CN102341658A - 便携式加热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热器，其设有具有热能量源的加热器芯，该加热器芯与一热交换器形成热交换关系。风扇驱动空气由进气口流经加热器芯到达出气口。该加热器芯通过其外壳上的空气夹套绝热。

Description

便携式加热器

相关的申请的交叉引用

本申请主张2009年4月7日递交的美国临时申请第61/167,339号的权益，本申请以引用方式将其全部公开内容纳入。

技术领域

本发明总体上涉及一种加热器，尤其涉及一种便携式或小型加热器。

背景技术

随着化石燃料供应的不断减少及随之而来价格的不断攀升，越来越多的家庭或办公场所开始使用小型加热器作为主要或辅助热源。这种小型加热器的有益之处在于便于维护并且具有较高热效率。

发明内容

根据本发明的一个方案，其提供一种加热器，该加热器包括外壳，外壳包括进气口、出气口和位于外壳内并与进气口和出气口连通的加热器芯。一风扇与进气口和出气口连通，驱动空气流经加热器芯。加热器芯包括热能量源和热交换器。热交换器包括内筒和外筒。内筒邻近并环绕热能量源设置，外筒环绕内筒设置，在内、外筒之间形成一个中间腔。热交换器的内、外筒各自朝向纵轴方向排列并在设置进气口和出气口的外壳壁之间延伸。

根据本发明的另一个方面，加热器包括外壳，外壳包括进气口、出气口和和位于外壳内并与进气口和出气口连通的加热器芯。一风扇与进气口和出气口连通，驱动空气流经加热器芯。加热器芯包括热能量源和热交换器。热交换器设置于加热器芯之内并沿着纵轴方向在设置有进气口和出气口的外壳壁之间延伸。热交换器包括邻近并环绕热能量源设置的内筒和环绕内筒设置的外筒。气流通道形成使空气由进气口流入、经过热交换器并由出气口流出的路径，该气流通道在加热器内的延伸方向基本上与纵轴平行。

根据本发明的另一个方面，加热器包括外壳，外壳包括进气口、出气口和和位于外壳内并与进气口和出气口连通的加热器芯。一分隔壁将加热器芯分隔为邻近进气口的第一部分和邻近出气口的第二部分。分隔壁抑制进气口与出气口之间的流体连通，该分隔壁上还包括一贯穿的开孔。一风扇与进气口和出气口连通，驱动空气流经加热器芯。加热器芯包括热能量源和热交换器。热交换器设置于加热器芯之内并包括环绕至少一个热能量源设置的内筒和环绕内筒设置的外筒。热交换器与该开孔流体连通，迫使由第一部分到第二部分流经加热器芯的空气在经该开孔排出并随之由出气口排出之前流经热交换器。

附图说明

图1是一加热器实例的立体图。

图2是图1的加热器的局部侧视详图。

图3是图1的加热器的分解立体图。

图4是一热交换器实例的前视立体图。

图5与图4近似，为其后视立体图。

图6是图4的热交换器与一加示例性热器芯连接的立体图。

具体实施方式

参见图1和图2，标号10代表示例性的便携式加热器，这里可以称之为小型加热器。加热器10包括外壳12、安装在外壳12之内的加热器芯支架14以及由加热器芯支架14支撑的加热器芯16。加热器芯16可包括用于加热流经的空气的各种结构，例如能量源、热交换器等。可尽量使用较少数量的紧固件和连接件连接各种结构元件，例如使用最少数量的螺钉或类似物、凸起与凹槽配合，或其他可拆卸或不可拆卸的锁紧结构，以提高可维护性。进一步地，加热器10可包括各种不同的其他元件，例如美国专利第6,327,427号和7,046,918号，本申请以引用方式将其全文纳入。

外壳12大体上呈箱体结构，包括前壁18、后壁20、顶壁22、底壁24和侧壁26、28。进气口30设于后壁20上，出气口32设于前壁18上。如下文所述，空气大体上可沿箭头F的方向流过加热器10。可用保护格栅罩住进气口30和出气口32。此外，或可选地，可在进气口30和/或出气口32上加设过滤器42。例如，过滤器42可用各种紧固件固定在后壁20上，例如钩环固定件或类似的环扣。过滤器42可以使用常规材质，例如玻璃纤维或暖炉过滤器常用的等效材料。在一实例中，过滤器42可以是POLYTRON过滤器或类似物。部分或所有的侧壁，例如前壁18、顶壁22和底壁24中的任何一个侧壁都可以整体形成一个包装体，然后使用金属薄板螺钉、铆钉、和/或其他常规方法，例如焊接、铜焊，以及使用紧固件，例如凸起与凹槽配合，或上述业界习知方法的组合，将侧壁26、28形成于其上。在一实例中，顶壁22和两个侧壁26、28可由一张金属板材形成。此外，或可选地，加热器10可承载于一个或多个与底壁24连接的固定或活动脚座上。在一实例中，该脚座可以是转轮118，例如脚轮。底壁24可包括凹陷部、通孔或类似结构，使脚轮至少部分地陷入底壁24，使加热器10能够相对而言更邻近地板或其他支撑面放置。在一实例中，转轮118可通过机械紧固件、粘接剂、焊接亦或是扭锁结构与底壁24连接，可以与本文中描述的热交换器90的安装结构类似，也可以有所不同。

外壳12一般将加热器芯支架14包覆。加热器芯支架14可包括前安装面板52和后安装面板54。此外，或可选地，前安装面板52可距离前壁18隔开一段距离，或直接紧靠于前壁18。例如，前壁18可包括连接于安装面板52的装饰性塑料面板。可将前安装面板52固定于顶壁22、底壁24和侧壁26、28至少其一之上。在一实例中，前安装面板52可与底壁24(亦或顶壁22)整体成型，例如由一张金属板材形成，并且可相对于底壁24弯折，使之大体上与底壁24垂直，以便于制造。或者，前安装面板52可与前壁18为同一构件。可在前安装面板52上提供缝隙58，该缝隙58上可安装反射罩60，用于将空气引向出气口32。反射罩可由装置外部看到，可以是彩色的或其他的具有视觉美感的设计。

后安装面板54可固定在顶壁22、底壁24和侧壁26、28至少其一之上，并可与后壁20隔开一段距离。在一实例中，后安装面板54可通过机械紧固件与底壁24连接，例如使用螺钵、铆钉或类似物，并且/或者还可以使用凸起与凹槽配合以提高结构的刚度。此外，或可选地，后安装面板54可包括至少一个(例如一对)连接于底壁24上的加强条25。在另一实例中，后安装面板54可与底壁24(或顶壁22)一体成型，例如由一张金属板材形成，并且可相对于底壁24弯折，使之大体上与底壁24垂直，以便于制造。在一实例中，所有的底壁24、前安装面板52和后安装面板54都可由一张金属板材形成。

后安装面板54与外壳12的后壁20之间的空间可形成进气腔62。此外，或可选地，可在进气腔62内提供与风扇66连通的进气岐管63。进气岐管63可以各种方式可拆卸地或不可拆卸地连接到后安装面板54，例如使用金属薄板螺钉和/或其他常规手段如焊接、铜焊和/或使用紧固件，例如凸起与凹槽配合或上述业界习知方法的组合。在一实例中，进进气岐管63可通过一个或多个凸起-凹槽紧固件悬挂于后安装面板54之上，并且还可以通过螺钉连接于后安装面板54之上。进气岐管63可包括至少一个贯穿的缝隙64，为风扇66与加热器芯16之间提供流体连通。例如，风扇66可安装在进气岐管63上的缝隙64处，通过后壁20上的进气口30将空气吸入加热器10并迫使空气流经加热器芯16(通过缝隙58)，并由出气口32流出。或者，风扇可位于进气口30附近，通过该开口吸入空气并使其经过进气腔62和缝隙64进入加热器芯16。可以使用不同工作速度的风扇，包括轴流、离心、横流风扇，等等。

可使用常规的电源线46由后壁20延伸，将外壳12内的电气元件接入常规110伏特交流电源。如果需要，加热器10可在电源线46经过的孔中设置电源线收放机构。此外，或可选地，可在前壁18(如图)或后壁(20)(图中未示)上安装或前壁、后壁上都安装可调温度控制器50。可调温度控制器50可包括用来调节需要的温度或工作范围(即：相对较热或较冷)和/或风扇速度(即：相对较快或较慢)的模拟和/或数字结构，并可包括各种旋钮、按钮或其他选择机构。此外，或可选地，可调温度控制器50可包括各种电路、传感器，例如各种温度传感器、湿度传感器，等等，和/或定时器。类似地，可调温度控制器50可包括标记或其他指示结构，为需要的设定/选择提供可视和/或可听显示。输入/输出结构可位于方便的位置(例如：位于正面或侧面)，可与位于单元内的控制结构(例如：电路、传感器等)电气连接，但物理上可位于不同位置。可提供用于维护信息视觉和/或听学显示的结构，例如报警器、过滤器更换通知、能量源78更换通知等等。可调温度控制器50与加热器10的工作元件连通，例如热能量源和/或风扇，以控制其工作。如果需要，通断(on-off)开关(图中未示)可设于前壁18或后壁20上。如果需要，还可提供自动模式或手动模式开关(图中未示)于前壁18或后壁20上。还可提供使风扇在加热元件不工作的情况下工作的开关(图中未示)，提供空气循环。

在加热器10的一实施例中，还可作为限定开关的一个或多个(例如一对)温度传感器可设于加热器芯16附近。第一温度开关67可位于加热器芯16之上或之内，感测加热器芯16内空气的温度。在一实例中，第一温度开关位于邻近后安装面板54(或是前安装面板52)紧邻加热器芯16的空气进入(排出)处，并作为风扇控制开关使用。在一实例中，第一温度开关67可安装于线路板65或类似物之上。当第一温度开关67检测到加热器芯16的温度升高至超过预定的温度值时，例如华氏110度，风扇66被打开。较好的是在热能量源启动后风扇66延迟打开，这样就不会迫使冷空气由出气口32流出。在加热周期结束加热器10关闭时，第一温度开关67可以相反的方式工作。在这种模式下，风扇66继续工作，直到温度降至预定温度值之下，例如华氏110度，通过抽出残热提高加热器10的工作效率。第二温度开关69可位于与第一开关67不同的位置感测加热器芯16内的空气温度，并可以起到安全开关的作用。第二温度开关69可位于面向加热器芯16顶部的位置并可由托架71保持。当第二温度开关69检测到加热器芯16内的温度升高至预定温度值之上时，例如华氏225度时，作为安全装置，热能量源可被关闭，而此时第一温度开关67使风扇66继续运行，直到加热器芯16的温度降至低于预定温度值，例如华氏110度。显然，温度开关67、69的工作温度是任意的并且可在设计时选择的。还可以使用其他在不同温度值、时间等条件下触发的开关。

加热器芯16可设置于(例如：由前安装面板52和后安装面板54支撑)距外壳12的顶壁22之下和底壁24之上一段距离并且距侧壁26、28一段距离的位置上。加热器芯16与外壳12之间的间距提供了一个气套57，该气套至少部分地在加热器芯16周围延伸。在一实例中，气套57可包绕加热器芯16。气套57可隔热外壳12，以抑制例如防止过热。此外，或可选地，外壳12的部分或所有内表面都可包括隔热材料。例如，顶壁22的内表面和侧壁26、28都可包括隔热材料。此外，或可选地，进气腔和/或进气岐管63可形成气套57的一部分，并且/或者能够提供类似的隔热功能。如此就可以使加热器10安全地工作，而外壳12保持较低的触摸温度，并且/或者外壳12可置于木制柜体或类似物中。在一实例中，气套57可通过后面板54上的至少一个开孔106与进气口30连通，并且通过前面板52上的至少一个开孔108与出气口32连通，提供流经气套57的冷却空气。进气岐管63可设计为罩于开孔106之上并与其流体连通，使加热器10工作时来自风扇66的正向气流流入并经过气套57。由开孔108流出气套57的气流可进入至少一个缝隙109。在一实例中，缝隙109可以是一条狭缝，例如1/8″(英寸)的间隙(或其他尺寸)，位于前壁18和前安装面板52的交界处，并与出气口32流体连通。缝隙109可以形成于(例如：模制或其他制造方法)前壁18和前安装面板52之上，或是形成于二者其一之上。如此，流出开孔108的气流可经过缝隙109，使来自气套57的空气能够与经出气口32流出加热器芯16的加热空气汇合并混合。

加热器芯16大体上包括顶壁70、底壁72和侧壁74、76，并安装于前安装面板52和后安装面板54之上，这两块面板可以构成加热器芯的端壁。加热器芯16可以各种方式安装在前和/或后面板52、54之上，包括金属薄板螺钉、铆钉，和/或其他常规方法如焊接、铜焊，以及使用紧固件，例如凸起与凹槽配合或上述本领域习知方法的组合。例如，加热器芯16可以可拆卸地或不可拆卸地以各种方式连接到前、后安装面板52、54，包括紧固件、焊接、粘接剂等等。此外，或可选地，加热器芯16的部分和/或前、后安装面板52、54可包括凸起与凹槽配合结构以帮助其连接。

加热器芯16可具有多种几何形状，引导其内的气流。例如，如图所示，位于相对而言靠近后壁20的加热器芯16的第一部分73可具有在顶壁22和底壁24之间延伸的垂直尺寸大体均一的侧壁74、76，而位于相对而言靠近前壁18的加热器芯16的第二部分75可具有在顶壁22和底壁24之间延伸的垂直尺寸变化的侧壁74、76。例如，如图所示，第二部分75可具有大体上渐细的几何形状，随着侧壁74、76接近前壁18逐渐减少侧壁74、76形成的气流横截面积，从而将气流引向出气口32，并且/或者通过减少的气流横截面积增加流出速度。此外，或可选地，第一和第二部分73、75的侧壁74、76可具有在外壳12的侧壁26、28之间的方向上延伸的大体上均一的水平尺寸，或具有在外壳12的侧壁26、28之间的方向上延伸的向内逐渐减少的水平尺寸。

此外，加热器芯16可包括设置于第一和第二部分73、75之间的分隔壁81。如下文所详细说明，分隔壁81可抑制，例如防止第一和第二部分73、75之间的流体连通。分隔壁81可包括各种密封结构，协助将第一和第二部分73、75隔开。

加热器芯16包括至少一个热能量源78，例如红外发射器，安装于侧壁74、76之间。在如图所示的加热器10中，三个热能量源78大体上在前壁和后壁18、20之间的方向上水平延伸安装。此外，或可选地，优选的是水平安装热能量源78，因为这种排列提高了加热器10的可维护性，下文将有详细说明。

可使用多种能量源78，例如辐射能量源。例如，每个热能量源78都可包括螺旋缠绕的高阻抗导线。螺旋状的元件悬置于石英管内。该石英管加盖有由磁质端盖80。石英管可以是真空密封并可装有惰性气体。石英管可以是透明的或半透明的。在一优选实施例中，热能量源78是线性的并具有一透明石英管。在一示例性实施例中，三个能量源78均为500瓦特，各个热能量源78的电流大约为4安培。因此，加热器10的总功率大约为1500瓦特，可在标准家用110V交流输出电源上使用。同样，热能量源78可具有多种几何形状，例如弯曲的、多边形的，随机形状的，等等。

如图3-5所示，各个能量源78可设于热交换器内。例如，热交换器90优选为金属薄板的形式，例如可以是经过预处理或是不经热处理的铜或铝，并形成筒状环绕各个热能量源78安装。各个热交换器90可置于后安装面板54上的孔洞82内，并且可以是各种结构，例如，下文将要说明的筒中筒方式排列。在一实例中，热交换器90可包括内筒94和外筒96。内筒94可以紧邻，例如面对/或环绕相关的热能量源78设置，并且外筒96可以紧邻，例如面对和/或环绕内筒94设置。内筒94可具有与外筒96相比而言相对较小的横截面积，二者之间的环形空间形成一个中间腔100。例如，内筒和外筒94、96可具有大体上圆形的横截面形状，并且内筒94的直径可相对于外筒96的直径较小。内筒94可具有两个开放端，空气可以由其中流过，外筒96可包括至少一个封闭端104，使外筒96内的气流改变流向。例如，如图2所示，从横截面方向看去，热交换器90的这种布置可产生一个气流的蛇形、迂回的“S”形通道。

此外，或可选地，内筒94可与外筒96同轴排列设置，当然也可考虑二者之间其他的排列方式。此外，或可选地，外筒96可仅部分地沿内筒94的长度方向延伸，在两者之间产生间隙99。此外，或可选地，内、外筒94、96可以各种方式连接，例如使用金属板螺钉和/或其他常规方法如焊接、铜焊和使用紧固件，如凸起与凹槽配合结构，或上述业界习知的方法的组合。此外，或可选地，每个热交换器90可包括一个与封闭端104连接的安装板93，并且与封闭端104隔开一段距离，形成一个或多个空气通道116。因此，当安装板93连接到后安装面板54时，经过后安装面板54的孔洞82的空气可经过空气通道116环绕热交换器90流动，并进入加热器芯16的第一部分73。此外，或可选地，来自风扇66的空气也可通过后安装面板54上的其他孔洞107进入加热器芯16的第一部分73。例如，进气岐管63可以设置为罩于孔洞82和孔洞107之上并与之流体连通，这样，来自风扇66的正向气流通过所有的通道116和孔洞107被驱入加热器芯16的第一部分73。

可通过托架97或类似物将各个能量源78保持于对应的热交换器90内。此外，或可选地，能量源78的另一端可通过将其端盖80连接到支撑结构112上或是外筒96一端的方式保持。每个或所有端盖80可以各种方式将穿过孔洞82安装的热能量源78保持，例如通过弹簧锁或类似结构。因此，每个端盖80和热能量源78都可具有独一的槽口结构，有助于修理技工或最终用户对热能量源78进行更换。电气导线可经过孔洞82或可设于两个端盖80任意之一上，为热能量源78供电。电气导线可以仅在一端接引出，例如在紧邻加热器芯16的第一部分73处(即，更靠近后壁20)，进一步有助于修理技工或最终用户对热能量源78进行更换。例如，如图4所示，端盖80之一可具有与电气插座配合的电气插头89，有助于更换热能量源78时解除连接。

托架97可提供对热能量源78方便快捷的维护。在一实例中，托架97的一端120可与安装板93上的槽口配合，另一端122使用机械紧固件或类似物，从而使托架97与热交换器90连接。如图4所示，托架97还可包括将能量源78正向连接在热交换器90上的固定板124。组装时，可将能量源78插入热交换器90封闭端104上的孔内。托架97的一端120可装配到安装面板93的槽内。在一实例中，托架97的一端120可具有弯曲或弧形的外形，使托架97以铆接、悬臂梁的方式与安装板93连接。可向下按压托架97直至固定板124压在能量源78的端盖80上，使端盖80保持于封闭端104和固定板124之间。端盖80带有电插头89的部分可穿过固定板124上的孔洞延伸，与电气插槽结构连接。托架97可通过将另一端122与安装板93用紧固件(例如：螺钉、螺栓、螺母等)或类似物活接的方式保持到位。在一实例中，可使用一个机械紧固件。可逆向操作完成拆卸。拆卸时，托架97可至少部分地由热交换移开，以便能够对能量源78进行更换。松开或拆除紧固件时，端部122可与热交换器90分离。在其他实例中，托架97的端部120可保持与安装板93的枢轴连接，或是可完全由其拆下。采用这种结构，可使用较少的拆卸工作和较少的紧固件迅速方便地更换能量源78，例如仅拆下进气岐管63和一个托架97，而相关的热交换器90不需要拆卸。

热交换器90的一端提供有安装片92，用来将热交换器90固定在后安装面板54上的对应的孔洞82中。后面板54上提供3个大体相同的孔洞82，分别接收三个热交换器90中的一个，当然可以考虑不同数量的热交换器。每个孔洞82可包括一个或多个凹陷88，与每个热交换器90上提供的安装片92的数量大体对应。在图中所示的实例中，每个热交换器90都具有3个大体上平均间隔的安装片92，每个孔洞82具有3个对应的凹陷。每个安装片92可与热交换器90的安装板93偏离一段距离。每个安装片92可具有与安装板93连接的一端，并具有与安装板93脱离或不受其限制的另一端。

在一实例中，为了将热交换器90与后面板54连接，将热交换器90插入孔洞82，每个安装片92插入对应的凹陷88。接着，可沿箭头T的方向转动热交换器90，形成扭锁结构，这样后面板54的一部分就被固定于各个安装片92(即，通过其自由端)与安装板93之间的偏移空间中。托架97可作为把手使用，帮助扭转。此外，或可选地，各个热交换器90可包括各种结构以便在后面板54内正向保持。在一实例中，各个热交换器90的安装板可包括一个或多个孔洞95用来通过机械紧固件(即：螺钉、铆钉或其他紧固件)进一步将热交换器90连接到后面板54。在另一实例中，安装板93可包括一防止转动的止动件114，例如凸起或类似物，从而抑制热交换器90移除时的转动，除非止动件114被压下。如此，能量源78可与热交换器90连接(即：通过托架97)，这样可将热交换器90作为一个模块单位从加热器10拆下，既便于能量源78的更换，也便于制造。

热交换器90的长度可大体上短于加热器芯16的前、后面板53、54之间的间距，这样在热交换器90的自由端与前安装面板52之间形成一间隙。在一实例中，热交换器90的长度大体上至少与第一部分73的长度相当，这样热交换器90穿过分隔壁81至少部分地延伸到第二部分75之中。在一实例中，内筒94可穿过分隔壁81至少部分地延伸到第二部分中。此外，或可选地，可提供分隔板(图中未视)将加热器芯16的内部分隔开，使每个热交换器90都处于独立的腔室中。

此外，或可选地，热交换器还可包括在内筒94与外筒96之间延伸并将二者连接的定位连接件102。例如，如图2-3所示，定位连接件102可以紧合设置于外筒96内，例如摩擦配合或过盈配合。定位连接件102的另一部分可与相对较小直径的内筒94的一端连接，形成在内筒94和外筒96之间延伸并将二者连接的支撑结构。此外，或可选地，定位连接件102的开放部可提供对能量源78的附加支撑。此外，或可选地，定位连接件102可用来引导流经热交换器90的气流，例如使流经热交换器90的空气产生旋涡运动。例如，如图所示，定位连接件102可包括多个翅片以引导气流。部分或所有的翅片还可连接到相对较小直径的内筒94的一端。

如果热交换器90由铜制材料构成，可将铜在一定温度下进行预处理足够长的时间使铜材软化并使铜材表面部分变黑。在一示例性实施例中，热交换器90可由厚度为0.0216英寸、含氧量为0.028％重百分比的铜片制成。热交换器90可在环境条件下在炉上大约华氏850度加热若干小时。对热交换器90的内筒94和外筒96进行干刷，除去松散的黑色物质。热交换器90在大约华氏850至875度之间加热2小时得到良好的结果，之后对热交换器90进行干刷，然后进一步在华氏425度加热1小时。据信加热交换器90在华氏875度下加热3小时然后在干刷除去松散的颗粒后得到同样理想的结果。除去松散颗粒会防止这些颗粒在加热器10初次工作时被吹出出气口32。通过对铜的预处理，提高了热交换器90的吸附性和辐射能力，并使内筒和/或外筒94、96的筒壁粗糙，增加了湍流，从而提高加热器10的热效率。可选地，前述的铜材质和热处理可仅应用于内筒94。同样，部分或全部的铜材都可以不进行预处理。

若热交换器90由铝制材料构成，可通过阳极氧化对铝进行预处理。在阳极氧化过程中，氧化铝透明膜覆于铝表面之上。为了用于加热器10、热交换器90的内筒94采用电解法变为暗色以提高材料的热辐射属性，即吸附性和辐射能力。可理解，外筒96也可采用电解法上色。当然，筒体94、96(或附加元件)或其之一可由各种其他材料制造，例如各种金属(例如：钢)、陶瓷等可以或不可以预处理的材料。

加热器芯16内的分隔壁81可包括至少一个贯穿的开孔，例如多个贯穿的孔洞83。每个孔洞83都可与热交换器90的一部分配合，例如将其收纳，从而第一和第二部分73、75之间能够通过热交换器90连通。在一实例中，如图6所示，热交换器90可与分隔壁81于孔洞83处连接，这样驱使流经加热器芯16的空气在经出气口32排出之前通过热交换器90。举例来说，内筒94的一部分，例如一个端部，可与分隔壁81于孔洞83处连接，并可由孔洞83至少部分地穿过分隔壁81。内筒94可以可拆卸地或不可拆卸地以各种方式与分隔壁81连接，包括坚固件、粘接剂、焊接等等，以及/或者以紧密配合的方式连接，例如磨擦配合或过盈配合。

在一实例中，如图2所示，分隔壁81可迫使空气流经加热器芯16，穿过热交换器90。加热器芯16形成增压，迫使空气由此穿过热交换器90，流经热交换器90的内筒94中的能量源78。例如，冷空气首先被吸入第一部分73，经过热交换器90时被加热，并通过第二部分75由出气口32排出。第一部分73可以是一个公共输入增压装置，将输入的空气送入各个热交换器90，第二部分75可以是独立的公共输出增压装置，接收由各个热交换器90输出的空气。在一实例中，如前文所述，加热器芯16可包括3个热交换器90，各自包括至少一个热能量源78(例如：每个大约500瓦特)。如图6所示，分隔壁81中的每个孔洞83大体上与后面板54上的孔洞82对应，这样各个热交换器90都可以大体在外壳的前、后面18、20之间的水平方向延伸设置。例如，内筒94的一部分可进入对应的孔洞83中，并且可以与其可拆卸地或不可拆卸地连接。此外，或可选地，内筒94可包括保持结构91(见图5)，例如一环形圈或类似物，可使内筒保持于孔洞83内。

此外，或可选地，可紧邻外壳12的前壁18和前安装面板52出气口32之下安装一辅助热能量源，例如红外发射器(图中未示)。该辅助热能量源可提升经出气口32由加热器10流出的空气的温度。此外，由辅助能量源产生的辐射可由铜反射罩60反射，提供透过出气口32上之上的格栅34看去令人舒适的温暖光亮。应该理解反射罩60也可以由预处理过的铜或铝制成，但透过格栅34的发光效果会较差。在加热器10的一个实施例中，辅助能量源可以是250瓦特或其他瓦特数的石英加热管。

因此，如图2所示，本设计方案可形成一空气通路，确定空气在加热器10内的运动路径。例如，空气通道可包括以下所述的一部分或全部：由进气口30进入，到达进气腔62并由空气通道116(或其他孔洞)经过孔洞82进入加热器芯16的第一部分73，沿着热交换器90的外筒96的长度方向，穿过中间腔100，穿过内筒94，沿着热能量源78的长度方向，进入加热器芯16的第二部分75，并由出气口32流出。

在一示例性操作中，只要温度计监控的环境温度降至预定的最低值以下，可调温度控制器50就会打开能量源78(以及辅助加热器，如有)。同时也会向风扇66供电，启动风扇。如果提供了温度开关67，风扇66的启动会被延迟到加热器芯16的温度升到选定的温度。这样启动时由加热器10流出的已经是热空气。

加电后，能量源78发射出的热射线被热交换器90吸收并重新发射。风扇66的启动将致使循环空气流经加热器10。循环空气首先由进气口30被驱入进气腔62。如图2所示，风扇66提供的空气流经后面板54的孔洞82，环绕热交换器90，并进入加热器芯16的第一部分73。尽管图中未示，可以理解风扇66可直接安装在孔82之上，这样风扇66输出的空气可直接进入孔82。分隔壁81抑制(例如防止)空气进入第二部分75并迫使空气经过内、外筒94、96之间的缝隙99进入各个热交换器90，引导空气经过外筒96和内筒94之间形成的中间腔100进入一条蛇形的、迂回的“S”形通道(由截面看去)。

随着空气流经中间腔100，空气被能量源78发射的能量和在进入热交换器最深处直接流经能量源78之前被热交换器90的某些部分再发射的能量(即：筒体94、96)加热。然后加热空气由热交换器90流出并直接流入加热器芯16的第二部分75，然后被引出出气口32。上述热交换器90的内、外筒94、96可各自朝向沿着与进气口30到出气口32对齐的方向的纵轴方向设置。例如，纵轴可在具有进气口30的后壁20和具有出气口32的前壁18之间并垂直于与后壁20和前壁18对正的水平方向上延伸。纵轴可沿箭头F的方向延伸。

尽管存在蛇形通道，经过加热器10的气流通道基本还是大体上平行于一条轴线，该轴线垂直于具有进气口30和出气口32的侧壁并在位于二者之间的方向上延伸，这样会减少进气口30和出气口32之间的压力降，例如使压力降最小化，从而可以进一步增加加热器10的热效率。例如，常规加热器可使用三次或更多的气流方向的改变，每次改变都会导致相应的压力降。在本例中，气流在蛇形通道中穿过热交换器90的方向改变次数被减少到两个。事实上，空气通道的流向(即：沿箭头F的方向)可包括穿过热交换器90的蛇形通道。在一实例中，空气通道可基本上平行于纵轴(即：箭头F的方向)和热交换器90地穿过加热器10。此外，或可选地，热能量源78可以沿大体上平行于上述纵轴的轴线(即：同时沿箭头F的方向)安装在加热器芯16内。

例如，将热交换器90朝向平行于进气口30与出气口32之间的方向F设置可以将受热空气的“U”形转弯次数减少到只有两次(即：通过蛇形的“S”形通道)。这样，上述加热器10可较常规加热器的效率更高。而且，加热器10还可通过释放更多的热量到空气中以提高整体效率，使外壳12和柜体保持相对较冷。此外，或可选地，部分来自风扇66的气流可经过开孔106并直接进入气套57，进一步使外壳12和柜体保持相对冷却。此外，或可选地，以上描述的加热器10还可通过将能量源78非常邻近出气口32设置，使能量源78加热的空气直接流过第二部分75并由出气口32流出，之间只有极少的中间结构，从而进一步提高整体效率。

如上所述的单一的加热器10可有效地加热800平方英尺甚至更大的面积，并且能够安全地使流经装置的空气温度增加大约华氏120度。据信加热器10的热效率受到对铜制热交换器90的预处理的影响。在以上描述的实施例中，据信加热器10的热效率高于铜制筒体未经预处理的小型加热器。并且据信这一改进使相同的电能产生更多的热量。其他热效率的提高来自高温限定开关关闭加热器芯16时由加热器芯16抽取的残热和空气在热交换器90中经过的通道可增加空气在加热器芯16中的驻留时间。显然，前文中讨论的其他设计特征也有助于提高该小型加热器的热效率。

以上参考示例性实施例对本发明进行了详细说明。阅读并理解本说明书可对本发明进行修饰和变化。已经将本发明一个或多个方面纳入的示例性实施例包括了所有这些修饰和变化，都属于后附权利要求的范围之内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种加热器，其包括：

外壳，包括进气口和出气口；

所述外壳内的加热器芯，其与所述进气口和出气口连通；

与所述进气口和出气口连通的风扇，其用于驱使空气流经上述加热器芯；

所述加热器芯包括热能量源和热交换器，该热交换器包括内管和外管，内管紧靠并环绕上述热能量源设置，外管环绕该内管设置，在内管和外管之间形成中间腔；和

所述热交换器的内管和外管沿纵轴朝向设置，并在所述外壳上设置的所述进气口和出气口的侧壁之间延伸。

2.如权利要求1所述的加热器，其进一步包括沿所述纵轴贯穿加热器延伸的空气通道，并且所述热能量源沿着一条与所述纵轴平行的轴线安装于所述加热器芯内。

3.如权利要求1所述的加热器，其中所述的内管与外管一般是同心设置。

4.如权利要求1所述的加热器，其中所述的热能量源是红外发射器。

5.如权利要求1所述的加热器，其进一步包括将所述加热器芯分隔为邻近所述进气口的第一部分和邻近所述出气口的第二部分的分隔壁，该分隔壁抑制所述进气口与所述出气口之间的流体连通。

6.如权利要求5所述的加热器，其中所述的分隔壁设有一贯穿的开孔，并且所述热交换器与该开孔流体连通，迫使由所述第一部分经过所述加热器芯流向所述第二部分运动的空气经过所述热交换器。

7.如权利要求1所述的加热器，其进一步包括至少在所述外壳和所述加热器芯之间延伸的气套，该气套与所述进气口和出气口流体连通，提供流经该气套的冷却气流。

8.如权利要求1所述的加热器，其中所述的热交换器包括与所述外管连接的安装板，该安装板与所述加热器可拆卸地连接，使所述热能量源可以拆卸。

9.如权利要求8所述的加热器，其中所述的热交换器通过扭锁机构与所述加热器连接。

10.如权利要求8所述的加热器，其中所述的热交换器包括将所述能量源正向连接到所述热交换器的托架，该托架至少可部分地从所述热交换器上移动，以便能够对所述热能量源进行更换。

11.如权利要求1所述的加热器，其中所述的热交换器还包括在所述内管和外管之间延伸并将其连接的定位连接件。

12.一种加热器，其包括：

外壳，包括进气口和出气口；

所述外壳内的加热器芯，与所述进气口和出气口连通；

与所述进气口和出气口连通的风扇，用于驱使空气流经所述加热器芯；

所述加热器芯包括热能量源和热交换器，该热交换器设置于所述加热器芯内并沿纵轴方向设置，并在所述外壳上设置的所述进气口和出气口的侧壁之间延伸，该热交换器包括环绕所述热能量源设置的内管和环绕该内管设置的外管；和

确定由所述进气口进入、经过所述热交换器并由所述出气口流出的空气流动路径的空气通道，该空气通道穿过所述加热器，沿着与所述纵轴大体上平行的方向延伸。

13.如权利要求12所述的加热器，其中所述的空气通道沿着所述热交换器的外管延伸，然后穿过所述内管和外管之间中间腔，然后穿过所述内管，并沿着红外能量源的长度方向延伸，最后由所述出气口排出。

14.如权利要求12所述的加热器，其中所述的空气通道包括穿过热交换器的蛇形通道。

15.如权利要求12所述的加热器，还包括将所述加热器芯分隔为邻近所述进气口的第一部分和邻近所述出气口的第二部分的分隔壁，该分隔壁抑制所述进气口与所述出气口之间的空气流通，该分隔壁还包括贯穿的开孔，该开孔和热交换器流体连通，追使加热器芯中运动的空气穿过热交换器。

16.如权利要求12所述的加热器，还包括至少部分在外壳与加热器芯之间延伸的气套，该气套与所述进气口和出气口连通，提供流经该气套的冷却气流。

17.一种加热器，其包括：

外壳，包括进气口和出气口；

所述外壳内的加热器芯，与所述进气口和出气口连通；

将所述加热器芯分隔为邻近所述进气口的第一部分和邻近所述出气口的第二部分的分隔壁，该分隔壁抑制所述进气口与所述出气口之间的空气流通，该分隔壁还包括贯穿该分隔壁的开孔；

与所述进气口和出气口连通的风扇，用于驱使空气流经所述加热器芯；

所述加热器芯包括热能量源和热交换器，该热交换器设置于所述加热器芯内并包括环绕所述至少一个热能量源设置的内管和环绕该内管设置的外管；

其中所述的热交换器与所述开孔流体连通，迫使由所述第一部分向第二部分运动的空气在流经所述开孔排出之前流过所述热交换器并于其后流经出气口。

18.如权利要求17所述的加热器，其中所述的内管在所述开孔周围与所述分隔壁连接。

19.如权利要求17所述的加热器，其中所述的热交换器设置于所述加热器芯内，并沿纵轴在所述设置有进气口和出气口的外壳侧壁之间延伸。

20.如权利要求17所述的加热器，其进一步包括至少部分地在所述外壳和所述加热器芯之间延伸的气套，该气套与所述进气口与出气口流体连通，提供流经该气套的冷却气流。

21.如权利要求1所述的加热器，其中所述的内管和外管至少其一包括一筒体。

22.如权利要求21所述的加热器，其中所述的至少其一包括所述筒体的内管和外管进一步包括一环形截面的几何形状。

23.如权利要求21所述的加热器，其中所述的内管包括一筒体，所述外管包括一筒体。

24.如权利要求12所述的加热器，其中所述的内管和外管至少其一包括一筒体。

25.如权利要求17所述的加热器，其中所述的内管和外管至少其一包括一筒体。

Claims (20)

1.一种加热器，其包括：

外壳，包括进气口和出气口；

所述外壳内的加热器芯，其与所述进气口和出气口连通；

与所述进气口和出气口连通的风扇，其用于驱使空气流经上述加热器芯；

所述加热器芯包括热能量源和热交换器，该热交换器包括内筒和外筒，内筒紧靠并环绕上述热能量源设置，外筒环绕该内筒设置，在内筒和外筒之间形成中间腔；和

所述热交换器的内筒和外筒沿纵轴朝向设置，并在所述外壳上设置的所述进气口和出气口的侧壁之间延伸。

2.如权利要求1所述的加热器，其进一步包括沿所述纵轴贯穿加热器延伸的空气通道，并且所述热能量源沿着一条与所述纵轴平行的轴线安装于所述加热器芯内。

3.如权利要求1所述的加热器，其中所述的内筒与外筒一般是同心设置。

4.如权利要求1所述的加热器，其中所述的热能量源是红外发射器。

5.如权利要求1所述的加热器，其进一步包括将所述加热器芯分隔为邻近所述进气口的第一部分和邻近所述出气口的第二部分的分隔壁，该分隔壁抑制所述进气口与所述出气口之间的流体连通。

6.如权利要求5所述的加热器，其中所述的分隔壁设有一贯穿的开孔，并且所述热交换器与该开孔流体连通，迫使由所述第一部分经过所述加热器芯流向所述第二部分运动的空气经过所述热交换器。

7.如权利要求1所述的加热器，其进一步包括至少在所述外壳和所述加热器芯之间延伸的气套，该气套与所述进气口和出气口流体连通，提供流经该气套的冷却气流。

8.如权利要求1所述的加热器，其中所述的热交换器包括与所述外筒连接的安装板，该安装板与所述加热器可拆卸地连接，使所述热能量源可以拆卸。

9.如权利要求8所述的加热器，其中所述的热交换器通过扭锁机构与所述加热器连接。

10.如权利要求8所述的加热器，其中所述的热交换器包括将所述能量源正向连接到所述热交换器的托架，该托架至少可部分地从所述热交换器上移动，以便能够对所述热能量源进行更换。

11.如权利要求1所述的加热器，其中所述的热交换器还包括在所述内筒和外筒之间延伸并将其连接的定位连接件。

12.一种加热器，其包括：

外壳，包括进气口和出气口；

所述外壳内的加热器芯，与所述进气口和出气口连通；

与所述进气口和出气口连通的风扇，用于驱使空气流经所述加热器芯；

所述加热器芯包括热能量源和热交换器，该热交换器设置于所述加热器芯内并沿纵轴方向设置，并在所述外壳上设置的所述进气口和出气口的侧壁之间延伸，该热交换器包括环绕所述热能量源设置的内筒和环绕该内筒设置的外筒；和

确定由所述进气口进入、经过所述热交换器并由所述出气口流出的空气流动路径的空气通道，该空气通道穿过所述加热器，沿着与所述纵轴大体上平行的方向延伸。

13.如权利要求12所述的加热器，其中所述的空气通道沿着所述热交换器的外筒延伸，然后穿过所述内筒和外筒之间的中间腔，然后穿过所述内筒，并沿着红外能量源的长度方向延伸，最后由所述出气口排出。

14.如权利要求12所述的加热器，其中所述的空气通道包括穿过热交换器的蛇形通道。

15.如权利要求12所述的加热器，还包括将所述加热器芯分隔为邻近所述进气口的第一部分和邻近所述出气口的第二部分的分隔壁，该分隔壁抑制所述进气口与所述出气口之间的空气流通，该分隔壁还包括贯穿的开孔，该开孔和热交换器流体连通，迫使加热器芯中运动的空气穿过热交换器。

16.如权利要求12所述的加热器，还包括至少部分在外壳与加热器芯之间延伸的气套，该气套与所述进气口和出气口连通，提供流经该气套的冷却气流。

17.一种加热器，其包括：

外壳，包括进气口和出气口；

所述外壳内的加热器芯，与所述进气口和出气口连通；

将所述加热器芯分隔为邻近所述进气口的第一部分和邻近所述出气口的第二部分的分隔壁，该分隔壁抑制所述进气口与所述出气口之间的空气流通，该分隔壁还包括贯穿该分隔壁的开孔；

与所述进气口和出气口连通的风扇，用于驱使空气流经所述加热器芯；

所述加热器芯包括热能量源和热交换器，该热交换器设置于所述加热器芯内并包括环绕所述至少一个热能量源设置的内筒和环绕该内筒设置的外筒；

其中所述的热交换器与所述开孔流体连通，迫使由所述第一部分向第二部分运动的空气在流经所述开孔排出之前流过所述热交换器并于其后流经出气口。

18.如权利要求17所述的加热器，其中所述的内筒在所述开孔周围与所述分隔壁连接。

19.如权利要求17所述的加热器，其中所述的热交换器设置于所述加热器芯内，并沿纵轴在所述设置有进气口和出气口的外壳侧壁之间延伸。

20.如权利要求17所述的加热器，其进一步包括至少部分地在所述外壳和所述加热器芯之间延伸的气套，该气套与所述进气口与出气口流体连通，提供流经该气套的冷却气流。

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