專利名稱：熱空氣加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱空氣加熱器，例如吹風(fēng)機(jī)、臺式熱空氣加熱器等。
背景技術(shù)：
公知的熱空氣加熱器具有加熱元件例如纏繞絕緣耐火的襯底例如云母板的鎳鉻電熱絲。
還已知熱空氣加熱器，其中成型碳額外地附著到熱空氣噴嘴從而增加由該成型碳產(chǎn)生的遠(yuǎn)紅外線效果(例如，日本實(shí)用新型登記公開No.3011964)。
電磁波通常按照最長波長到最短波長(也就是最低頻率到最高頻率)的順序劃分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線。并且波長越短，光子能越大。當(dāng)可見光或紫外線照射物質(zhì)時，這些電磁波引起化學(xué)反應(yīng)并損壞該物質(zhì)。強(qiáng)烈的紫外線、X射線和γ射線對生命體有不利影響。波長長于紅外線的電磁波通常不引起化學(xué)反應(yīng)，但是在高強(qiáng)度時加熱物質(zhì)。沒有確認(rèn)具有長于紅外線的波長的電磁波(無線電波)是否影響人體，但是最近在很多國家進(jìn)行了關(guān)于一些類型的無線電波對于人體的影響的研究，例如，瑞典，在具有2到2000Hz的波長的無線電波位于距離人體50cm處的情況下，限定電場最大為0.025KV/m和限制磁場最大為2.5mG(SWEDISH BOARD FORTECHNICAL ACCREDITATION GUIDELINEMPR2)傳統(tǒng)的吹風(fēng)機(jī)被認(rèn)為在50cm距離處產(chǎn)生大約70mG的磁場。進(jìn)一步地，報導(dǎo)電磁波曾經(jīng)引起電氣裝置例如半導(dǎo)體、起搏器等的故障。
具有附著到熱空氣噴嘴的成型碳的熱空氣加熱器的缺點(diǎn)在于成型碳昂貴并增加了加熱器的價格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減少某種類型的電磁波的發(fā)射的熱空氣加熱器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種以低成本增強(qiáng)紅外輻射效率的熱空氣加熱器。
為了實(shí)現(xiàn)第一個目的，本發(fā)明的熱空氣加熱器包括絕緣耐火襯底和纏繞在其周圍的加熱線，其中并聯(lián)或串聯(lián)連接在電源線的輸入線和輸出線之間的多條線以這樣的方式纏繞絕緣耐火襯底，使得電流以相反方向流過加熱線，從而加熱線產(chǎn)生的電磁波彼此抵消。
本發(fā)明的熱空氣加熱器可以以這樣的方式進(jìn)行配置第一加熱線和第二加熱線并聯(lián)連接在該電源線的輸入線和輸出線之間，并且以相同的方向繞絕緣耐火襯底交替地纏繞，其中第一和第二加熱線的相鄰線圈具有相同或基本相似的繞組直徑，以這樣的方式，電流以相反方向流過第一和第二加熱線，從而加熱線產(chǎn)生的電磁波彼此抵消。
為了實(shí)現(xiàn)第二個目的，本發(fā)明的熱空氣加熱器的特征在于包括布置在加熱線下游的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)具有包含炭粉的涂層并且涂覆的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)在整個紅外波長區(qū)域具有0.8或更高的發(fā)射率。
更優(yōu)選地，涂覆的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)在整個紅外波長區(qū)域具有0.9或更高的發(fā)射率。
優(yōu)選地，包含炭粉的涂層為浸漬涂層。
優(yōu)選地，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)布置在加熱線附近。
優(yōu)選地，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)以玻碳進(jìn)行涂覆。該玻碳涂層最好通過用玻碳前體樹脂浸漬陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)，然后在非氧化性環(huán)境中進(jìn)行煅燒而形成。
根據(jù)本發(fā)明的熱空氣加熱器，通過使電流以相反方向流過鄰近的加熱線來削弱電磁波。
進(jìn)一步地，可以通過在加熱線下游布置陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)來提高紅外輻射效率。


圖1為本發(fā)明的熱空氣加熱器的第一實(shí)施例的剖視圖。
圖2為描述根據(jù)第一實(shí)施例的纏繞加熱線的方法的概念圖。
圖3為描述根據(jù)第二實(shí)施例的纏繞加熱線的方法的概念圖。
圖4為描述根據(jù)第三實(shí)施例的纏繞加熱線的方法的局部剖開的等比例投影圖。
圖5為描述該第三實(shí)施例的修改的示意圖。
圖6為描述根據(jù)第四實(shí)施例的纏繞加熱線的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考圖1到圖6描述根據(jù)本發(fā)明的熱空氣加熱器的實(shí)施例。以下描述的實(shí)施例說明了吹風(fēng)機(jī)的實(shí)例。在所有附圖中相同數(shù)字代表相同的元件。
首先描述根據(jù)本發(fā)明的熱空氣干燥器的第一實(shí)施例。如圖1所示，該熱空氣干燥器1包括纏有加熱線3的絕緣耐火支架2。沿著熱空氣從熱空氣干燥器1流過的方向或相反方向纏繞加熱線3以形成線圈。
絕緣耐火支架2可以由云母片、陶瓷片或類似制成。圖1中所示的絕緣耐火支架2由交叉的板狀體制成。加熱線3可以由螺旋的鎳鉻合金或類似構(gòu)成。在圖1中，數(shù)字4代表風(fēng)扇電機(jī)，而數(shù)字5代表風(fēng)扇。
該加熱線3包括，如圖2中示意性地示出的，兩條金屬線，即并聯(lián)連接在電源線的輸入線6和輸出線7之間的第一加熱線3a和第二加熱線3b。注意為了方便，加熱線以純實(shí)線而不是線圈形狀進(jìn)行顯示。
第一加熱線3a的輸入線6從絕緣耐火支架2的后端向著其前端側(cè)繞，并連接到位于絕緣耐火支架前端的輸出線7。
相反，第二加熱線3b與絕緣耐火支架前端的輸入線連接，從前端向后端纏繞，并連接到位于絕緣耐火支架2后端的輸出線7第一加熱線3a和第二加熱線3b以理想的間隔纏繞，這樣它們可交替地排列。加熱線3a和3b都以相同的方向纏繞。此外，如圖1所示，相鄰的第一加熱線3a和第二加熱線3b以相同的直徑繞絕緣耐火支架2纏繞。
在如上所述的相鄰第一加熱線3a和第二加熱線3b中流動的電流彼此方向相反。注意該熱空氣加熱器的電源通常為交流電源。這樣，在相鄰加熱線中流動的電流具有相反的相位，并且在給定時間段中流動的電流具有相反的方向。
當(dāng)在相鄰的第一加熱線3a中流動的電流與在第二加熱線3b中流動的電流方向相反時，磁力線和電力線被抵消。這種現(xiàn)象是由電場和磁場的相位倒置導(dǎo)致的。
接下來，參考圖3中所示的示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的熱空氣加熱器。
和第一實(shí)施例一樣，第二實(shí)施例的熱空氣加熱器包括并聯(lián)連接在輸入線6和輸出線7之間的第一加熱線3a和第二電氣加熱線3b。
根據(jù)第二實(shí)施例，第一加熱線3a和第二加熱線3b纏繞絕緣耐火襯底(未顯示)，該第二加熱線3b在第一加熱線3a的線圈內(nèi)進(jìn)行纏繞。第一加熱線3a和第二加熱線3b以相反方向纏繞。第一加熱線3a和第二加熱線3b彼此平行的沿著熱空氣流的方向纏繞，從前面觀察形成了同心圓。
第一加熱線3a和第二加熱線3b每個以規(guī)定的間隔纏繞絕緣耐火襯底(未顯示)，彼此盡可能地靠近。
在第二實(shí)施例中，第一加熱線3a和第二加熱線3b可在絕緣耐火襯底的前端或后端連接到輸入線6(或輸出線7)。
在具有以上結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，和在第一實(shí)施例中一樣，流過第一加熱線3a和第二加熱線3b的電流方向彼此相反，從而能夠減少電磁波。
雖然第二實(shí)施例被描述為使用兩條加熱線，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解也可以改為采用四條或更多的偶數(shù)條加熱線來代替。加熱線的數(shù)目也可以為三或更大的奇數(shù)，在這種情況下，通過將阻抗應(yīng)用于設(shè)計的加熱線，從而限制了電流量，或通過其他手段，可使得由加熱線產(chǎn)生的電磁波彼此抵消。
圖4為描述第三實(shí)施例的局部剖視透視圖。在第三實(shí)施例中，單個加熱線3串聯(lián)連接在輸入線6和輸出線7之間。加熱線3被纏繞成同心圓柱狀的形式。加熱線3纏繞內(nèi)部的絕緣耐火襯底2a，在端部向后折回，然后以相反方向纏繞外部的絕緣耐火襯底2b。
如圖5中示意性地顯示，在內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的加熱線3可以使用絕緣耐火襯底2b作為絕緣層，交叉纏繞來提供并行的連接。因此，這里“電流向相反方向流動”的情況并不必然意味電流的所有方向分量彼此相反，而意味著只是它們中的一些相反。例如，在圖5中，內(nèi)部加熱線3a中的電流的方向分量(3ax，3ay)和外部加熱線3b中的電流的方向分量(3bx，3by)具有相反的分量3ay和3by，由此可以實(shí)現(xiàn)減弱電磁波。
圖6為描述第四實(shí)施例的示意圖，在第四實(shí)施例中，加熱線3a沿第一纏繞方向纏繞，而加熱線3b沿與第一纏繞方向相反的第二纏繞方向纏繞，兩加熱線相鄰地安置并由絕緣耐火襯底2支撐。在所描述的實(shí)例中，加熱線3a和加熱線3b由一條加熱線構(gòu)成并串聯(lián)連接在輸入線6和輸出線7之間，并且這樣的加熱線的纏繞方向在加熱線3a和加熱線3b之間是相反的。雖然沒有描述到，加熱線3a和加熱線3b可以并聯(lián)連接。
進(jìn)一步地，如圖1所示，本發(fā)明的熱空氣加熱器可以具有安裝在外殼10中的圓柱陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)。該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9布置到來自加熱線3的熱空氣流的下游，并且具有多個沿著空氣流的方向形成的六邊形的孔。
陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9可以由SiC、SiO2、B4C、ALN、AL2O3、MgO和類似已知陶瓷材料制成；從生產(chǎn)成本來看，使用堇青石(cordilite)是有利的。
通常已知加熱的材料發(fā)射的輻射能與其絕對溫度的四次方根成比。這樣，輻射能根據(jù)表面狀態(tài)改變。發(fā)射率越高，輻射能越大。當(dāng)輻射能逼近最大值，加熱元件的發(fā)射率就更接近1，因?yàn)槔硐牒隗w的發(fā)射率為1。
因此以這些以上材料構(gòu)造的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9，通常具有0.8到0.9的紅外輻射發(fā)射率。然而，根據(jù)紅外輻射的波長其可以降為0.7或更低。
碳粉在整個波長范圍內(nèi)具有高發(fā)射率。利用這個性能，包含碳粉的涂層可以應(yīng)用于陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9，以在整個紅外波長范圍內(nèi)提供優(yōu)選為0.8或更高、更優(yōu)選為0.9或更高的發(fā)射率。
通過在樹脂粘合劑中混合和分散碳粉，使用噴霧器、刷子等將獲取的混合物涂覆到該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9，或通過如浸漬方法等用該混合物浸漬該蜂窩結(jié)構(gòu)；以及隨后通過干燥其上涂覆有混合物的該結(jié)構(gòu)，可以制備這種包含碳粉的涂層?？捎玫奶挤郯ǎ死缡慕Y(jié)晶物質(zhì)之外的非結(jié)晶物質(zhì)例如玻碳。該涂層還可以只涂覆到一側(cè)，例如陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9的熱空氣出口側(cè)。
更具體地說，通過例如，利用攪拌5到30份重量的碳粉和100份重量的室溫設(shè)置的無機(jī)/有機(jī)混合粘合劑(例如基于磷酸鹽的和基于多羥基苯的粘合劑EMULSION TECHNOLOGY CO.，LTD.)進(jìn)行混合，將獲得的混合物涂覆于該結(jié)構(gòu)或?qū)⒃摻Y(jié)構(gòu)浸漬在混合物中，并風(fēng)干，能夠制備該涂層。
碳粉的平均粒子直徑優(yōu)選為大約1到50微米，更優(yōu)選地為大約1到30微米，最優(yōu)選地為1到5微米。粒子越小，涂層可以越均勻地涂覆于或浸漬在陶瓷表面。
可選擇地，無需在涂層中使用碳粉，也可以提高紅外輻射發(fā)射率。通過例如，用玻碳前體樹脂浸漬陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)，然后在非氧化環(huán)境中以預(yù)定的溫度(大約800℃到大約2000℃)煅燒一必需的時間，可以形成玻碳涂層。玻碳涂層可具有5到100微米的厚度。
當(dāng)玻碳涂層被碳化時，其將具有提高的紅外輻射發(fā)射效率，并將在整個紅外波長范圍表現(xiàn)出0.95或更高的平均發(fā)射率。例如，這樣的玻碳涂層在熱空氣加熱器的熱空氣出口處在ε＝0.95以及120℃時具有1.227kW/m2的輻射率(在波長大于0.7微米的整個紅外波長范圍上的ε＝1的黑體，其輻射率為1.292kW/m2)。
這種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9的優(yōu)選實(shí)例是那些由多孔材料制成的，以便更好地浸漬。小孔直徑優(yōu)選地為大約1到50微米。當(dāng)多孔材料的孔直徑小于1微米時，碳粉趨于塊狀。當(dāng)孔直徑大于50微米時，容易導(dǎo)致不均勻的涂層。
該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9布置在加熱線3的下游?？紤]到紅外輻射發(fā)射率，其優(yōu)選地布置在加熱線3附近，例如優(yōu)選地為距離加熱線3大約0到2厘米。當(dāng)加熱線3布置為例如柱形地纏繞時，陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)9可以布置在由纏繞的加熱線3形成的圓柱狀空間中。
對具有圖6所示加熱線結(jié)構(gòu)的熱空氣干燥器(例1)，以及其中所有加熱線沿相同方向繞制且所有電流沿相同方向流動的市售的傳統(tǒng)熱空氣干燥器(對比例1)的電磁波進(jìn)行測量。結(jié)果顯示在表1中。
測試條件如下加熱線直徑0.3mm，鎳鉻合金線功率消耗1200W
電源AC 100V，60Hz測試儀器電場由Marburg Technic(德國)生產(chǎn)的ME3電磁波測量儀磁場由TES Electrical Electronic Corp生產(chǎn)的EMS測試儀TES1390測試位置(A)-(C)(A)沿著吹風(fēng)方向距離熱空氣出口大約5cm(B)距離位于加熱線位置上方的外殼表面大約5cm(C)距離位于風(fēng)扇電機(jī)位置上方的外殼表面大約5cm[表1]

表1中結(jié)果顯示在實(shí)例1中，在測量位置(A)磁場和電場急劇下降。
因?yàn)?，在吹風(fēng)機(jī)或類似裝置中，熱空氣出口最靠近人體，在測量位置(A)的電磁波較小是很重要的。雖然進(jìn)行表1中的測量未接地，如果在熱空氣加熱器接地時進(jìn)行測量，電場將會進(jìn)一步降低。
接下來，對陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，以比較具備碳粉涂層的與不具備碳粉涂層的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)射率。
陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)的例A
石墨粉(1g)(平均顆粒直徑12μm)混合到酚醛類苯酚樹脂甲醇溶液(10g)(樹脂含量50％重量)。由堇青石構(gòu)成的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)(直徑3厘米)通過浸漬涂覆該混合物并進(jìn)行干燥。得到的產(chǎn)物具有0.96的紅外發(fā)射率。
陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)的例B調(diào)整酚醛類苯酚樹脂的甲醇溶液為具有30％重量的固體樹脂含量，提供玻碳前體樹脂。用玻碳前體樹脂浸漬多鋁紅柱石蜂窩結(jié)構(gòu)，干燥，然后在150攝氏度下固化。這之后在氮?dú)庵袕氖覝氐?000攝氏度煅燒12個小時以上，8小時后溫度降到室溫，從而以玻碳涂覆多鋁紅柱石蜂窩結(jié)構(gòu)。得到的涂覆有玻碳的多鋁紅柱石蜂窩結(jié)構(gòu)具有0.95的紅外發(fā)射率。
陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)的實(shí)例C將間苯二酚(1摩爾)、對苯二甲醛(1.5摩爾)和固化催化劑(對甲苯磺酸)(0.01摩爾)在乙醇中的溶液調(diào)整為具有30％重量的樹脂固態(tài)含量，提供玻碳前體樹脂。多鋁紅柱石蜂窩結(jié)構(gòu)浸漬玻碳前體樹脂，干燥，然后留置在室溫中5個小時以固化。這之后將其在氮?dú)庵袕氖覝氐?000攝氏度煅燒12個小時，在8個小時后溫度降為室溫，從而對多鋁紅柱石蜂窩結(jié)構(gòu)涂覆玻碳。涂覆有玻碳的結(jié)果多鋁紅柱石蜂窩結(jié)構(gòu)具有0.95的紅外發(fā)射率。
與之不同，作為陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)對比例的未涂覆的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)具有0.87到0.89的紅外發(fā)射率。
使用IT-540N輻射溫度計(Horida公司的產(chǎn)品)以如下方式進(jìn)行紅外發(fā)射率的測量(1)對要測量的目標(biāo)部分進(jìn)行黑體噴霧，然后加熱該目標(biāo)。(2)對已進(jìn)行黑體噴霧的部分使用IT-540N輻射溫度計進(jìn)行測量，其黑體噴霧的發(fā)射率為發(fā)射率設(shè)定值。(3)對未進(jìn)行黑體噴霧的部分進(jìn)行測量，調(diào)整發(fā)射率設(shè)定值，使得測量值等于以及進(jìn)行了黑體噴霧的部分的已測量的溫度。(4)通過調(diào)整獲得的發(fā)射率作為目標(biāo)的發(fā)射率。
權(quán)利要求
1.一種包括纏繞絕緣耐火襯底的加熱線的熱空氣加熱器，其中以并聯(lián)或串聯(lián)方式連接在電源線的輸入線和輸出線之間的多條加熱線以這樣的方式纏繞絕緣耐火襯底，使得電流沿相反方向流過加熱線，從而抵消加熱線產(chǎn)生的電磁波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱空氣加熱器，其中第一加熱線和第二加熱線并聯(lián)連接在電源線的輸入線和輸出線之間，并沿相同方向交替地纏繞絕緣耐火襯底，使得電流沿相反方向流過第一和第二加熱線，從而抵消加熱線產(chǎn)生的電磁波，并且該第一加熱線和第二加熱線的相鄰線圈具有相同或基本相似的線圈直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱空氣加熱器，其中陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)布置在加熱線加熱的空氣的下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱空氣加熱器，其中為陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)具有包含碳粉的涂層，且涂覆后的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)在整個紅外波長區(qū)域具有0.8或更大的發(fā)射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱空氣加熱器，其中涂覆后的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)在整個紅外波長區(qū)域具有0.9或更大的發(fā)射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱空氣加熱器，其中包含碳粉的涂層通過浸漬獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱空氣加熱器，其中陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)布置在加熱線附近。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱空氣加熱器，其中陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)涂覆有玻碳，通過用包含玻碳的樹脂浸漬陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)，并在非氧化環(huán)境中煅燒浸漬后的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)，形成該玻碳涂層。
全文摘要
在熱空氣加熱器中，加熱線3a和3b纏繞絕緣耐火襯底，使得流過加熱線3a和3b的電流以相反方向流動，以抵消由加熱線3a和3b產(chǎn)生的電磁波，從而減少從熱空氣加熱器發(fā)射的電磁波。
文檔編號F24H3/04GK1906973SQ20058000167
公開日2007年1月31日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者大野良雄, 廣畑健 申請人:株式會社萬雄, 大阪府