CN101310151B - 对流加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种加热器，其基于以下原理运转：通过加热一个或多个加热元件附近的空气产生加热翅片内的对流气流、从对流气流到向外辐射的加热翅片的侧壁传热、以及从经过翅片顶部的孔出来的空气成份到周围环境的热的直接对流。
Description
技术领域
本发明涉及加热器，并且具体地涉及利用气流的对流来提供热量的对流加热器。更具体地，本发明涉及单机(standalone)电动家用加热器。
背景技术
家用加热器是本领域内所熟知的。这些家用加热器囊括了从包括连接到诸如包括燃气炉或燃油炉等家用加热系统的散热器的加热系统到插接电源并且能够用于对室内的局部区域进行加热的单机加热器的范围。从任何一种加热器输出的热量均可以归因于传导、对流或辐射或甚至是这三者的组合。
在单机加热器领域内，公知提供风扇加热器，其使用耦连到风扇的加热元件，风扇用于有效地将热空气从加热器吹到放置该风扇加热器的房间内。这样的加热器对于小区域的加热是特别有效的，但是却存在下列问题：首先，要从加热器的出口引导热量输出；其次，由于它们利用风扇所以导致它们运转时噪音很大。
油汀加热器则安静得多。这样的加热器包括油可以在其内部循环的密封空间。使用通常设置在加热器下部的加热元件来加热油，并且封闭空间内的热油的自然循环加热加热器的外表面。然后热量通过从外表面的辐射向周围环境辐射。
虽然这样的加热器对于以安静方式加热封闭区域特别有效，但是它们却存在下列问题：根据欧盟的最新法规——即管理电气设备的报废的报废电子电气设备指令(WEEE Directive)(DIRECTIVE 2002/96/EC OF THEEUROPEAN PARLIAMENT AND OF COUNCIL)——使这样的加热器的报废存在问题。具体地说，在加热器内循环热量所使用的油的报废方面存在问题。
因而，需要提供一种能够安静有效地加热封闭区域而又免于与油汀加热器相关的报废问题的加热器。
发明内容
通过依据本发明的翅片式加热器解决了这些和其它问题，该翅片式加热器包括多个彼此平行布置的竖向的翅片，每个翅片通过至少两个横向的管道耦连到其相邻的翅片，所述管道提供相邻的翅片之间的空气通道，至少一个管道具有位于其中的加热元件，并且其中每个翅片的顶部区域和底部区域处设置有至少一个孔，以允许空气进入翅片和从翅片排出。
每个翅片均具有两个耦连在一起的侧壁，以在它们之间限定空气可以在其间循环的空间。
由于翅片式加热器基于每个翅片内对流气流的实现来进行运转，所以翅片不必是气密的。因而，只需在侧壁之间提供刚性结构的交互接合就足够了。这样的交互接合可以包括机械互锁、或甚至使用某种机械紧固件的机械固定、或甚至通过缝焊或点焊接的焊接、或甚至将两个侧壁粘在一起。
每个翅片配置成限定管道的尺寸，所述管道是通过将相邻的翅片彼此耦连而形成的。每个翅片在管道区域中的侧壁之间的距离大于翅片的其它区域中的侧壁之间的距离。这样当空气从每个翅片的底部向上流到每个翅片的顶部时经历一系列的膨胀和压缩，这依据文丘里(Venturi)效应原理起到加速每个翅片内的空气循环的作用。
理想地，加热元件延伸穿过管道的整个长度，使得每个翅片中的空气能够通过与加热元件接触而受热。
理想地，设置有至少一个加热元件。在优选实施例中，在每个所设置的管道中均设置加热元件，但是应当理解不必为每个管道均设置相应的加热元件。理想地，设置有至少两个并且优选为三个这样的管道。每个加热元件的功率输出可以相同，或甚至可以基于特定的加热器载荷和运转特性分级以提供加热器更有效的运转。例如，这可以包括在较低的的管道中设置输出较低的加热元件并且在在上面的管道中设置输出较高的元件。
理想地，每个管道均在一个位置或多个位置包括用于容纳加热元件的安装区。这样的安装区可以通过设置基本平坦的表面获得，通过机械互锁或利用某种紧固方法加热元件可以歇止或固定在所述基本平坦的表面上的适当位置。替代地，可以设置模制或装配式的接受器，其尺寸确定为用以容纳或牢固地保持所述加热元件。
使用一组撑脚、或撑脚与多个轮的组合将加热器与其支撑面隔开，或者加热器仅包括多个配置成使加热器能够移动的轮。优选地，所述轮设置在金属支持托架或模制支持托架上，该组件和/或撑脚和轮的整个高度尺寸限定了每个翅片的底部距离地面的距离。
所述加热器可以包括第一端板，其位于竖向翅片装置的一端。理想地，这样的第一端板设置有电气或电子控制机构，通过该机构可以控制加热器的运转。理想地，该第一端板还包括和装有从主电源导线到该控制件并用于每个加热元件的电连接件。该端板可以由金属或塑料整体地构成，或组装在一起形成密封的塑料部件和金属部件的组合构成。该控制和/或连接可以直接安装到该端板上或翅片组件的端板上，或在组合端板的情况下它们可以包含在组装到金属部件的、分离的一个或多个模制部件。第一端板也可以包含被设计作为用于在其上缠绕电源导线的卷线器(wrap)或绕线器的区域，以在不使用该产品时将任意未使用的长度收起到卷线器或绕线器上或将整个导线卷在卷线器或绕线器上。加热器可以另外包括第二端板，其位于竖向翅片装置相对于第一端板的另一端，也可以完全由金属或塑料构成或由组装在一起的金属和塑料的组合构成。第一和第二端板中的一个或另一个或两个均可以配置成包含用作手柄的区域，使得用户不需要触及各个翅片就可以在加热器还很热时移动它。该手柄区域可以是直接设计到端板中的冷区域，或它还可以是由优选为朝向顶部地组装到端板中适当区域的塑料或其它类似绝缘材料制成的分离的部件。替代地，整个端板可以与翅片绝热，以便能够直接接触端板。
可以将端板中的一个或两个都设置有另外的风扇单元，该风扇单元配置为有效地将热空气吹离加热器。这样的可选风扇单元可以吹动由翅片内的元件加热的空气，或替代地可以包含另外的元件来加热所吹动的空气。
可以通过冲压金属板来形成每个翅片侧壁。然后将分别冲压的侧壁组装在一起以形成它们相应的翅片，然后组合两个或多个翅片来形成加热器。可以在第一位置进行冲压侧壁的制造，而在第二位置组装冲压侧壁。
理想地，加热器的输出是至少500W，通常是在1kW到约3kW的范围内。
参考下面的附图将更好地理解本发明的这些和其它特征。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，其中：
图1是依据本发明的加热器的侧视图，在本实例中示为具有两个端板。
图2是通过依据本发明的加热器的一部分的截面图，在本实例中示为仅具有第一端板。
图3是图2的加热器的俯侧视的立体图。
图4是图3的加热器的俯视图。
图5示出了根据本发明的两个匹配的翅片侧壁。
图6示出了翅片侧壁的另一配置，该翅片侧壁可以用作非控制或自由的端翅片壁以防止空气逸散。
图7示出了具有轮的加热器的示例。
图8是组装的图2的加热器的分解图。
具体实施方式
现在将参考图1至8描述本发明。
如图1中所示，本发明提供了翅片式加热器100，其包括多个彼此平行布置的竖向的翅片105a、105b、105c、105d、105e，每个翅片通过至少两个横向的管道110a、110b、110c耦连到其相邻的翅片，所述管道设置有相邻翅片之间的空气通道。通过对图1的考察，可以看到本示例性实施例包括五个翅片和三个管道，但是这并不意指本发明受限于任意一组数值。该加热器包括第一端板115和第二端板120。第一端板115设置有控制板125，该控制板125通常便利地位于控制板的较上部分，以便使用户不用太弯腰或弯身就能够便利地改变加热器上的温度装置130。
如从通过图2——其是与图1的加热器类似的加热器，但是仅具有第一端板115——的翅片的横截面看到的，至少一个管道具有位于其中的加热元件200。加热元件200从第一端板115延伸，其用于加热元件的电连接件设置在位于控制板内的端部处。通过将所有电连接件和/或电子装置设置在单个接入点处，可以容易地制造这样的加热器。加热元件理想地延伸穿过管道的整个长度，使得每个翅片中的空气通过与加热元件接触而可被加热。理想地，可在每个管道中均设置有加热元件，但是应当了解，依赖于加热器所需的热量输出，这可以不是必需的。理想地，设置至少两个、优选为三个这样的管道，图2的实施例示出了三个。每个加热元件的功率输出可以相同，或甚至可以基于特定的加热器载荷和运转特性分级以提供加热器最有效的运转。该管道既提供了结构刚度——将翅片保持在一起——又提供了用于加热元件的外罩。
图3是图2的加热器的俯视侧视图，并且从该图中清楚地看到每个翅片在其顶部和底部区域处设置有至少一个孔300，以允许空气进入翅片和从翅片排出。在图3的实施例中，并且从图3的俯视图更明显，该至少一个孔典型地包括孔阵列400，其位于翅片的最上端部分410的两侧上。孔的确切位置和数目对本发明的加热器的运转并不重要，重要的是将这些孔设置在翅片的顶部和底部。
如图5中所示，理想地，每个翅片是由两个分开的侧壁500、501形成，所述侧壁分别由金属冲压并成形，然后使它们合在一起来形成整个翅片单元。当它们耦连在一起时，整个翅片限定了翅片内的空间，该空间中的空气可以循环。由于翅片式加热器基于每个翅片内对流气流的实现来进行运转，所以翅片不必是气密的。因而，只需在侧壁之间提供刚性结构的交互接合就足够了。这样的交互接合可以包括机械互锁、或甚至使用某种机械紧固件的机械固定、或甚至通过缝焊或点焊的焊接、或甚至将两个侧壁粘在一起。
由于管道不是分开形成的，而是通过组装相邻的翅片来形成整个加热器而形成的，所以配置每个翅片来限定管道的尺寸，所述管道是通过将相邻的翅片彼此耦连而形成的。这样的连接可以包括机械互锁/机械接合、或甚至使用某种机械紧固件固定、或甚至通过电弧焊或点焊焊接、或甚至将两个翅片组件粘在一起。每个翅片侧壁均具有限定的管道限定部分510，其从侧壁的外表面520向外突出。这样，每个翅片在管道区域中的侧壁之间的距离大于翅片的其它区域中的侧壁之间的距离。理想地，每个管道部分——管道限定部分——的形成通过从翅片侧壁的内表面530向外延伸的圆锥部分525来实现。圆锥部分525可以设置有端壁535，所述端壁535约束所述元件的位置或定位或提供基本平坦的表面540，加热元件可以歇止或固定在组装单元中平坦表面540上适当的位置。如果希望将元件固定在适当位置，则必需提供诸如互锁装置等机械固定元件或甚至使用一些其它类型的紧固装置。这样的安装区是为容纳加热元件而设置的接受器类型的示例。替代示例包括但不限于可设置的模制或装配式的接受器，其尺寸确定为用以容纳或牢固地保持所述加热元件。
端壁535通常还包括一个或多个孔545，该孔可以与诸如铆钉或螺钉等适当紧固装置结合使用，以将相邻的整个翅片耦连在一起。替代地，相邻或邻近的翅片的端壁可以不包括这样的孔，而可以是粘合或焊接或机械地接合或挤压在一起。
应当了解，在任何翅片内向上流过的空气经过压缩区(管道之间的区域)和膨胀区(管道周围的区域)。结果，空气经历一系列的膨胀和压缩，这依据文丘里效应的原理来加速每个翅片内的空气循环。这样增加的空气循环的益处在于从加热元件到空气的热传递和从空气流到翅片的壁的热传递更有效。
设置在管道区域中的翅片侧壁中的孔550既使加热元件能够穿过相邻的翅片，也便于空气在相邻翅片之间的传递。为了确保空气不逸出到加热器的端部，所以最后的翅片没有设置相同的侧壁。将图6中所示的空白的翅片侧壁600设置为距离控制板最远的侧壁，并且其与其它翅片的不同在于其端壁635是实心件，因而使空气不能从其逸散。
使用一组分开地附接的撑脚、或一体的支架或撑脚、或撑脚与多个轮700的组合将加热器与其支撑面隔开，或者加热器仅包括多个配置成使加热器能够移动的轮。优选地，所述轮设置在金属支持托架或模制塑料支持托架705上，该组件和/或撑脚的整个高度尺寸限定了每个翅片的底部距离地面的距离。在图7中示出了仅布置轮的设置的例子。
应当了解图1和图2的实施例不同在于：图1的加热器包括两个端板，而图2的加热器仅包括第一控制板，该控制板包括电气或电子控制机构。理想地，该第一端板还包括和装有从主电源导线到该控制件并用于每个加热元件的电连接件。该第一端板可以由金属或塑料整体地构成，或组装在一起以形成密封的塑料部件和金属部件的组合构成。该控制件和/或连接可以直接安装到此端板上或翅片组件的端板上，或在组合端板的情况下它们可以包含在组装到金属部件的、分离的一个或多个模制部件。第一端板也可以包含被设计作为用于在其上缠绕电源导线的卷线器或绕线器的区域，以在不使用该产品时将任意未使用的长度收起到卷线器或绕线器上或将整个导线卷在卷线器或绕线器上(未示出该装置，但是本领域技术人员熟知其结构)。第二端板位于竖向翅片装置相对于第一端板的另一端，也可以完全由金属或塑料构成或由组装在一起的金属和塑料的组合构成。第一和第二端板中的一个或另一个或两个均可以配置成包含用作手柄(在图3中示为手柄305)的区域，使得用户不需要触及各个翅片就可以在加热器还很热时移动它。该手柄区域可以是直接设计到端板中的冷区域，或它还可以是由优选为朝向顶部地组装到端板中适当区域的塑料或其它类似绝缘材料制成的分离的部件。替代地，整个端板可与翅片绝热，以便能够直接接触端板。
可以将端板中的一个或两个都设置有另外的风扇式加热器，该风扇式加热器配置为有效地将热空气吹离加热器。这样的可选加热器可以吹动由翅片内的受热元件加热的空气，或者替代地可以包括另外的加热元件来加热所吹动的空气。
如上所述，可以通过冲压金属板来形成每个翅片侧壁。材料的示例包括未精加工的或替代地以粉末涂敷或喷涂的不锈钢或铝。然后将分别冲压的侧壁组装在一起以形成它们相应的翅片，然后组合两个或多个翅片来形成加热器。可以在第一位置进行冲压侧壁的制造，而在第二位置组装冲压侧壁。
图8示出了这种组件的例子，其中将多个所制造的翅片放在一起，并且使用它们各自的管道限定区域彼此耦连在一起。可以确定元件板800的尺寸以使元件板800容纳在控制板115中或抵靠着控制板的边缘，元件板800通过耦连到基本平坦的元件805的标准翅片侧壁501的组合提供。此处也包含将控制板连接到翅片组件块的端部的方法，该方法与前述的耦连和连接方法一致。当加热元件200穿过平坦元件800时，它延伸穿过所有翅片(如图2中所示)。加热元件的终端部分810连接到端板，两者耦连在一起确保了翅片的内部区域相对于控制板115的密封。加热元件通常由本领域技术人员熟知的片状元件形成的。替代地，加热元件可以由诸如所公知的盘圈(stitched)元件或盘线元件或翅片元件或云母加热(Micathermic)元件等任何其它合适材料形成。在这后两个例子的每一个中，应当理解可能需要用于翅片中的加热元件的不同的支持机构。此外，依赖于所使用元件的类型，应当理解元件可能需要从翅片式加热器的侧壁电绝缘，以使得接触加热器外表面的人不会触电。
理想地，加热器的输出是至少500W，通常是在1kW到约3kW的范围内。
应当理解，在此所描述的是一种基于下列原理运转的加热器：通过加热一个或多个加热元件附近的空气产生的加热翅片内的对流气流、从对流气流到向外辐射的加热翅片的侧壁的传递、以及从翅片顶部出来的热气与周围环境的直接对流。因为在加热器内没有活动部件，所以发热时噪音很小。该加热器不包括油或其它难以处理的材料，这一点特别适合于新时代的WEEE规定。尽管参考优选实施例对本发明进行描述，但是应当理解，在其中一图中描述的附图标记或部件可以同等地用于或互换到另一个图中的部件。而且，尽管参考优选实施例对本发明进行描述，但是除根据所附权利要求书认为必需之外无论如何都不意在限制本发明。
本说明书中使用的词语“包括/包含”用于表示存在所记载的特征、附图标记、步骤或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其它特征、附图标记、步骤、部件或其组合。
Claims (14)
1.一种翅片式加热器(100)，包括多个彼此平行布置的竖向的翅片(105a，105b，105c，105d，105e)，每个所述翅片均具有两个耦连在一起的侧壁(500，501)以在它们之间限定空气可以在期间循环的空间，并且通过至少两个水平设置的管道(110a，110b)耦连到与其相邻的翅片，所述管道提供相邻翅片之间的空气通道，至少一个所述管道具有位于其中的加热元件(200)，其中每个所述翅片具有设在顶部区域和底部区域处的至少一个孔(300)，以允许空气进入所述翅片和从所述翅片排出，所述空气自由向上穿过所述竖向的翅片。
2.根据权利要求1所述的加热器，其中，提供相邻的翅片之间的空气通道的所述管道是通过将相邻的翅片彼此耦连而形成的，并且每个所述翅片配置成限定所得到的所述管道的尺寸，每个翅片都包括管道限定部分。
3.根据权利要求1所述的加热器，其中，每个翅片在管道区域中的侧壁之间的距离大于翅片的其它区域中的侧壁之间的距离，使得当空气从每个翅片的底部向上流到每个翅片的顶部时经历一系列的膨胀和压缩，这依据文丘里效应原理起到加速每个翅片内的空气循环的作用。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加热器，其中，所述加热元件延伸穿过所述管道的整个长度，使得每个翅片中的空气能够通过与加热元件接触而受热。
5.根据权利要求1所述的加热器，其中，设置有多个加热元件，每个加热元件的功率输出彼此相同。
6.根据权利要求1所述的加热器，其中，设置有多个加热元件，各个加热元件的功率输出是基于特定的加热器负载和加热器的运转特性分级的。
7.根据权利要求1所述的加热器，其中，每个所述管道均包括用于容纳所述加热元件的安装区。
8.根据权利要求1所述的加热器，还包括一组撑脚或垫片或与多个轮组合的撑脚或仅包括多个轮，它们配置成使所述加热器能够移动。
9.根据权利要求1所述的加热器，还包括第一端板(115)，其位于竖向翅片装置的一端，所述第一端板设置有控制机构(125)，通过所述控制机构能够操作所述加热器。
10.根据权利要求9所述的加热器，还包括第二端板，其位于所述竖向翅片装置相对于所述第一端板的另一端。
11.根据权利要求10所述的加热器，其中，所述第一和第二端板设置在塑料材料中，使得用户不需要触及各个翅片就能够在加热器还很热时移动它。
12.根据权利要求10所述的加热器，其中，所述端板中的一个或两个都设置有另外的风扇单元，所述风扇单元配置成有效地将热气吹离所述加热器。
13.根据权利要求1所述的加热器，其中，每个所述翅片均是由两个侧壁形成的，每个所述侧壁均是通过冲压金属板形成的。
14.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述多个竖向翅片中的每一个均包括内部空气通道，所述空气通道允许空气穿过设置在所述底部区域的孔进入，并且在穿过所述顶部区域处的孔排出之前在每个翅片内向上传送。
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