CN101017024A - 一种空气加热器 - Google Patents

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王恩宇
吴晋湘
刘联胜
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Abstract

本发明涉及一种空气加热器，包括筒形外壳及其内有外接导线的电加热元件，其特征在于该加热器的筒形外壳内套装有陶瓷或金属内筒，在筒形外壳及内筒之间密封填充保温材料；所述电加热元件以串联或并联方式安装在内筒内，在所述内筒和其内的电加热元件之间填装多孔泡沫陶瓷材料，所述内筒的一端与进气管连通，另一端与出气管连通；所述的出气管上安装有温控器，所述内筒与所述的筒形外壳封装为一体。本发明空气加热器具有孔隙率高，比表面积大，空气阻力小，节省能源，热效率高，结构简单等优点。

Description

一种空气加热器
技术领域
本发明涉及一种空气加热技术，特别是一种空气加热器，国际专利分类号拟为Int.Cl F24H 3/04(2006.01)。
背景技术
在生产生活中，需要热空气的场合很多，比如物料干燥、供暖热风、医用消毒、高温空气燃烧等。目前空气加热装置类型也很多，涉及的技术多种多样。一般而言，空气的加热速度比较慢，热空气的温度低，产气量较小，热效率不高。中国专利(参见ZL03249403.3)介绍了一种采用了在换热室添加堆积金属球的方法来增大空气接触面积的强化换热技术，以提高热效率，取得了不错的效果。然而该方法的填充体为堆积的金属球，一方面比表面积小，孔隙率低(金属球堆积的孔隙率一般不足40％)，因而阻力增加较大，增大了空气的动力消耗；另一方面，金属球本身是导电体，如果不采取与电加热元件的绝缘措施，则会出现短路问题，而增加可靠的绝缘结构，势必会使加热器的结构复杂化，也存在一定的安全隐患。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明拟解决的技术问题是，设计一种空气加热装置，该装置结构简单，在空气阻力增加不多的条件下，可提高热空气的温度、空气的加热速度和热效率，更有效地利用能源并得到需要的空气温度。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种空气加热器，包括筒形外壳及其内有外接导线的电加热元件，其特征在于该加热器的筒形外壳内套装有陶瓷或金属内筒，在筒形外壳及内筒之间密封填充保温材料；所述电加热元件以串联或并联方式安装在内筒内，在所述内筒和其内的电加热元件之间填装多孔泡沫陶瓷材料，所述内筒的一端与进气管连通，另一端与出气管连通；所述的出气管上安装有温控器，所述内筒与所述的筒形外壳封装为一体。
与现有技术相比，本发明的空气加热器内填装有多孔泡沫陶瓷材料，并使其与加热室内的电加热元件组合在一起，泡沫陶瓷间的孔隙为空气流通通道，因而具有孔隙率高，比表面积大，空气阻力小，节省能源，热效率高，结构简单，体积小等优点。
附图说明
图1是本发明空气加热器一种实施例的轴向剖面示意图；
图2是本发明空气加热器图1所述实施例的径向(A-A处)剖面示意图；
图3是本发明空气加热器另一种实施例的轴向剖面示意图；
图4是本发明空气加热器图3所述实施例的径向(A-A处)剖面示意图；
图5是本发明空气加热器第三种实施例的轴向剖面示意图；
图6是本发明空气加热器图5所述实施例在位置A-A处的径向剖面示意图；
图7是本发明空气加热器图5所述实施例在位置B-B处的径向剖面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步具体描述本发明，但本发明权利要求不限于下述的实施例。
本发明设计一种空气加热器(以下简称加热器，参见图1-7)，包括筒形外壳2及其内有外接导线9的电加热元件6，其特征在于该加热器的筒形外壳2内套装有陶瓷或金属内筒4，在筒形外壳2及内筒4之间密封填充保温材料3；所述电加热元件6以串联或并联方式安装在内筒4内，在所述内筒4和其内的电加热元件6之间填装多孔泡沫陶瓷材料5，所述内筒4的一端与进气管1连通，另一端与出气管8连通；所述的出气管8上安装有温控器7，所述内筒4与所述的筒形外壳2封装为一体。
本发明加热器所述的筒形外壳2可以采用金属材料，实施例特别选用了不锈钢材料。所述的内筒4为刚玉质或碳化硅质等耐高温的陶瓷材料制成，或者也可由不锈钢管制成。外壳2与内筒4的直径大小和比例，取决于产品规格及保温材料及保温要求。所述在筒形外壳2与内筒4之间密封填充保温材料3为常规所用保温材料。
本发明所述的电加热元件6可以是电热丝、电热棒或者硅碳管等电加热元件。其结构形状可以依据实际需要设计，例如设计为环绕丝状(参见图5)、柱状、筒状(参见图3)或U形体(参见图1)等。所述的电加热元件6可以设计为串联方式或并联方式连接，轴向布置在内筒4中；当设计为串联或并联的环绕丝状电加热元件6布置在内筒4中时，可由所述的多孔泡沫陶瓷材料5隔开环绕丝状电加热元件6的各个截面(参见图5)。所述的电加热元件6与外部电源由连接导线9相连。外部电源具有电压可调节性，通过调节电压来调节电加热功率，以满足实际加热的需要，实施例可以方便地在室温～1000℃的温度范围内可调。电压可调的外部电源是现有技术。
本发明所述填充的多孔泡沫陶瓷材料(以下简称泡沫陶瓷)5结构形状没有特别限制，可根据所使用的电加热元件6的结构而设计，可以是整体式结构，也可以是分散式结构。所述的泡沫陶瓷5为氧化铝质、碳化硅质或氧化锆质材料，其平均孔径为0.5～3mm，孔隙率为0.7～0.9。所述的泡沫陶瓷5填装在所述的电加热元件6周围，可与电加热元件6直接接触，或者所述的泡沫陶瓷5经骨架(图中未画出)填装在所述的电加热元件6周围，骨架构成电加热元件6的外延，可以传递热能。与现有技术相比，本发明所述的泡沫陶瓷5不存在导电短路问题，因此安装结构简单，使用相对安全。
本发明加热器的空气通道简单说是由所述的进口管1、内置的电加热元件6及其填装满泡沫陶瓷5的内筒(即加热室或换热室)4和出口管8构成。工作时，电加热元件6的热量依靠辐射和传导传给其周围泡沫陶瓷5，使整个内筒4(换热室)有了比较均匀的温度场，并且由于泡沫陶瓷5具有的比表面积大、导热性好的特性，等效地增大了与空气接触的换热表面积，大大强化了换热过程，因而提高了空气的加热速度和效率，缩短了加热时间，也节省了能源。同时，因为所述泡沫陶瓷的孔隙率高，一般可以达到85％以上，填充后对空气流通的流动阻力增加并不大，克服了现有技术阻力大的不足。
本发明所述的空气进气管1和热空气出气管8可以设置为沿所述内筒4的轴向布置(参见图1)，也可以设置为沿所述内筒4的径向布置(参见图3-7)。当然，所述的空气进气管1和热空气出气管8也可以分别设计为沿所述内筒4的轴向布置和沿所述内筒4的径向布置。这主要取决于实际需要。无论空气进气管1和热空气出气管8沿所述内筒4是轴向布置还是径向布置，它们分别设计在加热器的两端。这样可以使空气流动顺畅，减少动力消耗，有利于提高效率。它也可克服现有技术空气进气管和热空气出气管设计在加热器同端增大气流阻力的不足。尽管如此，如果实际需要，本发明也不排除所述加热器空气进气管1和热空气出气管8设计在加热器同端的结构形式。
本发明加热器在所述的出气管8上安装有温控器7，用来监测和控制输出热空气的温度。当输出热空气的温度低于设定值时，控制器调节加热电源电压增大功率，反之减小加热功率，使出口热空气达到设定的温度要求，满足实际需要。本发明实施例所述的温控器7为镍铬-镍硅热电偶。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1一种空气加热器，包括筒形外壳及其内有外接导线的电加热元件，其特征在于该加热器的筒形外壳内套装有陶瓷或金属内筒，在筒形外壳及内筒之间密封填充保温材料；所述电加热元件以串联或并联方式安装在内筒内，在所述内筒和其内的电加热元件之间填装多孔泡沫陶瓷材料，所述内筒的一端与进气管连通，另一端与出气管连通；所述的出气管上安装有温控器，所述内筒与所述的筒形外壳封装为一体。
2.根据权利要求1所述的空气加热器，其特征在于所述多孔泡沫陶瓷材料为氧化铝质、碳化硅质或氧化锆质材料，平均孔径为0.5～3mm，孔隙率为0.7～0.9。
3.根据权利要求1或2所述的空气加热器，其特征在于所述电加热元件为电热丝、电热棒或者硅碳管，结构形状为环绕丝状、柱状、筒状或U形体。
4.根据权利要求1或2所述的空气加热器，其特征在于所述的温控器为镍铬-镍硅热电偶。
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