CN1906973A - 热空气加热器 - Google Patents

Abstract

在热空气加热器中，加热线3a和3b缠绕绝缘耐火衬底，使得流过加热线3a和3b的电流以相反方向流动，以抵消由加热线3a和3b产生的电磁波，从而减少从热空气加热器发射的电磁波。

Description

热空气加热器

技术领域

本发明涉及热空气加热器，例如吹风机、台式热空气加热器等。

背景技术

公知的热空气加热器具有加热元件例如缠绕绝缘耐火的衬底例如云母板的镍铬电热丝。

还已知热空气加热器，其中成型碳额外地附着到热空气喷嘴从而增加由该成型碳产生的远红外线效果(例如，日本实用新型登记公开No.3011964)。

电磁波通常按照最长波长到最短波长(也就是最低频率到最高频率)的顺序划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。并且波长越短，光子能越大。当可见光或紫外线照射物质时，这些电磁波引起化学反应并损坏该物质。强烈的紫外线、X射线和γ射线对生命体有不利影响。波长长于红外线的电磁波通常不引起化学反应，但是在高强度时加热物质。没有确认具有长于红外线的波长的电磁波(无线电波)是否影响人体，但是最近在很多国家进行了关于一些类型的无线电波对于人体的影响的研究，例如，瑞典，在具有2到2000Hz的波长的无线电波位于距离人体50cm处的情况下，限定电场最大为0.025KV/m和限制磁场最大为2.5mG(SWEDISH BOARD FORTECHNICAL ACCREDITATION GUIDELINE：MPR2)传统的吹风机被认为在50cm距离处产生大约70mG的磁场。进一步地，报导电磁波曾经引起电气装置例如半导体、起搏器等的故障。

具有附着到热空气喷嘴的成型碳的热空气加热器的缺点在于成型碳昂贵并增加了加热器的价格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减少某种类型的电磁波的发射的热空气加热器。

本发明的另一个目的是提供一种以低成本增强红外辐射效率的热空气加热器。

为了实现第一个目的，本发明的热空气加热器包括绝缘耐火衬底和缠绕在其周围的加热线，其中并联或串联连接在电源线的输入线和输出线之间的多条线以这样的方式缠绕绝缘耐火衬底，使得电流以相反方向流过加热线，从而加热线产生的电磁波彼此抵消。

本发明的热空气加热器可以以这样的方式进行配置：第一加热线和第二加热线并联连接在该电源线的输入线和输出线之间，并且以相同的方向绕绝缘耐火衬底交替地缠绕，其中第一和第二加热线的相邻线圈具有相同或基本相似的绕组直径，以这样的方式，电流以相反方向流过第一和第二加热线，从而加热线产生的电磁波彼此抵消。

为了实现第二个目的，本发明的热空气加热器的特征在于包括布置在加热线下游的陶瓷蜂窝结构。

优选地，该陶瓷蜂窝结构具有包含炭粉的涂层并且涂覆的陶瓷蜂窝结构在整个红外波长区域具有0.8或更高的发射率。

更优选地，涂覆的陶瓷蜂窝结构在整个红外波长区域具有0.9或更高的发射率。

优选地，包含炭粉的涂层为浸渍涂层。

优选地，该陶瓷蜂窝结构布置在加热线附近。

优选地，该陶瓷蜂窝结构以玻碳进行涂覆。该玻碳涂层最好通过用玻碳前体树脂浸渍陶瓷蜂窝结构，然后在非氧化性环境中进行煅烧而形成。

根据本发明的热空气加热器，通过使电流以相反方向流过邻近的加热线来削弱电磁波。

进一步地，可以通过在加热线下游布置陶瓷蜂窝结构来提高红外辐射效率。

附图说明

图1为本发明的热空气加热器的第一实施例的剖视图。

图2为描述根据第一实施例的缠绕加热线的方法的概念图。

图3为描述根据第二实施例的缠绕加热线的方法的概念图。

图4为描述根据第三实施例的缠绕加热线的方法的局部剖开的等比例投影图。

图5为描述该第三实施例的修改的示意图。

图6为描述根据第四实施例的缠绕加热线的方法的示意图。

具体实施方式

下面参考图1到图6描述根据本发明的热空气加热器的实施例。以下描述的实施例说明了吹风机的实例。在所有附图中相同数字代表相同的元件。

首先描述根据本发明的热空气干燥器的第一实施例。如图1所示，该热空气干燥器1包括缠有加热线3的绝缘耐火支架2。沿着热空气从热空气干燥器1流过的方向或相反方向缠绕加热线3以形成线圈。

绝缘耐火支架2可以由云母片、陶瓷片或类似制成。图1中所示的绝缘耐火支架2由交叉的板状体制成。加热线3可以由螺旋的镍铬合金或类似构成。在图1中，数字4代表风扇电机，而数字5代表风扇。

该加热线3包括，如图2中示意性地示出的，两条金属线，即并联连接在电源线的输入线6和输出线7之间的第一加热线3a和第二加热线3b。注意为了方便，加热线以纯实线而不是线圈形状进行显示。

第一加热线3a的输入线6从绝缘耐火支架2的后端向着其前端侧绕，并连接到位于绝缘耐火支架前端的输出线7。

相反，第二加热线3b与绝缘耐火支架前端的输入线连接，从前端向后端缠绕，并连接到位于绝缘耐火支架2后端的输出线7

第一加热线3a和第二加热线3b以理想的间隔缠绕，这样它们可交替地排列。加热线3a和3b都以相同的方向缠绕。此外，如图1所示，相邻的第一加热线3a和第二加热线3b以相同的直径绕绝缘耐火支架2缠绕。

在如上所述的相邻第一加热线3a和第二加热线3b中流动的电流彼此方向相反。注意该热空气加热器的电源通常为交流电源。这样，在相邻加热线中流动的电流具有相反的相位，并且在给定时间段中流动的电流具有相反的方向。

当在相邻的第一加热线3a中流动的电流与在第二加热线3b中流动的电流方向相反时，磁力线和电力线被抵消。这种现象是由电场和磁场的相位倒置导致的。

接下来，参考图3中所示的示意图，说明根据本发明的第二实施例的热空气加热器。

和第一实施例一样，第二实施例的热空气加热器包括并联连接在输入线6和输出线7之间的第一加热线3a和第二电气加热线3b。

根据第二实施例，第一加热线3a和第二加热线3b缠绕绝缘耐火衬底(未显示)，该第二加热线3b在第一加热线3a的线圈内进行缠绕。第一加热线3a和第二加热线3b以相反方向缠绕。第一加热线3a和第二加热线3b彼此平行的沿着热空气流的方向缠绕，从前面观察形成了同心圆。

第一加热线3a和第二加热线3b每个以规定的间隔缠绕绝缘耐火衬底(未显示)，彼此尽可能地靠近。

在第二实施例中，第一加热线3a和第二加热线3b可在绝缘耐火衬底的前端或后端连接到输入线6(或输出线7)。

在具有以上结构的第二实施例中，和在第一实施例中一样，流过第一加热线3a和第二加热线3b的电流方向彼此相反，从而能够减少电磁波。

虽然第二实施例被描述为使用两条加热线，本领域技术人员会理解也可以改为采用四条或更多的偶数条加热线来代替。加热线的数目也可以为三或更大的奇数，在这种情况下，通过将阻抗应用于设计的加热线，从而限制了电流量，或通过其他手段，可使得由加热线产生的电磁波彼此抵消。

图4为描述第三实施例的局部剖视透视图。在第三实施例中，单个加热线3串联连接在输入线6和输出线7之间。加热线3被缠绕成同心圆柱状的形式。加热线3缠绕内部的绝缘耐火衬底2a，在端部向后折回，然后以相反方向缠绕外部的绝缘耐火衬底2b。

如图5中示意性地显示，在内侧和外侧上的加热线3可以使用绝缘耐火衬底2b作为绝缘层，交叉缠绕来提供并行的连接。因此，这里“电流向相反方向流动”的情况并不必然意味电流的所有方向分量彼此相反，而意味着只是它们中的一些相反。例如，在图5中，内部加热线3a中的电流的方向分量(3ax，3ay)和外部加热线3b中的电流的方向分量(3bx，3by)具有相反的分量3ay和3by，由此可以实现减弱电磁波。

图6为描述第四实施例的示意图，在第四实施例中，加热线3a沿第一缠绕方向缠绕，而加热线3b沿与第一缠绕方向相反的第二缠绕方向缠绕，两加热线相邻地安置并由绝缘耐火衬底2支撑。在所描述的实例中，加热线3a和加热线3b由一条加热线构成并串联连接在输入线6和输出线7之间，并且这样的加热线的缠绕方向在加热线3a和加热线3b之间是相反的。虽然没有描述到，加热线3a和加热线3b可以并联连接。

进一步地，如图1所示，本发明的热空气加热器可以具有安装在外壳10中的圆柱陶瓷蜂窝结构。该陶瓷蜂窝结构9布置到来自加热线3的热空气流的下游，并且具有多个沿着空气流的方向形成的六边形的孔。

陶瓷蜂窝结构9可以由SiC、SiO₂、B₄C、ALN、AL₂O₃、MgO和类似已知陶瓷材料制成；从生产成本来看，使用堇青石(cordilite)是有利的。

通常已知加热的材料发射的辐射能与其绝对温度的四次方根成比。这样，辐射能根据表面状态改变。发射率越高，辐射能越大。当辐射能逼近最大值，加热元件的发射率就更接近1，因为理想黑体的发射率为1。

因此以这些以上材料构造的陶瓷蜂窝结构9，通常具有0.8到0.9的红外辐射发射率。然而，根据红外辐射的波长其可以降为0.7或更低。

碳粉在整个波长范围内具有高发射率。利用这个性能，包含碳粉的涂层可以应用于陶瓷蜂窝结构9，以在整个红外波长范围内提供优选为0.8或更高、更优选为0.9或更高的发射率。

通过在树脂粘合剂中混合和分散碳粉，使用喷雾器、刷子等将获取的混合物涂覆到该陶瓷蜂窝结构9，或通过如浸渍方法等用该混合物浸渍该蜂窝结构；以及随后通过干燥其上涂覆有混合物的该结构，可以制备这种包含碳粉的涂层。可用的碳粉包括，除了例如石墨的结晶物质之外的非结晶物质例如玻碳。该涂层还可以只涂覆到一侧，例如陶瓷蜂窝结构9的热空气出口侧。

更具体地说，通过例如，利用搅拌5到30份重量的碳粉和100份重量的室温设置的无机/有机混合粘合剂(例如基于磷酸盐的和基于多羟基苯的粘合剂：EMULSION TECHNOLOGY CO.，LTD.)进行混合，将获得的混合物涂覆于该结构或将该结构浸渍在混合物中，并风干，能够制备该涂层。

碳粉的平均粒子直径优选为大约1到50微米，更优选地为大约1到30微米，最优选地为1到5微米。粒子越小，涂层可以越均匀地涂覆于或浸渍在陶瓷表面。

可选择地，无需在涂层中使用碳粉，也可以提高红外辐射发射率。通过例如，用玻碳前体树脂浸渍陶瓷蜂窝结构，然后在非氧化环境中以预定的温度(大约800℃到大约2000℃)煅烧一必需的时间，可以形成玻碳涂层。玻碳涂层可具有5到100微米的厚度。

当玻碳涂层被碳化时，其将具有提高的红外辐射发射效率，并将在整个红外波长范围表现出0.95或更高的平均发射率。例如，这样的玻碳涂层在热空气加热器的热空气出口处在ε＝0.95以及120℃时具有1.227kW/m²的辐射率(在波长大于0.7微米的整个红外波长范围上的ε＝1的黑体，其辐射率为1.292kW/m²)。

这种陶瓷蜂窝结构9的优选实例是那些由多孔材料制成的，以便更好地浸渍。小孔直径优选地为大约1到50微米。当多孔材料的孔直径小于1微米时，碳粉趋于块状。当孔直径大于50微米时，容易导致不均匀的涂层。

该陶瓷蜂窝结构9布置在加热线3的下游。考虑到红外辐射发射率，其优选地布置在加热线3附近，例如优选地为距离加热线3大约0到2厘米。当加热线3布置为例如柱形地缠绕时，陶瓷蜂窝结构9可以布置在由缠绕的加热线3形成的圆柱状空间中。

对具有图6所示加热线结构的热空气干燥器(例1)，以及其中所有加热线沿相同方向绕制且所有电流沿相同方向流动的市售的传统热空气干燥器(对比例1)的电磁波进行测量。结果显示在表1中。

测试条件如下：

加热线：直径0.3mm，镍铬合金线

功率消耗：1200W

电源：AC 100V，60Hz

测试仪器：

电场：由Marburg Technic(德国)生产的ME3电磁波测量仪

磁场：由TES Electrical Electronic Corp生产的EMS测试仪TES1390

测试位置：(A)-(C)

(A)沿着吹风方向距离热空气出口大约5cm

(B)距离位于加热线位置上方的外壳表面大约5cm

(C)距离位于风扇电机位置上方的外壳表面大约5cm

[表1]

	例1	对比例1
			磁场(测量位置：A)	1.5mG	22.0mG
电场(测量位置：A)	30V/m	90V/m
			磁场(测量位置：B)	4.0mG	30mG
电场(测量位置：B)	80V/m	100V/m
			磁场(测量位置：C)	60.0mG	60mG
电场(测量位置：C)	100V/m	110V/m

表1中结果显示：在实例1中，在测量位置(A)磁场和电场急剧下降。

因为，在吹风机或类似装置中，热空气出口最靠近人体，在测量位置(A)的电磁波较小是很重要的。虽然进行表1中的测量未接地，如果在热空气加热器接地时进行测量，电场将会进一步降低。

接下来，对陶瓷蜂窝结构进行对比实验，以比较具备碳粉涂层的与不具备碳粉涂层的陶瓷蜂窝结构的红外发射率。

陶瓷蜂窝结构的例A

石墨粉(1g)(平均颗粒直径：12μm)混合到酚醛类苯酚树脂甲醇溶液(10g)(树脂含量：50％重量)。由堇青石构成的陶瓷蜂窝结构(直径：3厘米)通过浸渍涂覆该混合物并进行干燥。得到的产物具有0.96的红外发射率。

陶瓷蜂窝结构的例B

调整酚醛类苯酚树脂的甲醇溶液为具有30％重量的固体树脂含量，提供玻碳前体树脂。用玻碳前体树脂浸渍多铝红柱石蜂窝结构，干燥，然后在150摄氏度下固化。这之后在氮气中从室温到1000摄氏度煅烧12个小时以上，8小时后温度降到室温，从而以玻碳涂覆多铝红柱石蜂窝结构。得到的涂覆有玻碳的多铝红柱石蜂窝结构具有0.95的红外发射率。

陶瓷蜂窝结构的实例C

将间苯二酚(1摩尔)、对苯二甲醛(1.5摩尔)和固化催化剂(对甲苯磺酸)(0.01摩尔)在乙醇中的溶液调整为具有30％重量的树脂固态含量，提供玻碳前体树脂。多铝红柱石蜂窝结构浸渍玻碳前体树脂，干燥，然后留置在室温中5个小时以固化。这之后将其在氮气中从室温到1000摄氏度煅烧12个小时，在8个小时后温度降为室温，从而对多铝红柱石蜂窝结构涂覆玻碳。涂覆有玻碳的结果多铝红柱石蜂窝结构具有0.95的红外发射率。

与之不同，作为陶瓷蜂窝结构对比例的未涂覆的陶瓷蜂窝结构具有0.87到0.89的红外发射率。

使用IT-540N辐射温度计(Horida公司的产品)以如下方式进行红外发射率的测量：(1)对要测量的目标部分进行黑体喷雾，然后加热该目标。(2)对已进行黑体喷雾的部分使用IT-540N辐射温度计进行测量，其黑体喷雾的发射率为发射率设定值。(3)对未进行黑体喷雾的部分进行测量，调整发射率设定值，使得测量值等于以及进行了黑体喷雾的部分的已测量的温度。(4)通过调整获得的发射率作为目标的发射率。

Claims (8)

1.一种包括缠绕绝缘耐火衬底的加热线的热空气加热器，其中以并联或串联方式连接在电源线的输入线和输出线之间的多条加热线以这样的方式缠绕绝缘耐火衬底，使得电流沿相反方向流过加热线，从而抵消加热线产生的电磁波。

2.根据权利要求1所述的热空气加热器，其中第一加热线和第二加热线并联连接在电源线的输入线和输出线之间，并沿相同方向交替地缠绕绝缘耐火衬底，使得电流沿相反方向流过第一和第二加热线，从而抵消加热线产生的电磁波，并且该第一加热线和第二加热线的相邻线圈具有相同或基本相似的线圈直径。

3.根据权利要求1或2所述的热空气加热器，其中陶瓷蜂窝结构布置在加热线加热的空气的下游。

4.根据权利要求3所述的热空气加热器，其中为陶瓷蜂窝结构具有包含碳粉的涂层，且涂覆后的陶瓷蜂窝结构在整个红外波长区域具有0.8或更大的发射率。

5.根据权利要求4所述的热空气加热器，其中涂覆后的陶瓷蜂窝结构在整个红外波长区域具有0.9或更大的发射率。

6.根据权利要求4所述的热空气加热器，其中包含碳粉的涂层通过浸渍获得。

7.根据权利要求3所述的热空气加热器，其中陶瓷蜂窝结构布置在加热线附近。

8.根据权利要求3所述的热空气加热器，其中陶瓷蜂窝结构涂覆有玻碳，通过用包含玻碳的树脂浸渍陶瓷蜂窝结构，并在非氧化环境中煅烧浸渍后的陶瓷蜂窝结构，形成该玻碳涂层。

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