低空氣阻力紅外加熱系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種具有葉片、紅外加熱元件和熱交換器的加熱空氣循環(huán)系統(tǒng)，所述葉片驅(qū)使氣體在流向上移動(dòng)，所述紅外加熱元件被安置在葉片附近，所述熱交換器被安置在紅外加熱元件附近來(lái)引導(dǎo)氣體，而基本上不影響氣體的流型。所述系統(tǒng)可在加熱操作與非加熱操作之間選擇。具有入口和出口的殼體可以被包括。熱交換器可以至少部分成錐形。葉片可以是彎曲的并且包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
【專利說(shuō)明】低空氣阻力紅外加熱系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加熱系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及使用驅(qū)動(dòng)空氣的紅外加熱系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]加熱系統(tǒng)存在于目前市場(chǎng)上來(lái)升高給定空間的溫度。這些加熱系統(tǒng)中的一些包括使用對(duì)流將熱傳遞到空間的散熱器，所述散熱器可以被流體填充或者可以不被流體填充。然而，這樣的系統(tǒng)不能或者非常低效地被用來(lái)驅(qū)使空氣在空間內(nèi)移動(dòng)。
[0003]許多其他系統(tǒng)組合電阻性加熱元件和風(fēng)機(jī)來(lái)加熱空間。這些空間加熱器使用電阻加熱導(dǎo)線(比如，鎳鉻合金(NiCr)或者陶瓷加熱元件(正熱系數(shù)陶瓷加熱器))來(lái)創(chuàng)建熱和迫使空氣通過(guò)這些元件，以將熱傳遞到將被加熱器排出的空氣。
[0004]電阻性加熱系統(tǒng)(比如，使用NiCr元件和PTC元件的那些電阻性加熱系統(tǒng))具有高密度的加熱元件，這些高密度的加熱元件抑制風(fēng)機(jī)功能和空氣速度。高密度的電阻性加熱元件非常不利于空氣流動(dòng)，從而使空氣輸出的空氣速度和總體積(每分鐘立方英尺，CFM)變慢。為了增大具有這些密集加熱元件的風(fēng)機(jī)加熱器的空氣輸出，將需要極大地增大風(fēng)機(jī)速度和輸出，問(wèn)題在于使加熱系統(tǒng)發(fā)出令人不快的噪聲。
[0005]由于現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)機(jī)使空氣通過(guò)加熱系統(tǒng)的加熱元件所需的投入增加，大多數(shù)消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)當(dāng)不需要加熱時(shí)將這樣的系統(tǒng)作為風(fēng)機(jī)操作是不實(shí)用的。事實(shí)上，部分地由于這些限制，現(xiàn)有技術(shù)中的許多加熱系統(tǒng)甚至不提供非加熱操作。
[0006]需要一種可以以高效率驅(qū)使氣體(比如，空氣)跨越一個(gè)或者更多個(gè)加熱元件移動(dòng)的高效率加熱系統(tǒng)。還需要將所述系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)合并以使得加熱系統(tǒng)可以被高效率地用于加熱操作和非加熱操作的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，描述一種可以高效率地驅(qū)使氣體(比如，空氣)跨越一個(gè)或者更多個(gè)加熱元件移動(dòng)的紅外加熱系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)還可以被合并到具有風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)中以使得它可以被高效率地用于加熱操作和非加熱操作。
[0008]因此，本發(fā)明以這樣一種加熱系統(tǒng)為特征，該加熱系統(tǒng)包括:驅(qū)使氣體在流向上移動(dòng)的葉片，所述葉片是以旋轉(zhuǎn)方式可復(fù)位的；安置在葉片附近的紅外加熱元件，在流向上流動(dòng)的氣體經(jīng)過(guò)紅外加熱元件的至少一部分；以及熱交換器，所述熱交換器被安置在紅外加熱元件附近以引導(dǎo)所述氣體以引導(dǎo)所述氣體的流型。紅外加熱元件可以在加熱操作與非加熱操作之間選擇。熱交換器可以提高經(jīng)過(guò)紅外加熱元件的氣體的流動(dòng)特性。
[0009]另一方面，本發(fā)明可以以熱交換器大致被安置在葉片與紅外加熱元件之間為特征。
[0010]另一方面，本發(fā)明可以以紅外加熱元件和熱交換器的陣列為特征，所述陣列的至少一部分基本上成直線地定位，其中所述陣列被安置在葉片附近以最小化流型的破壞，其中多個(gè)紅外加熱元件可包括在所述陣列中，并且其中多個(gè)熱交換器可包括在所述陣列中。[0011]另一方面，本發(fā)明可以以陣列群組為特征，所述群組中的每個(gè)陣列可被安置為彼此基本平行。
[0012]另一方面，本發(fā)明可以以具有入口和出口的殼體為特征，其中紅外熱加元件和熱交換器被安置在葉片與出口之間，其中所述氣體通過(guò)入口進(jìn)入殼體以被葉片接收，并且其中所述氣體被葉片驅(qū)動(dòng)來(lái)在流向上流動(dòng)以通過(guò)出口離開(kāi)殼體。
[0013]另一方面，本發(fā)明可以以殼體至少部分由木材構(gòu)成為特征。
[0014]另一方面，本發(fā)明可以以熱交換器至少部分成錐形為特征。
[0015]另一方面，本發(fā)明可以以熱交換器包括大致平行于流向地伸展的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)段為特征，其中紅外加熱元件被安置在所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)段之間。
[0016]另一方面，本發(fā)明可以以葉片是彎曲的并且包括在葉輪中為特征，所述葉輪可包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
[0017]另一方面，本發(fā)明可以以氣體可在流向上以每秒至少大約三米的速率和每分鐘至少大約150立方英尺的體積移動(dòng)為特征。
[0018]本發(fā)明還可以以一種空氣循環(huán)加熱器系統(tǒng)為特征，該空氣循環(huán)加熱器系統(tǒng)包括:驅(qū)使氣體在流向上移動(dòng)的一個(gè)或者更多個(gè)葉片，所述葉片是以旋轉(zhuǎn)方式可復(fù)位的；安置在葉片附近的紅外加熱元件，在流向上流動(dòng)的氣體經(jīng)過(guò)紅外加熱元件的至少一部分；以及熱交換器，所述熱交換器大致成直線地安置在所述葉片與所述紅外加熱元件之間成一陣列，所述熱交換器至少部分成錐形以引導(dǎo)所述氣體以最小化所述氣體的流型的破壞。多個(gè)紅外加熱元件可以可包括在所述陣列中。多個(gè)熱交換器也可以包括在所述陣列中。熱交換器可以提高經(jīng)過(guò)紅外加熱元件的氣體的流動(dòng)特性。紅外加熱元件可以可在加熱操作與非加熱操作之間選擇。
[0019]另一方面，本發(fā)明可以以陣列群組為特征，所述群組中的每個(gè)陣列可被安置為彼此基本平行。
[0020]另一方面，本發(fā)明可以以具有入口和出口的殼體為特征，其中所述陣列被安置在葉片與出口之間，其中所述氣體通過(guò)入口進(jìn)入殼體以被葉片接收，并且其中所述氣體被葉片驅(qū)動(dòng)來(lái)在流向上流動(dòng)以通過(guò)出口離開(kāi)殼體。
[0021]另一方面，本發(fā)明可以以殼體至少部分由木材構(gòu)成為特征。
[0022]另一方面，本發(fā)明可以以葉片是彎曲的并且包括在葉輪中為特征，所述葉輪可包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
[0023]另一方面，本發(fā)明可以以氣體可在流向上以每秒至少大約三米的速率和每分鐘至少大約150立方英尺的體積移動(dòng)為特征。
[0024]提供一種用于以高功效操作加熱系統(tǒng)的方法，其中所述系統(tǒng)包括葉片、紅外加熱元件和熱交換器，所述紅外加熱元件可在加熱操作與非加熱操作之間選擇，所述熱交換器被安置在紅外加熱元件附近，并且所述方法包括以下步驟:(a)通過(guò)使葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)使氣體在流向上移動(dòng)；(b)使用熱交換器來(lái)引導(dǎo)所述氣體以最小化所述氣體的流型的破壞；以及(C)使所述氣體以高流動(dòng)特性橫穿安置在熱交換器附近的紅外加熱元件，所述氣體被紅外加熱元件可控地加熱。
[0025]本發(fā)明的另一方法可以以所述系統(tǒng)還包括具有入口和出口的殼體并且所述方法還包括以下步驟為特征:(d)葉片通過(guò)入口接收所述氣體進(jìn)入殼體；以及(e)使用葉片驅(qū)使所述氣體移動(dòng)來(lái)在流向上流經(jīng)紅外加熱元件和熱交換器以通過(guò)出口離開(kāi)殼體。
[0026]本發(fā)明的另一方法可以以紅外加熱元件和熱交換器的陣列基本上成直線地定位為特征，所述陣列被安置在葉片附近以最小化流型的破壞；其中多個(gè)紅外加熱元件可包括在所述陣列中；并且其中多個(gè)熱交換器可包括在所述陣列中。
[0027]本發(fā)明的另一方法可以以所述系統(tǒng)包括陣列群組為特征，所述群組中的每個(gè)陣列可被安置為彼此基本平行。
[0028]本發(fā)明的另一方法可以以葉片是彎曲的并且包括在葉輪中為特征，所述葉輪可包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
[0029]本發(fā)明的另一方法可以以以下步驟為特征:(f)驅(qū)使氣體在流向上以每秒至少大約三米的速率和每分鐘至少大約150立方英尺的體積移動(dòng)為特征。
[0030]除非另有定義，本文所使用的所有技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同的意義。盡管在本發(fā)明的實(shí)施或測(cè)試中可以使用與本文描述的方法和材料類似或者等同的方法和材料，但是合適的方法和材料在下面被描述。本文所提及的所有出版物、專利申請(qǐng)、專利和其他參考文獻(xiàn)通過(guò)引用被整體并入。在沖突的情況下，將以本說(shuō)明書(shū)(包括定義)為準(zhǔn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的加熱系統(tǒng)的立體圖。
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的加熱系統(tǒng)的示意圖。
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的殼體的立體圖。
[0034]圖4-8是圖2的加熱系統(tǒng)的另外的實(shí)施方案的示意圖。
[0035]圖9是圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的空氣的流型的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]通過(guò)參照詳細(xì)附圖和本文所闡述的描述，更好地理解本發(fā)明。以下參照附圖來(lái)討論本發(fā)明的實(shí)施方案；然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易意識(shí)到，本文相對(duì)于這些圖所給出的詳細(xì)描述是出于解釋性目的，因?yàn)楸景l(fā)明擴(kuò)展超出這些有限的實(shí)施方案。例如，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，除了以下描述和顯示的實(shí)施方案中的特定實(shí)現(xiàn)選擇之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到根據(jù)特定應(yīng)用的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)本文所描述的任何給定細(xì)節(jié)的功能性的多種替代的合適方法。也就是說(shuō)，本發(fā)明的許多修改和變化可以存在，這些修改和變化太多以至于不能被列出，但是全都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，在適當(dāng)?shù)那闆r下，單數(shù)形式的詞應(yīng)被解讀為復(fù)數(shù)形式，反之亦然，并且陽(yáng)性詞應(yīng)被解讀為陰性，反之亦然，并且可替換實(shí)施方案不一定意味著這兩個(gè)實(shí)施方案是相互排斥的。
[0037]本發(fā)明不應(yīng)限于本文所描述的特定的方法、化合物、材料、制造技術(shù)、用途和應(yīng)用，因?yàn)檫@些可以變化。本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅被用于描述特定實(shí)施方案的目的，并非意圖限制本發(fā)明的范圍。如本文和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式的“一” (“a”、“an”)和所述”(“the”)包括復(fù)數(shù)指代，除非上下文明確地另外指明。因此，例如，對(duì)于“元素”的指代是對(duì)于一個(gè)或者更多個(gè)元素的指代，并且包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的等同形式。類似地，另舉一例，對(duì)于“步驟”或者“裝置(means) ”的指代可以是對(duì)于一個(gè)或者更多個(gè)步驟或者裝置的指代，并且可以包括子步驟和從屬裝置。
[0038]本文所使用的所有連詞要從可能的最具包容性的意義上進(jìn)行理解。因此，用連詞“以及”連接的一群組項(xiàng)目不應(yīng)被解讀為要求這些項(xiàng)目中的每一個(gè)項(xiàng)目都存在于分群組中，而是相反應(yīng)被解讀為“和/或”，除非另有明確說(shuō)明。類似地，用連詞“或者”連接的一群組項(xiàng)目不應(yīng)被解讀為要求該群組之間的相互排斥性，而是相反應(yīng)被解讀為“和/或”，除非另有明確說(shuō)明。本文所描述的結(jié)構(gòu)要被理解為還指代這樣的結(jié)構(gòu)的功能等同形式?？梢员唤忉尀楸磉_(dá)近似的語(yǔ)言應(yīng)被如此理解，除非上下文明確地另外指明。
[0039]除非另有定義，所有術(shù)語(yǔ)((包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))都要被給予它們的對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員普通和慣常的意義，并且不限于特殊意義或者自定義意義，除非本文明確地如此定義。
[0040]本申請(qǐng)中所使用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)及其變型(尤其是所附權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)及其變型)除非另有明確說(shuō)明，否則應(yīng)被解釋為開(kāi)放式的，而不是限制。作為上述的示例，術(shù)語(yǔ)“包括(including) ”應(yīng)被解讀為意指“沒(méi)有限制地包括(including, withoutlimitation) ”、“包括但不限于(including but not limited to)，，等；術(shù)語(yǔ)“具有(having) ”應(yīng)被解釋為“至少具有(having at least) ”;術(shù)語(yǔ)“包括(includes) ”應(yīng)被解釋為“包括但不限于(includes but is not limited to) ”;術(shù)語(yǔ)“實(shí)施例(example) ”被用來(lái)提供所討論的項(xiàng)目的示例性實(shí)例，而非其窮舉列表或者限制列表，并且術(shù)語(yǔ)(比如，“優(yōu)選地(preferably) ”、“優(yōu)選的(preferred) ”、“所需的(desired) ”、“可取的(desirable) ” 或者“示例性的(exemplary)”和類似意義的詞)的使用不應(yīng)被理解為意味著某些特征對(duì)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者功能是相同的、必要的或者甚至重要的，而是相反，僅僅意圖強(qiáng)調(diào)在本發(fā)明的特定實(shí)施方案中可以使用或者可以不使用的可替換特征或者附加特征。
[0041]本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，如果意圖是特定數(shù)量的引導(dǎo)性權(quán)利要求陳述，則這樣的意圖將在權(quán)利要求中被明確地陳述，并且在沒(méi)有這樣的陳述時(shí)，這樣的意圖不存在。例如，作為對(duì)理解的幫助，所附權(quán)利要求可以包含引導(dǎo)權(quán)利要求陳述的引導(dǎo)性短語(yǔ)“至少一個(gè)”以及“一個(gè)或者更多個(gè)”的使用；然而，這樣的短語(yǔ)的使用不應(yīng)被解釋為意味著通過(guò)“一”(不定冠詞“a”或者“an”)引導(dǎo)權(quán)利要求陳述使包含這樣引導(dǎo)的權(quán)利要求陳述的任何特定權(quán)利要求限于僅包含一個(gè)這樣的陳述的實(shí)施方案，即使當(dāng)同一權(quán)利要求包括引導(dǎo)性短語(yǔ)“一個(gè)或者更多個(gè)”或者“至少一個(gè)”以及“一”(不定冠詞(比如，“a”或者“an”))(例如，“一” (“a”和“an”)通常應(yīng)被解釋為意指“至少一個(gè)”或者“一個(gè)或者更多個(gè)”)時(shí)；同樣適用于用于引導(dǎo)權(quán)利要求陳述的定冠詞的使用。另外，即使特定數(shù)量的被引導(dǎo)的權(quán)利要求陳述被明確地陳述，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將認(rèn)識(shí)到，這樣的陳述通常應(yīng)被解釋為意指至少所陳述的數(shù)量(例如，沒(méi)有其他修飾語(yǔ)的“兩個(gè)陳述”的無(wú)修飾陳述通常意指至少兩個(gè)陳述、或者兩個(gè)或者更多個(gè)陳述)。此外，在使用類似于“A、B和C中的至少一個(gè)”的慣例的那些情況下，通常，這樣的句法結(jié)構(gòu)的意圖是從本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解該慣例的意義上來(lái)講的(例如，“具有A、B和C中的至少一個(gè)的系統(tǒng)”將包括但不限于僅具有A、僅具有B、僅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C、等等的系統(tǒng))。在使用類似于“A、B或C中的至少一個(gè)”的慣例的那些情況下，通常，這樣的句法結(jié)構(gòu)的意圖是從本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解該慣例的意義上來(lái)講的(例如，“具有A、B或C中的至少一個(gè)的系統(tǒng)”將包括但不限于僅具有A、僅具有B、僅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C、等等的系統(tǒng))。
[0042]本說(shuō)明書(shū)中所使用的表達(dá)尺寸、成分的含量、反應(yīng)條件等的所有數(shù)字要被理解為在一切情況下被術(shù)語(yǔ)“大約”修飾，除非另有明確說(shuō)明。因此，除非相反地指示，本文所闡述的數(shù)字參數(shù)是可以根據(jù)試圖獲得的所需性質(zhì)而變化的近似值。
[0043]現(xiàn)在將參照如附圖中所圖示說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。在以下描述中，將討論加熱系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可替換地將加熱系統(tǒng)標(biāo)記為加熱器、加熱風(fēng)機(jī)、系統(tǒng)、發(fā)明或者其他類似名稱。技術(shù)讀者不應(yīng)以任何方式將任何可替換標(biāo)記的包括看作為限制。另外，為了清晰起見(jiàn)，以下公開(kāi)將討論驅(qū)動(dòng)空氣。然而，技術(shù)人員將理解，所述系統(tǒng)可以驅(qū)使任何類型的氣態(tài)流體移動(dòng)，而不應(yīng)僅限于空氣。
[0044]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，將概括地描述加熱系統(tǒng)10。在整個(gè)本公開(kāi)中，將更詳細(xì)地描述概括地公開(kāi)的特征。加熱系統(tǒng)10可以包括可以形成風(fēng)機(jī)的若干個(gè)葉片20。葉片20可以被安置在殼體50中，殼體50可以具有入口 54和出口 56?？諝饪梢詸M跨一個(gè)或者更多個(gè)紅外加熱元件30被驅(qū)動(dòng)。一個(gè)或者更多個(gè)熱交換器40可以被安置在加熱元件30附近，這可以改善散熱和空氣流動(dòng)特性。
[0045]另外參照?qǐng)D2，現(xiàn)在將更詳細(xì)地討論葉片20。葉片20可以作為機(jī)械風(fēng)機(jī)的組件被包括。若干個(gè)葉片20可以被布置來(lái)隨葉片20繞軸旋轉(zhuǎn)而驅(qū)使空氣移動(dòng)。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，葉片20可以布置在葉輪中，所述葉輪可以包括在橫流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以沒(méi)有限制地使用替代葉片20構(gòu)造，比如，軸式、離心式、附壁式、對(duì)流式、靜電式或者其他風(fēng)機(jī)類型。
[0046]為了清晰起見(jiàn)，將更詳細(xì)地討論包括橫流風(fēng)機(jī)的實(shí)施方案。橫流風(fēng)機(jī)包括圍繞中心軸定位的葉片20的葉輪。葉輪的葉片20通常很長(zhǎng)，以使得葉輪可以圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。葉片20可以具有向前彎曲的形狀。葉輪可以被放置在罩24中，這可以幫助確定由風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣的流向。當(dāng)葉輪可以在罩24中旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣可以橫越葉輪移動(dòng)。
[0047]可以包括在葉輪中并且被安置在罩24內(nèi)的葉片20可以被安置在殼體50內(nèi)。殼體50可以包括至少部分圍成一形狀的若干個(gè)壁。在使用橫流風(fēng)機(jī)的實(shí)施例中，殼體50可以是具有大致矩形的基底的結(jié)構(gòu)。如圖3所圖示說(shuō)明的，殼體可以垂直延伸比基底的長(zhǎng)度高的高度。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，殼體50可以是幾乎任何形狀，并且可以被設(shè)計(jì)為適應(yīng)除橫流風(fēng)機(jī)之外的風(fēng)機(jī)類型。殼體50可以由可以經(jīng)受適量熱的幾乎任何材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方案中，殼體50可以至少部分使用木材構(gòu)成。
[0048]殼體50可以包括空氣可以穿過(guò)的入口 54和出口 56。入口 54可以被定位為使得葉片20可以通過(guò)入口 54從殼體50的外部吸取空氣。另外，出口 56可以被定位為使得空氣可以自葉片20被驅(qū)動(dòng)，來(lái)在空氣通過(guò)出口 56排出之前橫穿熱交換器40和紅外加熱元件30。另外的實(shí)施方案可以包括一個(gè)或者更多個(gè)入口 54和一個(gè)或者更多個(gè)出口 56。
[0049]回頭參照?qǐng)D1-2，紅外加熱元件30可以包括在加熱系統(tǒng)10中。紅外加熱系統(tǒng)10可以被定位為使得被葉片20驅(qū)動(dòng)的空氣橫穿紅外加熱元件30。如果系統(tǒng)10處于加熱操作，則熱可以從紅外加熱元件30被傳遞到空氣。加熱的空氣然后可以被用來(lái)加熱空間(比如，房間)。
[0050]紅外加熱元件30可以由于從這些元件輻射的熱的性質(zhì)而是可取的。紅外加熱元件30可以通過(guò)電磁輻射將能量從高溫實(shí)體傳遞到低溫實(shí)體。當(dāng)紅外加熱元件30內(nèi)的材料被激發(fā)時(shí)，它們可以發(fā)射變化波段的紅外輻射。作為實(shí)施例，紅外發(fā)射器可以發(fā)射至少3000納米范圍的福射能量。
[0051 ] 現(xiàn)在將討論紅外加熱元件30的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，以下實(shí)施例僅作為實(shí)施例而提供，不應(yīng)被看作為以任何方式限制本發(fā)明。紅外加熱元件30可以使用可以是高純度的玻璃管來(lái)構(gòu)造。由于石英在高溫下輻射紅外熱量、而不熔融的性質(zhì)，玻璃管可以使用石英來(lái)形成。導(dǎo)絲或者元素可以包括在玻璃管中。更具體地講，為了清晰起見(jiàn)而提供的，但不限于，鎢絲、鎳鉻(NiCr)絲、鹵族元素、和/或碳纖維元素可以包括在玻璃管中。
[0052]熱交換器40可以被安置在紅外加熱元件30附近。如圖2所圖示說(shuō)明的，熱交換器40可以被安置在葉片20與紅外加熱元件30之間。熱交換器40可以被成形來(lái)圍繞紅外加熱元件30引導(dǎo)被葉片20驅(qū)動(dòng)的空氣，而對(duì)空氣的流型的影響降低。
[0053]熱交換器40可以由至少部分吸收紅外加熱元件30發(fā)射的熱的材料構(gòu)成。熱交換器40可以提高系統(tǒng)10在加熱操作和非加熱操作期間的效率。在加熱操作期間，空氣橫穿熱交換器40。熱交換器40從紅外加熱元件30吸收的熱的至少一部分可以被傳遞到空氣。當(dāng)空氣通過(guò)紅外加熱元件30時(shí)，額外的熱可以被傳遞到該空氣。
[0054]在加熱操作和非加熱操作期間，熱交換器40可以幫助引導(dǎo)空氣來(lái)保持高效率的流型。當(dāng)空氣可以接觸熱交換器40的前面時(shí)，它的流動(dòng)可以被引導(dǎo)圍繞熱交換器40，并且隨后被安置在紅外加熱元件30。熱交換器40的前面可以至少部分成尖頭或者錐形，這本質(zhì)上可以分割空氣的流型。空氣然后可以高效率地通過(guò)熱交換器40和紅外加熱元件30，導(dǎo)致最小破壞性的流型?？諝馊匀豢梢越佑|熱交換器40和紅外加熱元件30，這可以在加熱操作期間將熱傳遞到空氣。
[0055]額外的紅外加熱元件30和/或熱交換器40可以包括在加熱系統(tǒng)10中。圖4中圖示說(shuō)明了具有多個(gè)紅外加熱元件30和熱交換器40的實(shí)施方案，現(xiàn)在將討論該實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，包括兩個(gè)紅外加熱元件30。紅外加熱元件30成直線地排列成一陣列，以使得空氣可以以最小電阻橫穿紅外加熱元件30。技術(shù)人員將理解紅外加熱元件30的另外的構(gòu)造。
[0056]熱交換器40可以被安置在成直線安置的紅外加熱元件30的陣列的前端和后端。前熱交換器40和后熱交換器40可以包括至少部分成尖頭的端部。關(guān)于前熱交換器40，尖端可以面對(duì)葉片20，比如以對(duì)空氣的流型的最小負(fù)面影響從葉片20接收空氣并引導(dǎo)該空氣。后熱交換器40可以被定向?yàn)橹赶蚺c前熱交換器40大致相對(duì)的方向。更具體地講，后熱交換器40的尖端可以背離葉片20。就該方位而言，所述陣列的后熱交換器40可以使通過(guò)的空氣以對(duì)流型的最小破壞流動(dòng)(例如，通過(guò)減少抑制旋渦的速率的創(chuàng)建)。
[0057]如圖4所圖示說(shuō)明的，熱交換器40和紅外加熱元件30的直線構(gòu)造對(duì)于提供最大空氣動(dòng)力性質(zhì)可以是可取的，所述最大空氣動(dòng)力性質(zhì)將提供通過(guò)的空氣的流型中的最小破壞。技術(shù)人員將理解可以不必包括成直線排列的組件的另外的構(gòu)造。
[0058]現(xiàn)在參照?qǐng)D5，現(xiàn)在將討論具有陣列群組60的系統(tǒng)10的實(shí)施方案，每個(gè)陣列具有熱交換器40和紅外加熱元件30。如圖5所圖示說(shuō)明的，多個(gè)紅外加熱元件30和熱交換器40可以包括在系統(tǒng)10中，例如以增加系統(tǒng)10可生成的、因此可被傳遞到空氣的熱。如以上所討論的，紅外加熱元件30和熱交換器40可以成直線地被分組在一陣列中。若干個(gè)陣列可以被定位在彼此附近，從而創(chuàng)建群組60。群組60內(nèi)的每個(gè)組件陣列可以基本彼此平行地排列。另外，每個(gè)組件陣列可以被安置為離葉片20的距離大致相等。當(dāng)空氣可以從葉片流經(jīng)群組60時(shí)，空氣的流型可以被成形來(lái)最小化空氣動(dòng)力低效率和抑制旋渦的速率。技術(shù)人員將理解這樣的另外的構(gòu)造，通過(guò)這些另外的構(gòu)造，熱交換器40和紅外加熱元件30可以被排列在陣列和/或群組60內(nèi)。
[0059]現(xiàn)在參照?qǐng)D6，現(xiàn)在將討論具有替代形狀的熱交換器的系統(tǒng)10的實(shí)施方案。技術(shù)人員應(yīng)理解，盡管圖6圖示說(shuō)明了紅外加熱元件30和熱交換器40的群組60 (其可以是所包括的陣列)，但是在具有一個(gè)熱交換器40和一個(gè)紅外加熱元件30的系統(tǒng)10的實(shí)施方案中也可以使用替代形狀的熱交換器40。如所圖示說(shuō)明的，熱交換器40可以包括部分倒圓的尖端或者錐形端。倒圓端可以提供不同于以其他方式削尖的端部的空氣動(dòng)力特性，這對(duì)于系統(tǒng)10的各種應(yīng)用可以是可取的。例如，熱交換器40的倒圓端可以被成形為例如飛機(jī)的機(jī)翼。機(jī)翼形狀可以提供改善的流動(dòng)特性，所述改善的流動(dòng)特性可以降低熱交換器40對(duì)通過(guò)的空氣的流型的影響。
[0060]現(xiàn)在參照?qǐng)D7，現(xiàn)在將討論具有替代形狀的熱交換器40的至少一個(gè)陣列的系統(tǒng)10的實(shí)施方案。所述陣列可以包括在群組60中。在群組60中，多個(gè)熱交換器40可以被安置在紅外加熱元件30附近。本實(shí)施方案的群組60中的熱交換器40中的一個(gè)或者更多個(gè)可以具有不同于群組60中的其他熱交換器40的形狀和方位。通過(guò)包括各種形狀和方位的熱交換器40，可以提高空氣可以以其通過(guò)熱交換器40和紅外加熱元件30的速率。
[0061]現(xiàn)在參照?qǐng)D8，現(xiàn)在將討論具有替代形狀的熱交換器40的系統(tǒng)10的實(shí)施方案。系統(tǒng)10可以包括作為沿著流向伸展一段長(zhǎng)度的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或者更多個(gè)熱交換器40。圖8中圖示說(shuō)明了基本上平行于流向伸展的兩個(gè)薄細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。然而，技術(shù)人員將理解具有不同數(shù)量和構(gòu)造的細(xì)長(zhǎng)熱交換器40的另外的構(gòu)造。
[0062]在本實(shí)施方案中，紅外加熱元件30可以包括在細(xì)長(zhǎng)熱交換器40之間。在一些構(gòu)造中，可以不存在與紅外加熱元件30相鄰地安置的尖頭形狀、倒圓形狀或者類似形狀的熱交換器40。然而，其他構(gòu)造可以包括與紅外加熱元件30相鄰的一個(gè)或者更多個(gè)倒圓形狀、尖頭形狀或者類似形狀的熱交換器40。另外的構(gòu)造可以包括在細(xì)長(zhǎng)熱交換器40內(nèi)的陣列或者群組60。
[0063]在操作中，系統(tǒng)10可以使用所包括的葉片20來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣，并且可選地使用紅外加熱元件30和/或熱交換器40來(lái)加熱該空氣。更具體地講，系統(tǒng)10可以被選擇來(lái)按非加熱操作或者加熱操作進(jìn)行操作。在非加熱操作期間，紅外加熱元件30可以幾乎不產(chǎn)生熱。在該操作中，通過(guò)的空氣將不經(jīng)歷顯著的溫度變化。在非加熱操作中，所述系統(tǒng)可以基本上作為風(fēng)機(jī)操作。
[0064]在加熱操作期間，紅外加熱元件30產(chǎn)生熱，該熱可以被傳遞到熱交換器40和/或通過(guò)的空氣。更具體地講，用來(lái)產(chǎn)生熱的一個(gè)或者更多個(gè)紅外加熱元件30還可以將熱直接傳遞到通過(guò)的空氣。另外，已被傳遞到熱交換器40的熱還可以隨后被傳遞到通過(guò)的空氣。紅外加熱元件30所產(chǎn)生的熱的量可以是通過(guò)例如操縱控制面板可調(diào)整的。
[0065]現(xiàn)在參照?qǐng)D1、圖4和圖9，討論圖示說(shuō)明性流型。技術(shù)人員將理解，以下討論的流型是為了清晰起見(jiàn)而提供的，并非意圖以任何方式限制本發(fā)明?？梢允瓜到y(tǒng)10的葉片20旋轉(zhuǎn)。隨著葉片20旋轉(zhuǎn)，空氣可以通過(guò)入口 54被吸入到加熱系統(tǒng)10中，并朝向出口 56驅(qū)動(dòng)。[0066]移動(dòng)空氣可以通過(guò)可以被構(gòu)造成一陣列或者可以不被構(gòu)造成一陣列的任何數(shù)量的紅外加熱元件30和熱交換器40。如上所述，最靠近葉片20安置的熱交換器40可以包括面對(duì)葉片20的尖端。當(dāng)空氣碰到熱交換器40的尖端或者錐形端時(shí)，空氣可以被引向熱交換器40的任一側(cè)?？諝饪梢员粺峤粨Q器以對(duì)空氣的流型的負(fù)面影響最小地引導(dǎo)。
[0067]圖9中示出了加熱系統(tǒng)10的操作期間的空氣的圖示說(shuō)明性流向，該加熱系統(tǒng)10包括熱交換器40和紅外加熱兀件30的一種直線構(gòu)造。技術(shù)人員將理解，一種直線構(gòu)造的圖示說(shuō)明被用來(lái)幫助提供清晰討論，并非意圖施加任何限制。
[0068]當(dāng)空氣遇到熱交換器40的尖端時(shí)，它可以基本上被分割為在每一側(cè)通過(guò)紅外加熱元件30的兩個(gè)通道。將空氣分割為多個(gè)通道最小化旋渦的發(fā)生，從而允許空氣的流型以對(duì)移動(dòng)空氣的速率的干擾最小的方式繼續(xù)。當(dāng)空氣的一部分在加熱操作期間可以接觸熱交換器40時(shí)，至少一些熱可以通過(guò)傳導(dǎo)或者對(duì)流從熱交換器40傳遞到空氣。
[0069]在通過(guò)熱交換器40之后，空氣可以通過(guò)一個(gè)或者更多個(gè)紅外熱交換器40。在加熱操作期間，該空氣可以被紅外加熱元件30經(jīng)由輻射、對(duì)流和/或傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。
[0070]空氣的至少一部分的流型可以被成形來(lái)在紅外加熱元件30之間接觸或者流動(dòng)。然而，通過(guò)紅外加熱元件30的大部分空氣可以繼續(xù)按最優(yōu)化型態(tài)流動(dòng)，從而提供高速率的空氣流動(dòng)，幫助所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)大體積空氣。通過(guò)的空氣還可以被紅外加熱元件30經(jīng)由紅外輻射、對(duì)流和/或傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。
[0071]通過(guò)紅外加熱元件30之后，空氣然后可以通過(guò)另一熱交換器40，所述另一熱交換器40可以被安置在所述直線構(gòu)造的終端位置處。該熱交換器40可以被用來(lái)至少部分重組可能已通過(guò)安置在所述直線構(gòu)造前面的熱交換器40分離的空氣的通道。在終端位置處的熱交換器40可以與在前面位置處的熱交換器40相對(duì)地定向，例如，旋轉(zhuǎn)大約180度。將空氣流型從多個(gè)通道重組為近乎單個(gè)通道最小化旋渦的發(fā)生，從而允許空氣的流型繼續(xù)，而對(duì)移動(dòng)空氣的速率沒(méi)有顯著干擾。在加熱操作期間，當(dāng)空氣的一部分可以接觸熱交換器40時(shí)，至少一些熱可以通過(guò)傳導(dǎo)或者對(duì)流從熱交換器40傳遞到空氣?？諝馊缓罂梢酝ㄟ^(guò)出口56尚開(kāi)系統(tǒng)10。
[0072]以下說(shuō)明性技術(shù)信息在下面是為了闡明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)而提供的，并非意圖使本發(fā)明限于以下信息。在本發(fā)明的試驗(yàn)中，創(chuàng)建本發(fā)明的在隔離環(huán)境下使用能夠?qū)崿F(xiàn)246CFM的橫流風(fēng)機(jī)的實(shí)施方案。風(fēng)機(jī)被放置在殼體50內(nèi)，殼體50包括以上討論的熱交換器40和紅外加熱元件30的構(gòu)造。說(shuō)明性系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)了 3.3米/秒的平均空氣速度，而最大空氣速度達(dá)到5.1米/秒。在該操作期間，系統(tǒng)10能夠以高水平速度生成大約165CFM。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解另外的構(gòu)造可以生成不同結(jié)果，所述另外的構(gòu)造可以具有該說(shuō)明性技術(shù)信息、低于該說(shuō)明性技術(shù)信息或者高于該說(shuō)明性技術(shù)信息的值。
[0073]本公開(kāi)描述的具有改善的空氣流動(dòng)構(gòu)造的加熱系統(tǒng)10可以被用來(lái)以高效率加熱空間。在加熱操作期間，加熱系統(tǒng)10有利地以低于現(xiàn)有技術(shù)的加熱裝置的噪聲輸出對(duì)空間進(jìn)行加熱。在非加熱操作期間，系統(tǒng)10有益地驅(qū)使足夠速率的空氣移動(dòng)以仍用作風(fēng)機(jī)。有效加熱能力和高空氣流動(dòng)特性的組合為用戶提供可以高效率地被用在加熱操作和非加熱操作中的空氣循環(huán)和加熱系統(tǒng)10。
[0074]要理解，盡管已結(jié)合本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】描述了本發(fā)明，但是前面的描述的意圖是圖示說(shuō)明，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求的范圍限定。其他方面、優(yōu)點(diǎn)和修改在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)包括: 葉片，所述葉片驅(qū)使氣體在流向上移動(dòng)，所述葉片是以旋轉(zhuǎn)方式可復(fù)位的； 紅外加熱元件，所述紅外加熱元件被安置在所述葉片附近，在所述流向上流動(dòng)的所述氣體經(jīng)過(guò)所述紅外加熱元件的至少一部分；以及 熱交換器，所述熱交換器被安置在所述紅外加熱元件附近來(lái)引導(dǎo)所述氣體，以引導(dǎo)所述氣體的流型； 其中所述紅外加熱元件可在加熱操作與非加熱操作之間選擇； 其中所述熱交換器提高經(jīng)過(guò)所述紅外加熱元件的氣體的流動(dòng)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器大致被安置在所述葉片與所述紅外加熱元件之間。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括所述紅外加熱元件和所述熱交換器的陣列，所述陣列的至少一部分基本上成直線地定位，其中所述陣列被安置在所述葉片附近以最小化所述流型的破壞，其中多個(gè)紅外加熱元件可包括在所述陣列中，并且其中多個(gè)熱交換器可包括在所述陣列中。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，包括陣列群組，所述群組中的每個(gè)陣列可被安置成彼此基本平行。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括具有入口和出口的殼體，其中所述紅外熱加元件和所述熱交換器被安置在所述葉片與所述出口之間，其中所述氣體通過(guò)所述入口進(jìn)入所述殼體以被所述葉片接收，并且其中所述氣體被所述葉片驅(qū)動(dòng)來(lái)在所述流向上流動(dòng)以通過(guò)所述出口離開(kāi)所述殼體。`
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述殼體至少部分由木材構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器至少部分成錐形。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括大致平行于所述流向地伸展的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)段，其中所述紅外加熱元件被安置在所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)段之間。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述葉片是彎曲的并且包括在葉輪中，所述葉輪可包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括空氣過(guò)濾器。
11.一種空氣循環(huán)加熱器系統(tǒng)，所述空氣循環(huán)加熱器系統(tǒng)包括: 一個(gè)或者更多個(gè)葉片，所述一個(gè)或者更多個(gè)葉片驅(qū)使氣體在流向上移動(dòng)，所述葉片是以旋轉(zhuǎn)方式可復(fù)位的； 紅外加熱元件，所述紅外加熱元件被安置在所述葉片附近，在所述流向上流動(dòng)的所述氣體經(jīng)過(guò)所述紅外加熱元件的至少一部分；以及 熱交換器，所述熱交換器大致成直線地安置在所述葉片與所述紅外加熱元件之間成一陣列，所述熱交換器至少部分成錐形，以引導(dǎo)所述氣體以最小化所述氣體的流型的破壞， 其中所述陣列包括多個(gè)紅外加熱元件； 其中所述陣列包括多個(gè)熱交換器； 其中所述熱交換器提高經(jīng)過(guò)所述紅外加熱元件的氣體的流動(dòng)特性；并且 其中所述紅外加熱元件可在加熱操作與非加熱操作之間選擇。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括陣列群組，所述群組中的每個(gè)陣列可被安置為彼此基本平行。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括具有入口和出口的殼體，其中所述陣列被安置在所述葉片與所述出口之間，其中所述氣體通過(guò)所述入口進(jìn)入所述殼體以被所述葉片接收，并且其中所述氣體被所述葉片驅(qū)動(dòng)來(lái)在所述流向上流動(dòng)以通過(guò)所述出口離開(kāi)所述殼體。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述殼體至少部分由木材構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述葉片是彎曲的并且包括在葉輪中，所述葉輪可包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
16.一種以高功效操作加熱系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括葉片、紅外加熱元件和熱交換器，所述紅外加熱元件可在加熱操作與非加熱操作之間選擇，所述熱交換器被安置在所述紅外加熱元件附近，并且所述方法包括以下步驟: (a)通過(guò)使所述葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)使氣體在流向上移動(dòng)； (b)使用所述熱交換器來(lái)引導(dǎo)所述氣體以最小化所述氣體的流型的破壞；以及 (C)使所述氣體以高流動(dòng)特性橫穿安置在所述熱交換器附近的紅外加熱元件，所述氣體被所述紅外加熱元件可控地加熱。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述系統(tǒng)還包括具有入口和出口的殼體，所述方法還包括以下步驟: (d)所述葉片通過(guò)所述入口接收所述氣體進(jìn)入殼體；以及 (e)使用所述葉片驅(qū)使所述氣體移動(dòng)來(lái)在所述流向上流經(jīng)所述紅外加熱元件和所述熱交換器以通過(guò)所述出口離開(kāi)所`述殼體。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述紅外加熱元件和熱交換器的陣列基本上成直線地定位，所述陣列被安置在所述葉片附近以最小化所述流型的破壞；其中多個(gè)紅外加熱元件可包括在所述陣列中；并且其中多個(gè)熱交換器可包括在所述陣列中。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括陣列群組，所述群組中的每個(gè)陣列可被安置為彼此基本平行。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述葉片是彎曲的并且包括在葉輪中，所述葉輪可包括在橫流風(fēng)機(jī)中。
【文檔編號(hào)】F24H9/18GK103851780SQ201310075210
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】M·克羅, 黃建民 申請(qǐng)人:特溫斯達(dá)國(guó)際股份有限公司