣流方向的改變，每次改變都會導致相應的壓力降。在本例中，氣流在蛇形通道中穿過熱交換器90的方向改變次數(shù)被減少到兩個。事實上，空氣通道的流向(即沿箭頭F的方向)可包括穿過熱交換器90的蛇形通道。在一實例中，空氣通道可基本上平行于縱軸(即箭頭F的方向)和熱交換器90地穿過加熱器10。此外，或可選地，熱能量源78可以沿大體上平行于上述縱軸的軸線(即同時沿箭頭F的方向)安裝在加熱器芯16內。例如，將熱交換器90朝向平行于進氣口 30與出氣口 32之間的方向F設置可以將受熱空氣的“U”形轉彎次數(shù)減少到只有兩次(即通過蛇形的“S”形通道)。這樣，上述加熱器10可較常規(guī)加熱器的效率更高。而且，加熱器10還可通過釋放更多的熱量到空氣中以提高整體效率，使外殼12和柜體保持相對較冷。此外，或可選地，部分來自風扇66的氣流可經過開孔106并直接進入氣套57，進一步使外殼12和柜體保持相對冷卻。此外，或可選地，以上描述的加熱器10還可通過將能量源78非常鄰近出氣口 32設置，使能量源78加熱的空氣直接流過第二部分75并由出氣口 32流出，之間只有極少的中間結構，從而進一步提高整體效率。如上所述的單一的加熱器10可有效地加熱800平方英尺甚至更大的面積，并且能夠安全地使流經裝置的空氣溫度增加大約華氏120度。據信加熱器10的熱效率受到對銅制熱交換器90的預處理的影響。在以上描述的實施例中，據信加熱器10的熱效率高于銅制筒體未經預處理的小型加熱器。并且據信這一改進使相同的電能產生更多的熱量。其他熱效率的提高來自高溫限定開關關閉加熱器芯16時由加熱器芯16抽取的殘熱和空氣在熱交換器90中經過的通道可增加空氣在加熱器芯16中的駐留時間。顯然，前文中討論的其他設計特征也有助于提高該小型加熱器的熱效率。以上參考示例性實施例對本發(fā)明進行了詳細說明。閱讀并理解本說明書可對本發(fā)明進行修飾和變化。已經將本發(fā)明一個或多個方面納入的示例性實施例包括了所有這些修飾和變化，都屬于后附權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種加熱器，其包括 外殼，包括進氣口和出氣口 ；所述外殼內的加熱器芯，其與所述進氣口和出氣口連通； 與所述進氣口和出氣口連通的風扇，其用于驅使空氣流經上述加熱器芯； 所述加熱器芯包括熱能量源和熱交換器，該熱交換器包括內筒和外筒，內筒緊靠并環(huán)繞上述熱能量源設置，外筒環(huán)繞該內筒設置，在內筒和外筒之間形成中間腔；和所述熱交換器的內筒和外筒沿縱軸朝向設置，并在所述外殼上設置的所述進氣口和出氣口的側壁之間延伸。
2.如權利要求1所述的加熱器，其進一步包括沿所述縱軸貫穿加熱器延伸的空氣通道，并且所述熱能量源沿著一條與所述縱軸平行的軸線安裝于所述加熱器芯內。
3.如權利要求1所述的加熱器，其中所述的內筒與外筒一般是同心設置。
4.如權利要求1所述的加熱器，其中所述的熱能量源是紅外發(fā)射器。
5.如權利要求1所述的加熱器，其進一步包括將所述加熱器芯分隔為鄰近所述進氣口的第一部分和鄰近所述出氣口的第二部分的分隔壁，該分隔壁抑制所述進氣口與所述出氣口之間的流體連通。
6.如權利要求5所述的加熱器，其中所述的分隔壁設有一貫穿的開孔，并且所述熱交換器與該開孔流體連通，迫使由所述第一部分經過所述加熱器芯流向所述第二部分運動的空氣經過所述熱交換器。
7.如權利要求1所述的加熱器，其進一步包括至少在所述外殼和所述加熱器芯之間延伸的氣套，該氣套與所述進氣口和出氣口流體連通，提供流經該氣套的冷卻氣流。
8.如權利要求1所述的加熱器，其中所述的熱交換器包括與所述外筒連接的安裝板， 該安裝板與所述加熱器可拆卸地連接，使所述熱能量源可以拆卸。
9.如權利要求8所述的加熱器，其中所述的熱交換器通過扭鎖機構與所述加熱器連接。
10.如權利要求8所述的加熱器，其中所述的熱交換器包括將所述能量源正向連接到所述熱交換器的托架，該托架至少可部分地從所述熱交換器上移動，以便能夠對所述熱能量源進行更換。
11.如權利要求1所述的加熱器，其中所述的熱交換器還包括在所述內筒和外筒之間延伸并將其連接的定位連接件。
12.一種加熱器，其包括 外殼，包括進氣口和出氣口 ；所述外殼內的加熱器芯，與所述進氣口和出氣口連通； 與所述進氣口和出氣口連通的風扇，用于驅使空氣流經所述加熱器芯； 所述加熱器芯包括熱能量源和熱交換器，該熱交換器設置于所述加熱器芯內并沿縱軸方向設置，并在所述外殼上設置的所述進氣口和出氣口的側壁之間延伸，該熱交換器包括環(huán)繞所述熱能量源設置的內筒和環(huán)繞該內筒設置的外筒；和確定由所述進氣口進入、經過所述熱交換器并由所述出氣口流出的空氣流動路徑的空氣通道，該空氣通道穿過所述加熱器，沿著與所述縱軸大體上平行的方向延伸。
13.如權利要求12所述的加熱器，其中所述的空氣通道沿著所述熱交換器的外筒延伸，然后穿過所述內筒和外筒之間的中間腔，然后穿過所述內筒，并沿著紅外能量源的長度方向延伸，最后由所述出氣口排出。
14.如權利要求12所述的加熱器，其中所述的空氣通道包括穿過熱交換器的蛇形通道。
15.如權利要求12所述的加熱器，還包括將所述加熱器芯分隔為鄰近所述進氣口的第一部分和鄰近所述出氣口的第二部分的分隔壁，該分隔壁抑制所述進氣口與所述出氣口之間的空氣流通，該分隔壁還包括貫穿的開孔，該開孔和熱交換器流體連通，迫使加熱器芯中運動的空氣穿過熱交換器。
16.如權利要求12所述的加熱器，還包括至少部分在外殼與加熱器芯之間延伸的氣套，該氣套與所述進氣口和出氣口連通，提供流經該氣套的冷卻氣流。
17.一種加熱器，其包括 外殼，包括進氣口和出氣口 ；所述外殼內的加熱器芯，與所述進氣口和出氣口連通；將所述加熱器芯分隔為鄰近所述進氣口的第一部分和鄰近所述出氣口的第二部分的分隔壁，該分隔壁抑制所述進氣口與所述出氣口之間的空氣流通，該分隔壁還包括貫穿該分隔壁的開孔；與所述進氣口和出氣口連通的風扇，用于驅使空氣流經所述加熱器芯； 所述加熱器芯包括熱能量源和熱交換器，該熱交換器設置于所述加熱器芯內并包括環(huán)繞所述至少一個熱能量源設置的內筒和環(huán)繞該內筒設置的外筒；其中所述的熱交換器與所述開孔流體連通，迫使由所述第一部分向第二部分運動的空氣在流經所述開孔排出之前流過所述熱交換器并于其后流經出氣口。
18.如權利要求17所述的加熱器，其中所述的內筒在所述開孔周圍與所述分隔壁連接。
19.如權利要求17所述的加熱器，其中所述的熱交換器設置于所述加熱器芯內，并沿縱軸在所述設置有進氣口和出氣口的外殼側壁之間延伸。
20.如權利要求17所述的加熱器，其進一步包括至少部分地在所述外殼和所述加熱器芯之間延伸的氣套，該氣套與所述進氣口與出氣口流體連通，提供流經該氣套的冷卻氣流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加熱器，其設有具有熱能量源的加熱器芯，該加熱器芯與一熱交換器形成熱交換關系。風扇驅動空氣由進氣口流經加熱器芯到達出氣口。該加熱器芯通過其外殼上的空氣夾套絕熱。
文檔編號F24D5/02GK102341658SQ201080009938
公開日2012年2月1日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權日2009年4月7日
發(fā)明者N·R·泰伯克, P·M·諾蘭 申請人:蘇亞雷斯工業(yè)公司