CN103379678B - 开路线圈电阻加热器的子组件、加热器及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在加热器中使用的开路线圈电阻加热器子组件具有将加热器分割成至少两个部分的支撑板。利用多个绝缘体将至少两个电阻丝线圈支撑在支撑板上。每个绝缘体构造成为电阻丝线圈的一部分提供支撑。该至少两个电阻丝线圈相对于支撑板布置成使得每个线圈的线圈功率在支撑板的顶部和底部之间以及在支撑板的整个宽度上大致均匀地分布。

Description

开路线圈电阻加热器的子组件、加热器及使用方法

技术领域

本发明涉及一种开路线圈电阻加热器的子组件、加热器及使用方法，并且特别地涉及一种多级加热器构造，由此，每级的线圈行程(coilruns)布置成为加热器提供平衡的功率布置。

背景技术

将形成用于在电阻加热中使用的螺旋线圈的单根电阻丝或者用于加热移动的空气、或者用于辐射加热、或者用于对流加热在现有技术中是众所周知的。在一类加热器中，为电阻线圈通电以加热穿过线圈的空气，随后出于加热的目的以特定的方式引导已加热的空气。利用这种加热器的一种应用为电干衣机。

开路线圈加热器的示例见于美国专利No.5,329,098、No.5,895,597、No.5,925,273、No.7,075,043和No.7,154,072中，这些美国专利全部授予田纳西州(Tennessee)库克维尔(Cookeville)市的图特酷公司(Tutco，Inc.)。此处将这些专利中的每一个的全部内容均以参引的方式结合到本文中。一类开路线圈电阻加热器是在美国专利No.7,075,043中所述的两级加热器。这类加热器的侧视图示于图1中并且由附图标记10表示。加热器10具有两个加热器元件10a和10b，最适宜地用于干衣机中。元件10a和10b经由从接线块28延伸的接线端12供电。加热器元件10a和10b由支撑板14支撑，该支撑板14又支撑通常由陶瓷材料制成且在现有技术中是众所周知的多个支撑绝缘体16。支撑绝缘体16在加热器的运行期间支撑元件10a和10b的盘绕成圈的部分并使这些盘绕成圈的部分绝缘。

加热器10包括相对的侧壁(在图1中一个示出为6)，其中，板14中的突部延伸穿过侧壁6中的缝隙20，以使得侧壁能够支撑该板。

电加热器元件10a和10b中的每一个均布置成一系列电连续的线圈，这些线圈安装在板14上、处于间隔开的基本上平行的布置中。每个加热器组件10a和10b大致相同地且相对地布置在板的两侧上。设置有每个加热器元件10a的跨接部分22a和每个加热器元件10b的跨接部分22b，其中，每个跨接将安装在板14的一侧上的每个元件的一个线圈与见于板的另一侧上的相同元件的另一线圈连结。

通过接线块28将电力供应至加热器组件。加热器元件10a和10b布置成使得从每个安装的线圈区段的端部38延伸至接线块的终端连接器部分或引线32和34是尽可能地短的。这有助于消除或减小对于支撑连接器部分的需要。为了长期运行，利用绝缘构件36局部地封围住引线32和34。该绝缘构件36可由适用于该目的的任何类型的绝缘材料形成，例如，陶瓷型的绝缘材料。该绝缘构件通常是管状的且是刚性的。

在美国专利No.7,947,932(于此以参引的方式结合到本文中)中所述的由Tutco制造的另一类加热器相对于图1中所示的加热器而言有所改进，改进之处在于加热器线圈与气流平行以使得噪音最小化，防止线圈遮蔽，并且改善从加热器线圈至气流的热传递。

在需要安装在空气通道中以加热穿过该通道流动的空气的开路线圈电加热器的用具和设备的制造、特别是干衣机的制造中，始终需要提供一种使电加热器具有多个加热级的廉价的方法，使得每级均向支撑板的每一侧提供一些热量。在具有由保持在金属板中的陶瓷绝缘体支撑的加热器线圈的开路线圈加热器的现有技术中，提供两个加热级的一种方法是将一个加热器线圈完全组装在板的一侧上并且将第二线圈组装在相对侧上，参见美国专利No.7,154,072。一旦为第一加热级通电，就仅对位于板的一侧上的空气进行加热，从而有助于形成少于用于第一加热级所需要的热分布的热分布。

用以改善热分布的另一方法是将第一级线圈确定路线成使得一部分加热器线圈处于支撑板的一侧上，而线圈的其余部分确定路线在相对侧上，参见作为一个示例的美国专利No.7,075,043。当为这些类型的加热器通电时，在第一加热级期间，将热量供应至通道的两侧。同样组装第二加热级线圈以补充第一级。由于加热元件的电线的端部必须利用专门设计的陶瓷管件或陶瓷珠所遮盖以进行电绝缘，从而防止接地或电气间隙缩小，参见作为示例的图1中的绝缘构件36。一些设计将专门设计的陶瓷用于保护加热元件电线端部，以便在将电线确定路线至接线端时，防止短路、接地、或缩短电气间隙。长期使用的完全接受的方法是提供紧邻元件线圈端部设置的各个端接点。由于功率连接必须被确定路线至多个位置，因此，这是昂贵的替代方案。而且，由于一些接线端位置会要求在极热的区域中进行功率连结，从而导致在热量作用下的快速劣化，因此，这通常是不可行的。因此，在工业中需要一种两级、开路线圈电加热器，该加热器是廉价的且具有如下布置：在第二加热级补充第一加热级的情况下，加热器的第一级加热空气通道的两侧。

在现有技术中，通常存在用于功率连接的带有螺纹的螺钉或柱头螺栓或片状件或快速连接接线端。由用于压接在电阻端部周围的片状件或快速连接接线端的扁平金属原料制成的压接式接线端是众所周知的并且当前由TYCO公司出售。在现有技术中，当需要将螺钉和带有螺纹的柱头螺栓形接线端用于动力连接时，通过焊接、压接、或压力连接将这些接线端附连至元件电线端部是惯例。

通常通过首先将元件电线端部机械地置于接线端螺钉的头部中的缝隙中并且随后将两者焊接在一起来完成焊接。通过在带有螺纹的柱头螺栓接线端的一个端部中形成管状开口，将加热元件电线端部插入到管状开口中，并且随后机械地封闭住该管以形成压接连接，从而实现将加热元件电线端部压接至带有螺纹的螺钉。最不合乎要求的连接是压力连接，在该压力连接中，电阻丝线圈端部围绕接线端螺钉或带有螺纹的柱头螺栓成环，随后被“夹置”在垫圈和螺母的组合件之间，由此随后螺母的拧紧产生电气连接。

在现有技术中，将如上所述制造的加热元件确定路线并利用附连至线圈端部的大的接线端螺钉将其组装到预定位置中。当需要标准的带有螺纹的接线端功率连接时，对于两级或其它多级加热器而言，标准的元件电线端部共用标准的接线端螺钉或柱头螺栓。当需要这类连接时，按照如上所述的多种连接方法进行，除了将两个或多个元件电线端部连接至所要求的标准接线端以外。对于焊接连接而言，将两个或多个标准元件电线端部如上所述地放置在接线端螺钉缝隙中，机械地置入，且随后进行焊接。对于压接方法而言，如上所述地将两个或多个标准的元件电线端部放置到管状开口中并被压接。对于压力连接方法而言，将两个或多个标准元件电线端部环扣在一起，随后被如上所述地“夹置”，并且完成该端接。因此，对于上述三种现有技术的端接方法来讲，多级加热器的加热器电线元件中的每一个的至少一个端部共用至少一个标准接线端螺栓。

与加热器线圈的端接相关的缺点在于，当需要用于加热器的带有螺纹的柱头螺栓或螺钉式端接时，现有技术的方法要求首先将加热元件的电线端部紧固至大而重的接线端螺钉；将线圈和接线端螺钉组件确定路线并随后紧固至线圈支撑绝缘体。如果使用压力连接方法以使得能够将加热元件线圈首先组装到加热器中并随后连接至接线端螺钉或带有螺纹的柱头螺栓，那么该过程是繁重且耗费劳动力的。此外，不同于机械连接，压力电气连接过于依赖于执行该任务的人的手工技术和注意力，并且由此在可能的情况下，通常避免使用该压力电气连接。

当在工业中要求螺纹式端接时，需要这样一种工具，用于首先确保电阻丝线圈端部之间的可靠的电气连接，并且该工具是轻型的，并且无论使用接线端螺钉还是使用带有螺纹的螺钉，该工具均易于对可稍后附连至所使用的接线端螺栓或带有螺纹的柱头螺栓的连接器进行操作。

现在参考图2-4，公开了一种现有技术的加热器子组件20。图2和3描绘了作为该子组件20的一部分的支撑板21。该支撑板21具有多个开口23，该开口23确定尺寸成保持绝缘体25。绝缘体25构造成连接至线圈27和29并支撑该线圈27和29。

加热器组件20是一种两级加热器，尽管如果需要可采用更多级别。通过这对电阻丝线圈27和29来实现两级加热，线圈27表示第一级并且线圈29代表第二级。

线圈27具有相反的接线端端部31和33，线圈29具有相反的接线端端部35和37。接线端端部31和35具有附连于其的第一类接线端39。接线端端部33和37具有附连于其的第二类接线端41。接线端41是传统的片状端部压接式接线端，由此电阻的端部被压接至接线端的一端。另一端部是如现有技术中众所周知的用于连接的扁平的构造。由于这些片状端部压接式接线端是众所周知的，因此无需进一步的说明。

现在参考图5和图7a-7c，接线端39具有压接端部43和扁平端部45。压接端部43包括一对凸缘47，缝隙49位于凸缘之间。缝隙49接收线圈电线的端部并且凸缘47被卷曲以在线圈电线端部与压接端部45之间形成紧密连接。扁平端部45具有开口51，该开口51被确定尺寸以容纳用于连接的柱头螺栓或螺钉或其它长形接线端构件。如上所述，在加热器的组装期间，接线端39可保持螺钉，一旦最终组装好加热器，螺钉就完成功率连接。在替代方案中，一旦完全组装该加热器以利用用于可靠连接的垫圈和螺母的必要组合件将其附连至特定的柱头螺栓或螺钉，就可使用该接线端39。由此，当组装该加热器时，该加热器组件的制造具有最大的能力以容置不同模式的组件。

现在参考图2-4和6，线圈27和29的布置于支撑板21的一端处产生线圈的端接区53。参考图6，示出了完整的加热器60的一端。加热器60包括支撑板21、绝缘体25、和线圈27和29、以及它们各自的接线端39和41。加热器60包括环形通道61(可使用其它形状的通道)，如在现有技术中众所周知的那样，该环形通道61利用通道中的开口和支撑板上的突部连结至支撑板。支撑板21将通道划分成两半，但是可使用其它板来形成加热器的更多部分。

加热器60支撑电源接线端63，该电源接线端63包括陶瓷套管，诸如带有螺纹的柱头螺栓67之类的长形构件从每个端部延伸出来。一个柱头螺栓67利用螺母69和垫圈71(可利用垫圈和螺母的其它组合或其它紧固件)附连至线圈27的接线端39和线圈29的接线端39。另一柱头螺栓67附连至电源。如传统上对于这些类型的加热器所做的那样，片状接线端41附连至两个其它接线端73和74。接线端73和74具有与连接至接线端41的连接相反的连接器76，以完成加热器的电路。

通过线圈的构造及端接区53的形成，线圈端部的接线端位于加热器的一端处。通过将该端部定位到空气气流的上游(在该处将环境空气引入到加热器中)，端接区位于加热器的冷却侧上，使得受热空气在接线端上的效果最小化。此外，所有接线端都处于同一位置中，这使得更易于定线布线和安装该加热器。

在图2-4和6中最佳地看到的是线圈的独特的构造。图2描绘了安装至支撑板21的侧部75的线圈(如图6的加热器的右侧所示)，图3示出了安装至支撑板21的侧部77的线圈(如图6的加热器的左侧所示)。为了易于理解，侧部75和77都具有参考标记79。

在侧部77上，可看到的是，存在两个行程的第二级线圈29和一个行程的第一级线圈27。在相对的侧部75上，存在一个完整行程的第一季线圈27、两个半行程的第一级线圈27、以及两个半行程的线圈29。该构造意味着，当使用第一级加热器时，对通过支撑板的两侧75和77的空气进行加热。同样，在两级加热期间，从两个线圈27和29对通过两侧的空气进行加热。如果每侧上的行程被认为是分成三份，那么侧部77具有三分之二的线圈29和三分之一的线圈27，而侧部75具有三分之二的线圈27和三分之一的线圈29。

图4示出了一副视图中的线圈行程，其更为清晰地描绘了板21之间的跨接部分以及板21的每侧上的线圈27和29之间的跨接部分。对于侧部77而言，线圈29使线圈部分(参见图5，以更为清晰地看到线圈的线圈部分的端部)的两个端部80端接在侧部77上，两个行程通过在跨接部分82处跨接而连结至侧部75上的通过跨接部分85连结的两个半行程。

线圈27使一个线圈端部78端接在侧部77上，一个端部在跨接部分84处跨接至侧部75至另一长行程。侧部75上的该长行程通过跨接部分88连结至同一侧上的短行程中的一个，该跨接部分88又通过另一跨接部分90连结至同一侧上的另一短行程，使得线圈的端部在侧部75上端接于端部31和接线端39处。尽管线圈27和29的自由且展开的端部可以在支撑板21的上方跨过以附连至用于线圈端部35的如在图6中所示的所需接线端，但是，线圈端部本身、即78和80通过支撑板21而分离开。

图2和3还示出了处于正弦式样或构造中的线圈27和29的行程。电阻丝线圈27和29均具有基本上平行于加热器的空气流动路径的纵向轴线。支撑线圈27和29的绝缘体25的至少一部分相对于该路径偏移。这些偏移的绝缘体25当与该路径上的绝缘体25相结合时使得至少一部分电阻丝线圈具有如在上文中所指出的申请11/987,542中所公开的正弦形状。正是该正弦形状在噪音降低、减小遮蔽问题、使振动共鸣最小化、以及更好地填充加热器的容积以使热量传递最大化方面提供了优点。尽管该正弦形状的线圈构造是优选的一种，但是也可采用诸如不具有正弦式样的笔直构造之类的其它线圈构造。

尽管视图示出了用于板21的各侧的接线端的特定布置，但是可在位于加热器通道上的接线端要求转换的情况下，对接线端39和41进行这种转换。

还应当理解，线圈的构造和端接区53的产生可与用于线圈的端部31、33、35和37的任何类型的接线端一起使用。此外，尽管示出了两级加热器，但是在不脱离用于板的各侧上的每一级的线圈的均等划分并将端接保持于加热器的冷却端部或上游端部的情况下，可采用附加的线圈。在这些类型的加热器中，支撑板21通常是金属的，但是它可移是在加热器运行期间能够提供所需强度和稳定性的任何材料、非金属材料、复合材料等。其它加热部件还可由能够在开路线圈电阻加热器的环境中起作用的任何材料制成。

在使用中，加热器可用于以已知的方式对穿过线圈的空气进行加热。此外，本发明的接线端构造使得接线端39能够在组装加热器之前或在该组装的早期阶段期间附连至线圈的一端。接线端的轻质特性避免了过去使用大螺钉时所遇到的问题。接线端39的使用使得能够易于利用螺母和垫圈来实现电源接线端处的可靠端接。

尽管现有技术的加热器提供了用以加热用于加热应用的空气或流体的适当装置，但是加热器仍需要改进，并且本发明就响应于该需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的电阻加热器，其包括具有改进的功率分布特性的电阻加热器。本发明在一方面是与如下开路线圈电阻加热器子组件相比的改善之处，该开路线圈电阻加热器子组件包括将加热器分割成至少两部分的支撑板、至少两个电阻线圈、沿限定路径安装至支撑板的多个绝缘体，由此每个绝缘体构造成为电阻丝线圈的一部分提供支撑，该至少两个电阻丝线圈在支撑板的每一侧上大致均等地分隔开，该至少两个电阻丝线圈每个都具有第一线圈端部和第二线圈端部，引线从第一线圈端部和第二线圈端部中的每一个延伸，其中，第一线圈端部和第二线圈端部中的每一个定位于支撑板的一个端部处。本发明的改进之处包括：至少两个电阻丝线圈关于支撑板布置成使得每个线圈的线圈功率在支撑板的顶部和底部之间以及在支撑板的整个宽度上大致均匀地分布。

至少两个电阻丝线圈中的每一个可具有位于一个线圈端部上的第一接线端和位于另一线圈端部上的第二接线端，该第一接线端进一步包括压接至一个线圈端部的第一端部以及扁平的第二端部，该扁平的第二端部具有开口，该开口的尺寸设计为容纳接线端的长形构件。

至少两个电阻丝线圈中的一个的各线圈端部布置在支撑板的一侧上，至少两个电阻丝线圈中的另一个具有位于支撑板的一侧上的一个线圈端部和位于支撑板的另一侧上的另一线圈端部。

至少两个电阻丝线圈中的一个可具有布置在支撑板的一侧上的线圈端部，至少两个电阻丝线圈中的另一个具有位于支撑板的一侧上的一个线圈端部和位于支撑板的另一侧上的另一线圈端部。

本发明的另一方面是一种具有作为本发明的一部分的本发明的子组件的加热器。该加热器可包括加热器通道，该加热器通道具有安装在其一端上的电源接线端。接线端端部中的至少一个是从电源接线端延伸的长形构件，其中，至少两个电阻丝线圈中的每一个具有位于一个线圈端部上的第一接线端和位于另一线圈端部上的第二接线端，第一接线端进一步包括压接至该一个线圈端部的第一端部和扁平的第二端部，该扁平的第二端部具有开口，该开口的尺寸设计为成容纳用于连接至电源的电源接线端的长形构件。

该开路电阻加热器可包括具有限定横截面的通道；由该通道支撑以将该通道分割成两个部分的支撑板；适于连接至用于为加热器供电的电源的至少两个电阻丝线圈；多个绝缘体，每个绝缘体安装至支撑板以支撑电阻丝线圈的部分；其中，至少两个电阻丝线圈在支撑板的两侧上被大致均等地分隔开；电阻丝线圈中的每一个都具有第一线圈端部和第二线圈端部，引线从第一线圈端部和第二线圈端部中的每一个延伸；其中，第一线圈端部和第二线圈端部中的每一个布置于加热器的一个端部处；并且，进一步地，其中，至少两个电阻丝相对于支撑板布置成使得每个线圈的线圈功率在加热器支撑板的顶部和底部之间以及在加热器支撑板的整个宽度上大致均匀地分布。

本发明还包括在利用开路电阻加热器加热空气的方法中的改进。改进包括利用上述的用于加热的多级开路线圈电阻加热器。子组件或加热器可具有至少两个电阻线圈，这至少两个电阻线圈包括：两个行程，这两个行程中的每一个沿支撑板的顶部表面延伸且大致延伸支撑板的长度；和四个行程，四个行程中的每一个大致沿支撑板的底部表面延伸并且大致延伸支撑板的长度的约一半；或者其中，这两个行程沿着底部表面、而至少两个电阻丝线圈中的每一个的四个行程都沿着顶部表面。用于两个行程的跨接可位于支撑板的至少两个电阻丝线圈的线圈部分进行端接所处的端部处，和/或用于四个行程的跨接位于支撑板的中间部分处。

附图说明

图1示出了现有技术的多级开路线圈电加热器。

图2示出了现有技术的电加热器的线圈和接线端的布置的一侧。

图3示出了图2的电加热器的线圈和接线端的布置的另一侧的仰视图。

图4是图2和图3中所绘的现有技术的电加热器的线圈的行程的示意图。

图5示出了从电加热器移除的线圈和它们的接线端。

图6是现有技术的电加热器的端视图，其示出了加热器通道、加热器支撑板、线圈、和线圈的接线端。

图7a-7c示出了加热器线圈的典型的接线端。

图8A是示出了用于双线圈加热器的一个线圈的加热器支撑板的两侧之间的线圈和功率分布的现有技术的示意图。

图8B是示出了用于图8A的加热器中的另一线圈的加热器支撑板的两侧之间的线圈和功率分布的现有技术的示意图。

图9A是示出了用于根据本发明的加热器的一个线圈的加热器支撑板的两侧之间的线圈和功率分布的示意图。

图9B示出了用于根据本发明的双线圈加热器的另一线圈的加热器支撑板的两侧之间的线圈和功率分布的示意图。

图10是示出了图9A和图9B的线圈C和D的加热器支撑板的一侧的立体图。

图11是图10的加热器支撑板的另一侧的立体图，其示出了线圈C和D。

图12是图10和图11的加热器支撑板的端部立体图。

图13是图11中所示的线圈布置的放大视图。

具体实施方式

本发明涉及一种安装在通道中的开路线圈多级开路线圈电加热器，其中，该多级开路线圈电加热器利用金属支撑板来保持绝缘体，该绝缘体又保持加热元件线圈的盘旋结构。对于两级加热器而言，与诸如在美国专利No.8,278,605(以参引的方式结合到本文中)中所公开的加热器之类的现有技术的加热器不同，新颖而独特的线圈布线为第一加热级提供了用以将热量提供至金属支撑板的两侧并另外以与加热器的顶部和底部以及右侧至左侧相关的对称的方式加热通道的每一侧上的空气流的能力。该独特的布线既不需要用于使加热元件电线端部绝缘的特定的陶瓷绝缘体，也不需要仔细地分离开的端接点。

第二加热级具有附加的、新颖且独特的布线，该布线再次为从顶部至底部及从右侧至左侧的对称的加热势的对称构造。所有的线圈端部均位于加热器板的一侧处，从而使得电源线的布线尽可能简单。

另外且通过利用独特的从右至左的四(4)行构造，可保持从顶部至底部及从右至左的方向上的对称性，并提供附加的线性线圈长度，由此使得能够将更多的有用空间用于较长长度的线圈行程。该更多的线性线圈空间通过提供足够大的区域来利用更大的线圈电线规格以该设计能够降低线圈电线的瓦特负载，该更大的线圈电线规格要求附加的长度以便装配在可用的布线区域中。此外，已经缩小了线圈外径，从而使得设计者能够通过在从右至左的方向上将每一行放置得更为靠近地放置在一起来设计四(4)行构造的选择方案。此外并且利用本发明的设计，电源接线端引线可位于加热器的最低温度侧处，由此使得由温度造成的消耗最小化。

本发明是对图2-8B所示的线圈设计的一种改进。尽管上文所提及的现有技术的线圈设计在加热器的顶部与底部之间具有大致相当的线圈构造，但是线圈的功率并未均匀地分布在加热器上。本发明的加热器提供了从顶部至底部及从右侧至左侧的均匀的热分布，即，功率。本发明的加热器设计还利用加热器组件的长度以使至少一部分热量位于组件的前部并且使其余部分的热量位于加热器组件的后部。

更为传统的加热器通常包括产生所有热量的一个元件或一级。然而，如果加热器旨在产生两级热量并且一个元件用于产生热量的50％左右，而另一元件产生其余的热量，人们可将较高或较低百分比的功率元件定位在气流被预加热不足的位置(比如入口侧)中。该方法可试图降低辐射热和损耗，从而使得加热器更为有效。

市场上存在试图针对特定的加热器应用容易地产生均匀的热分布的设计。然而，这些加热器将加热器区段定位如下：一个元件位于加热器的前侧或入口侧中，并且一个位于加热器的出口侧上。该设计并不沿加热器的长度产生均匀的热量。即，如果利用两个元件中的一个元件，则仅采用加热器的一个端部进行加热。

本发明的加热器利用在顶部与底部之间及在加热器的整个宽度上及沿加热器的长度具有其均匀的热分布而特别避免了该问题。

参考图8A和8B，示出了图2和图3中所示的两线圈加热器的每个线圈的线圈构造。参考图8A，可看到，线圈A的线圈长度的三分之二位于侧部51上的加热器板50的上方并且线圈A的线圈长度的三分之一位于侧部53上的加热器板的下方。这意味着功率被不均匀地分割开，2/3功率位于顶部上且1/3功率位于底部上。此外，可看到，在加热器的整个宽度上，线圈设置成：一个在左侧上行进并且另一个沿加热器的中部行进。这意味着，在加热器的整个宽度上，功率分布是不均匀的。较多的功率位于加热器的左侧上。

参考图8B，图2的加热器中的另一线圈B示出为其行程位于加热板的上方和下方。此处，三分之一的线圈行程位于侧部51上的加热器的顶部上并且三分之二的线圈行程位于侧部53上的加热器的底部上或加热器支撑板的下方。由此，功率的分割是1/3功率位于顶部上且2/3功率位于底部上。此外，由于线圈的三个行程位于加热器板50的下方并且线圈的仅一个行程位于顶部上，线圈的热分布在加热器的整个宽度上也是不均匀的。将在加热器的右侧上产生更多的热量。

本发明提供了与图8A和8B所示的线圈构造相比的改善了的线圈构造。参考图9A和9B，就线圈的行程方面示出了本发明的线圈构造。应当理解，在这些视图中并未示出绝缘体、加热器壳体、接线端等，这是因为它们已经公开在图2的现有技术设计中，该设计就处于加热器的同一侧上的线圈的实际线圈部分的端部方面而言可应用于本发明，使得避免了现有技术的加热器中所使用的电气绝缘体，可更为简单地完成线圈端部的端接。事实上，除了与图2-7c中所示且如上所述的线圈构造相比改善了线圈构造之外，所有的特征均可应用于本发明。

本发明的线圈构造还采用了两个线圈C和D。在图9A中示出了线圈C的构造，并且在图9B中示出了线圈D的构造。线圈C示出了总线圈长度的一半位于加热器支撑板50的侧部51上，而总线圈长度的另一半位于加热器支撑板50的另一侧部53上。利用该构造，可看到，将用于线圈的功率均等地分隔开，1\2位于加热器的顶部上而1\2位于底部上。当在另一边观察加热器时，也看到，线圈长度的1\2位于加热器的左侧上，而线圈长度的另一半位于加热器的右侧上，参见图9A中的线圈的端视图。同样，在加热器的整个宽度上也可均匀地分割功率。

图9B示出了同一构造。线圈D的线圈长度的1\2位于侧部51上的支撑板50的上方并且其余的一半位于侧部53上的支撑板50的下方。此外，线圈长度的1\2位于加热器的左侧上，其余的一半位于右侧上，参见图9B中的线圈的端视图。

本发明的线圈构造在加热器设计方面具有其它优点。加热器元件设计的一个典型的问题是辐射热。由于辐射热并不直接加热空气，因此它可被认为是损耗，由此降低空气加热装置的效率。这可从元件发光(glowing)方面来考虑，这对周围的部件进行加热但并不对空气进行加热。

除此之外，通常可用于定位加热元件的区域是有限的，从而使得设计人很难尝试通过利用较低瓦特密度的元件来降低辐射损耗。降低瓦特密度需要更长的电线长度并由此需要线性穿线长度。为了对这些事实做出解释，设计人已经典型地增加了元件缠绕轴(增大了线圈的直径)以考虑到更长的电线长度，由此降低了瓦特负载。尽管这些方法确实考虑到了更长的长度，它们在其它设计方面是受限的，这是由于线圈直径的增大意味着线圈在高温下的刚度较小并且由此在机械方面是较为不稳定的。该刚度和机械稳定性的降低使得线圈在加热器运行期间移动的机会增大并造成接地短路。

本发明的线圈构造克服了该问题。即，与现有技术中所使用的传统方式相反，即与增加线圈直径相反，该线圈组件缩小了元件外径。这导致了允许设计人增加可用于元件长度的线性长度(与图2和图3的3线圈构造相比，在整个宽度上且沿支撑板的长度具有4个线圈)并使用了较大直径的电线(较小规格)。即，利用现有技术的加热器设计，240伏2500瓦特的加热器会需要特定长度的19规格的电线。利用本发明的线圈构造，即，元件长度增加，它进一步使得设计者能够利用更多的电线及更大规格的电线，例如，能够使用18规格的电线而非19规格的电线。这与在先前的组件中相比提供了进一步降低瓦特负载的能力，同时由于电线规格较大，因而使得线圈构造在机械方面更为稳定。

新颖的本发明的另一优点在于这一事实，即，迫使利用使得从顶部至底部及从右侧至左侧的热分布均匀的当前方法(或现有技术的方法)的设计在支撑板的右侧或左侧上跨接该支撑板。这类跨接方法可增加接地短路的可能性。该问题通常会是这一事实的结果，即，这些现有技术的方法的生产是更为复杂的并且该方法要求非常特别地形成该元件。这一点与使用较大外径的元件相结合造成高温下的机械不稳定性，以使得该元件能够更为容易地移动，从而提高接地短路的可能性。

本发明的线圈构造利用在高温下具有较高机械稳定性、较低瓦特负载及更为均匀的热分布(包含热量“从前至后”的至少一些分布)的较小外径元件，由此降低了移动的可能性并降低了元件跨接造成接地短路的可能性。

当需要两级线圈加热器由此线圈并未提供相同加热等级时，该线圈构造也是有利的。例如，可将一个线圈设定为30％的功率并可将另一个设定为70％的功率。该加热器可在30％、70％、或100％的状态下运行，由此提供三个不同的发热等级。利用本发明的顶部与底部之间及从左侧至右侧的均匀的热分布，即使是在线圈并不完全相同的情况下，也可提供更加均匀的热分布。

图10-13示出了本发明的线圈构造的一种实施方式的立体图。图10示出了加热器子组件60的俯视图，线圈C和D中的每一个的长行程均使出为处于支撑板61的一侧上。线圈C布置在外侧上，而线圈D布置在内侧上且处于两个线圈C的内侧上。还示出了线圈C的引线63。该视图对应于图9A和9B中的顶侧51的视图。

图11示出了加热器子组件60的下侧，其中，线圈C和D形成为：它们各自的行程均延伸遍及加热板的大致一半长度。图11中还示出了线圈D的引线64。

与图2中所示的现有技术的构造相同，线圈C和D中的每一个的线圈端部均位于加热器的端部处，使得该端接是非常简单的。这通过这一事实而显著，即，引线63和64位于支撑板61的同一端部上。

图12示出了支撑板61的端部处的跨接构造的较佳的视图。线圈C在65处在支撑板61的上方跨接。尽管未示出，线圈D在图12所示的相对的端部处在支撑板61的上方跨接。

在图12中于67处示出了支撑板的同一侧上的用于线圈C的相邻的线圈部分之间的跨接。用于线圈D的相邻的线圈部分的跨接在图12中示出为69。

参考图13，以放大的方式示出了支撑板的同一侧上的用于半长度的线圈C和D的跨接。在71处示出了用于线圈C的相邻的线圈部分的跨接，并且在73处示出了用于线圈D的相邻线圈部分的跨接。

尽管将线圈在视图中示出为长行程位于加热器板的上半部上，长行程可定位在加热器板的下侧上，半长行程位于支撑板的顶部上。

同样，已经就本发明的优选实施方式公开了本发明，该优选实施方式实现了本发明的如上所述的各个及每一个目的，并且提供了一种新颖而改良的加热器及使用方法。

当然，在不脱离本发明的预期的精神和范围的情况下，所属领域技术人员可通过本发明的教示设想出多种改变、改进和变型。本发明旨在仅由所附权利要求加以限制。

Claims (11)

1.一种开路线圈电阻加热器中的子组件，所述子组件具有将所述加热器分割成至少两个部分的支撑板、至少两个电阻丝线圈、沿限定的路径安装至所述支撑板的多个绝缘体，每个所述绝缘体构造成为所述电阻丝线圈的一部分提供支撑，所述至少两个电阻丝线圈在所述支撑板的各侧上大致均等地分隔开，所述至少两个电阻丝线圈每个都具有第一线圈端部和第二线圈端部，引线从所述第一线圈端部和所述第二线圈端部中的每一个延伸，其中，所述第一线圈端部和所述第二线圈端部中的每一个定位于所述支撑板的一个端部处，其特征在于，所述至少两个电阻丝线圈关于所述支撑板布置成使得：每个线圈的总线圈长度的一半位于所述支撑板的顶部表面上，另一半位于所述支撑板的底部表面上；并且从所述加热器的端侧观察，每个线圈的总线圈长度的一半位于所述加热器的左侧，另一半位于所述加热器的右侧。

2.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述至少两个电阻丝线圈中的每一个在一个线圈端部上具有第一接线端并且在另一线圈端部上具有第二接线端，所述第一接线端进一步包括压接至所述一个线圈端部的第一端部及扁平的第二端部，所述扁平的第二端部具有开口，所述开口的尺寸设计为容纳接线端的长形构件。

3.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述至少两个电阻丝线圈中的一个的各线圈端部布置在所述支撑板的一侧上，所述至少两个电阻丝线圈中的另一个具有位于所述支撑板的一侧上的一个线圈端部和位于所述支撑板的另一侧上的另一线圈端部。

4.根据权利要求2所述的子组件，其中，所述至少两个电阻丝线圈中的一个的各线圈端部布置在所述支撑板的一侧上，所述至少两个电阻丝线圈中的另一个具有位于所述支撑板的一侧上的一个线圈端部和位于所述支撑板的另一侧上的另一线圈端部。

5.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述至少两个电阻丝线圈中的每一个具有：

a)两个行程，所述两个行程中的每一个沿所述支撑板的顶部表面延伸并且大致延伸所述支撑板的长度；以及

b)四个行程，所述四个行程中的每一个大致沿所述支撑板的底部表面延伸并且大致延伸所述支撑板的长度的约一半；或者

其中，所述两个行程沿着所述底部表面、而所述至少两个电阻丝线圈中的每一个的四个行程都沿着所述顶部表面。

6.根据权利要求5所述的子组件，其中，用于所述两个行程的跨接位于所述支撑板的所述至少两个电阻丝线圈的线圈部分进行端接所处的端部处，和/或用于所述四个行程的跨接位于所述支撑板的中间部分处。

7.一种加热器，所述加热器具有子组件，所述子组件具有将所述加热器分割成至少两部分的支撑板、至少两个电阻丝线圈、沿限定的路径安装至所述支撑板的多个绝缘体，每个所述绝缘体构造成为所述电阻丝线圈的一部分提供支撑，其中，所述支撑板安装至加热器通道，所述加热器通道环绕所述至少两个电阻丝线圈以形成用于待由所述至少两个电阻丝线圈加热的空气的流动的通路，其特征在于，所述子组件是根据权利要求1所述的子组件。

8.根据权利要求7所述的加热器，其中，所述加热器通道具有安装在所述加热器通道的一个端部上的电源接线端并且所述接线端的端部中的至少一个是从所述电源接线端延伸的长形构件，其中，所述至少两个电阻丝线圈中的每一个具有位于一个线圈端部上的第一接线端和位于另一线圈端部上的第二接线端，所述第一接线端进一步包括压接至所述一个线圈端部的第一端部和扁平的第二端部，所述扁平的第二端部具有开口，所述开口的尺寸设计为容纳用于连接至电源的所述电源接线端的长形构件。

9.根据权利要求7所述的加热器，其中，所述至少两个电阻丝线圈中的每一个具有：

a)两个行程，所述两个行程中的每一个沿所述支撑板的顶部表面延伸并且大致延伸所述支撑板的长度；以及

b)四个行程，所述四个行程中的每一个大致沿所述支撑板的底部表面延伸并且大致延伸所述支撑板的长度的约一半；或者

其中，所述两个行程沿着所述底部表面并且所述至少两个电阻丝线圈中的每一个的四个行程都沿着所述顶部表面。

10.根据权利要求9所述的加热器，其中，用于所述两个行程的跨接位于所述支撑板的所述至少两个电阻丝线圈的线圈部分进行端接所处的端部处，和/或用于所述四个行程的跨接位于所述支撑板的中间部分处。

11.一种加热空气的方法，其特征在于，利用根据权利要求7所述的加热器。