专利名称：小型高效空气加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热器，尤其涉及一种小型高效空气加热器。
背景技术：
已有技术中的空气加热器通常包括加热部分和风机单元，该风机单元将要加热的冷空气吹过加热部分，然后再将已加热的空气分布到室内。加热部分包括燃烧室和热交换器，燃料在燃烧室中燃烧以产生热的燃烧生成气体(通称为烟气)，烟气流过热交换器。要加热的冷空气同时流过热交换器，由此热量从热烟气经热交换器传递给了冷空气。然后，已加热的空气流到室内。因此，上述加热器不仅加热空气，而且还将已加热的空气分布到室内。
上述空气加热器通常用作为一种“可独立应用的(stand alone)”单元，且常常安装在一升高的位置上，例如，它可自室内天花板垂悬下来。因此，从加热器中流出的已加热的空气不仅必须是从加热器中吹出的，而且还必须向下流到室内。要意识到的是层化(即，暖空气在室内上升的趋势)是一种尤其须要特别克服的状态，尤其在加热器已处于一升高的位置上的情况下。
在某些已有技术中的应用中，在室内可安装一台或多台设置在天花板上的风扇，以使已加热的空气向下流动，并减少层化现象。这些设置在天花板上的风扇通常由独立于加热器的温度调节装置所控制。因此，在过去，层化状态是与加热器的运行相独立地来克服的，这样常常导致加热器的低效运行和不舒服的温度振荡。
其次，已有技术中典型的加热器采用这样的交叉流动型热交换器，其中烟气流过热交换器中的第一组通道，同时要加热的冷空气交叉地流过热交换器中的、与第一组通道交替的第二组通道，由此来自热烟气的热量通过热交换器的金属元件传递给了冷空气。要意识到的是，流过空气加热器的热交换器的冷空气的流量要比流过同一热交换器的热烟气的流量大得多。冷空气与烟气的流量比通常为25∶1～250∶1。为便于不同流量的流体流动，已有技术中的热交换器通常需要较大的风机单元(也说明要高的能源成本)和/或须要增大热交换器的尺寸(由此增加了加热器的总体尺寸)。
本技术领域中的那些熟练技术人员会意识到的是，已有技术中仅仅采用一种单步热交换器的加热器通常呈现78～80％的热效率。当需要较高的效率时，已有技术中的加热器必须增设一第二热交换器，它能进一步冷却烟气(通常将其冷却至露点以下)，由此可获得+90％的热效率。然而，增设该第二热交换器无疑增加了成本和/或加热器的总体尺寸。
还能意识到的是，已有技术中的交叉流动型热交换器通常沿着热交换器的空气出口侧呈现一种不希望有的“温度梯度”。换句话说，热交换器的表面(已加热的空气通过该表面流出)将呈现这样一种温度梯度，即该表面最靠近烟气入口的这部分要比该表面接近烟气出口的那部分热得多。由于从热交换器中流出的空气呈现出这种温度梯度，因此加热室内就变得更为困难，而且还可能影响室内工作人员的舒适度。
另外要意识到的是，热交换器接近燃烧室的那部分暴露于极高的温度下。已有技术中的加热器通常通过采用抗高温材料、隔热、和/或某些设计标准、例如增加装置尺寸等来解决这个暴露于这些高温下的问题。
本技术领域中的那些熟练技术人员还会意识到的是，在热传导过程中，会在烟气通道中产生冷凝物，并且必须将该冷凝物从热交换器中去除。本技术领域中的那些熟练技术人员还会意识到的是，不同的加热环境可能需要尺寸差异很大的加热器。已有技术中的加热器通常不属于模块化理念(modular in concept)设计，因此也就不容易适应此类不同的加热要求。
因此，本技术领域中需要一种小型空气加热器，它即使在单步结构中就能呈现高效(较佳地通过将烟气冷却至露点以下)；能从烟气通道中去除冷凝物；有利于在无须增加热交换器的总体尺寸和/或增加风扇/风机的尺寸的情况下，使不同流量的流体流过热交换器；降低沿着热交换器的空气出口侧的温度梯度；减少室内空气层化的趋势；提供改进的舒适调节；并且提供了一种属于模块化理念的设计，从而可对具体的加热应用更专门地设计加热器。
发明内容
能满足已有技术的需要的本发明涉及一种空气加热器。该空气加热器包括用于使燃料燃烧、以便提供烟气的燃烧器。该空气加热器还包括包围该燃烧器的燃烧室。该空气加热器还包括具有层叠波纹板组件的交叉流动型热交换器，这些波纹板一同构成多条交替的烟气通道和空气通道，并同时构成空气入口侧、空气出口侧、烟气入口侧和烟气出口侧。该空气加热器还包括用于包围并支承热交换器、且具有空气入口和空气出口的外壳。该空气加热器还包括用于使空气流过外壳且流过热交换器的空气通道的风扇。燃烧室与热交换器的烟气入口侧相连通，以使烟气流过烟气通道。最后，各板材包括无波纹区域，该区域接近热交换器的烟气入口侧，从而构成多条改进的空气通道，这些通道可增大沿着烟气入口侧流过热交换器的气流，由此加大沿着烟气入口侧的热传导。
因此，本发明提供了一种小型空气加热器，它采用单步结构但能呈现高效；能从烟气通道中去除冷凝物；有利于在无须增加热交换器的总体尺寸和/或增加风机的尺寸的情况下，使不同流量的流体流过热交换器；降低沿着热交换器的出口表面的温度梯度；减少室内空气层化的趋势；提供改进的舒适调节；并且提供了一种属于模块化理念的设计，从而可对具体的加热应用更专门地设计加热器。
图1是本发明加热器的前视图；图1A是沿着图1中的线1A-1A剖切的剖视图；图2是燃烧室/热交换器/收集箱组件的立体图；图3是燃烧器的详图；图4是燃烧器和协同操作的燃烧风扇的详图；图5是燃烧室的立面图；图5A是沿着图5中的线5A-5A剖切的放大的剖视图；图6是热交换器的立体图；图7是去除了框架之后的、图6所示热交换器的立体图；图8是用于构筑本发明热交换器的第一波纹板的立面图；图9是用于构筑本发明热交换器的第二波纹板的立面图；图10A是示出了热交换器的一部分的前视图，其中其顶部包括用于增大气流的改进的空气通道；图10B是用于构筑图10A所示热交换器的其中一种板材的详图，其中该板材的顶部是无波纹的；图11是热交换器的立体图，其中沿着烟气入口侧已安装了多个隔热屏；图12A是图11所示隔热屏的详图；图12B是图12A所示隔热屏的侧视图；图13是本发明另一种加热器的立体图；图14是图13所示加热器的侧视图；图15是装入到图13所示加热器中的空气分布板的详图；图16是燃烧器输出对温差的图表；以及图17是气流对温差的图表。
具体实施例方式
现在请参阅附图，图1和1A中示出了本发明的加热器10。该加热器10包括风机、即内部风扇12、其中设有燃烧器16的燃烧室14和热交换器18。该加热器10还包括包围并支承风扇、燃烧室和热交换器的外壳20。该外壳20包括可使冷空气由风扇12吸入到加热器中的空气入口22和可使已加热的空气由风扇12从加热器吹出的空气出口24。箭头Fa表示空气流过加热器10时的流向。最后，在加热器的一侧上安装有控制箱26。
正如本技术领域中的那些熟练技术人员所意识到的那样，燃料在燃烧器16中燃烧，从而提供热的燃烧生成气体(通称为热烟气)，该气体沿着箭头Ff所示的方向流过热交换器18。现在请参阅图2，燃烧室14较佳地垂直安装在热交换器18之上，且较佳地基本延伸穿过热交换器18的宽度w。燃烧室14具有第一侧面28和第二侧面30。在侧面30内形成有燃烧器安装孔32，以使燃烧器16安装于其中。
收集箱34(从图2中可最清楚地看到)垂直安装在热交换器18之下，用于收集形成在热交换器内部的冷凝物(在将烟气冷却至露点以下的温度的过程中所产生的)，并使该冷凝物连同废烟气一起从热交换器中重力流出。排出管36将废烟气和冷凝物引出到加热器单元之外。随后，按照惯例来排空废烟气和冷凝物。因此，燃烧室垂直安装在热交换器之上(如图1A和2所示)可使形成在热交换器之中的冷凝物借助重力从热交换器中流出。虽然，采用“重力模式”来将冷凝物从热交换器中去除是较理想的，但也可改变燃烧室相对于热交换器的位置，并可采用将冷凝物从热交换器中去除的其它技术。
现在请参阅图3、4、5和5A，燃烧器16包括柱形腔38，该柱形腔的一端40开口，而其另一端42则封闭。开口端40固定在凸缘44上，该凸缘44可使燃烧器安装在燃烧室14的侧面30上。沿着腔38的长度形成有较佳地呈矩形、且包含有多个支承肋48的槽46。随后，该槽由例如机织金属纤维的燃烧表面50所覆盖(如图5A所示)。
如图4所示，燃烧器16经管子54连接在燃烧风扇52上。该燃烧风扇将燃料(例如，天然气)吹入到燃烧器16的腔38之中。火焰从点燃的燃料蔓延过整个燃烧表面50。由于燃烧风扇52产生了流动，因此热烟气离开燃烧表面沿着箭头Ff所示的方向流过热交换器18。最后，在腔38内设有多个锥形空气分布插入件56，以便有助于沿着槽的长度来等量分布烟气。
现在请参阅图6-9，热交换器18是由多块层叠的波纹板58a、58b所构成的交叉流动型热交换器。各板材包括围绕板材外围的相对外凸缘。然后，将预先挑选的层叠板材的凸缘钎焊在一起，以便提供一种具有多条沿第一方向延伸的烟气通道和多条沿第二方向交叉地延伸通过热交换器的空气通道的板材组件。从而，相邻板材构成了交替的烟气通道和空气通道。钎焊在一起的板材组件由框架60所支承。可意识到的是，此类设计属于模块化理念，通过改变板材的尺寸和/或增加或减少相邻板材的数量可很容易地改变热交换器的尺寸。因此，具有N条烟气通道的热交换器包括N+1条空气通道，并需要2N+1块板材来进行构筑。燃烧器16的设计有利于加热器的模块化理念，即热交换器尺寸中的变化仅仅包括燃烧器的柱形腔38的直径和/或长度的变化。
同时，板材组件构成冷空气入口侧62、已加热空气出口侧64、热烟气入口侧66和冷烟气出口侧68。通过在板材上形成多个肋部70可提供诸波纹。在暖空气加热场合中，流过热交换器的烟气的量明显少于流过热交换器的空气的量。因此，较理想地是将空气流动通道设计成给从其中流过的空气提供比烟气流过烟气通道时所经受到的要小的“阻力”。通过各条通道中肋部70的取向可实现这种通过热交换器时的“不相等”的阻力。例如，在其中一块板材(例如，图8中所示的板材58a)上，诸肋部倾斜-30°(相对于水平方向)，而在相邻的一块板材(例如，图9中所示的板材58b)上，诸肋部倾斜+30°(相对于水平方向)。该角度变化越大，通过两组通道时所受到的限制就越“不相等”。该倾斜角度的范围较佳地为15°～35°。
如图6-7所示，肋部70的高度被形成为可使相邻板材的相交肋部彼此相接触。这样就能加固热交换器的构造，即在装配热交换器的过程中，将各接触点钎焊在一起。板材的波纹(即，形成在板材上的诸肋部)增加了通过热交换器的湍流，这样可提高热传导过程的效率。由此，热交换器18提供了一种较已有技术中的热交换器而言紧凑得多的设计，同时还提供了即使只用单步就能达到的+90％的热传导效率。在这种小型热交换器的基础上，连同减小下文中将作描述的燃烧室的尺寸，与具有相同热输出量的已有技术中一种传统的加热器相比，本发明加热器的总体尺寸已减小了约40-50％的体积。
现在请回到图1A和2上，加热器10包括诸空气旁路通道72，这些通道使吸入到加热器10中的一部分冷空气环绕燃烧室14的外表面74和侧面28、30流动。加热器10还可包括用于调节环绕燃烧室14流动的空气的量和/或旁路空气的流向的旁路控制装置76。当旁路空气环绕燃烧室14流动时，在燃烧室的壳体与旁路空气之间发生了热传导。
本文中所描述的旁路空气提供了以下几个显著的优点。首先，将冷空气推过环绕燃烧室的旁路通道要比将冷空气推过热交换器的通道容易(即，花费较少的能量即可)。结果，由于风扇12无须将所有的冷空气推过热交换器12(这样将花费额外的能量)，因此，可将更小尺寸的风扇装入到加热器内，从而节省了能源成本。
其次，本文中所描述的旁路通道有利于加热器和加热器/热交换器子组件(subassembly)的总体设计。要意识到的是，由燃烧器16所产生的燃烧生成气体的温度通常为1000℃～1400℃。因此，燃烧室14的壳体会经受到极高的温度。已有技术中的加热器已通过如下手段来解决温度问题采用更为昂贵的壳体材料，采用隔热材料，以及总体增大燃烧室的尺寸、即增大燃烧器与燃烧室壳体之间的距离、从而在热的燃烧生成气体接触到燃烧室壳体之前使其冷却。然而，这无疑增加了加热器的总体尺寸，这不利于装置的运输/搬运、安装空间的要求、制造/材料成本以及总体美观。本发明的旁路空气通道去除了燃烧室表面的热量，由此降低了燃烧室的总体温度，且无需更为昂贵的材料、安装和/或增大的尺寸。由旁路空气去除热量也是相当重要的，即它降低了流入到热交换器中的烟气的温度。
再回到图3、4、5和5A上，本发明提供了一种新颖的燃烧室/燃烧器子组件设计，这种设计既有利于按需要减小燃烧室的总体尺寸，又利于经由上述旁路空气流动来进行热传导。如上所述，燃烧器16设有由燃烧表面50所覆盖的槽46。要意识到的是，燃烧器16的槽的设计可使热烟气最初沿预定的方向取向。如图5A所示，槽46延伸通过大约80°的一段弧，且较佳地取向成该槽的中心以自水平方向大约40°的方向取向，从而使热烟气沿着箭头G所示的方向流动。可看到，该燃烧器16的取向由此使烟气流向热交换器的顶表面，并同时包括水平分量GH和垂直分量GV。该水平分量GH由此加热燃烧室14的表面74，从而有利子经由旁路空气流动的热传导过程。还要意识到的是，通过使烟气远离燃烧室的表面78、80和82，可减小这些壁表面与燃烧器之间的距离，从而使燃烧室的尺寸得以减小。因此，使燃烧器16相对于延伸通过热交换器18的中部的轴线X偏心设置。因此，燃烧器16的槽的设计可使燃烧室的尺寸得以减小，同时仍确保烟气分布在热交换器的整个烟气入口表面上，且同时使一部分烟气流向燃烧室的表面74。
虽然本发明包含空气旁路通道会使烟气仍处于燃烧室中时就有所冷却，但是热交换器的烟气入口侧66仍暴露在极高的温度下。已经发现，通过改变途经热交换器顶部的空气流动通道(参见图10A中的细部A)，将热交换器暴露于高温下是允许的。更具体地讲，已经发现，通过加快空气流过热交换器顶部中的通道的流速，可从热交换器的这部分中去除足够的热量，而不必采用昂贵的高温材料。通过从热交换器顶部中的板材上去除波纹可加快空气流动(参见图10B中的细部B)。这种空气快速流过热交换器顶部还会降低热交换器的空气出口侧上所呈现的温度梯度。
在一较佳实施例中，热交换器的顶部被设计成板材58a、58b的左侧顶部(如图8和9所示)包括一无波纹区域59，这部分的形状被做成用于向流入的气流(在图8和9中从左到右)提供一漏斗部分(funnel)。该漏斗形入口有利于捕获流入的气流以及该流入的气流沿着热交换器的顶内表面的流向。
现在请参阅图11、12A和12B，由隔热的陶瓷纤维所制成的多个隔热屏84较佳地沿着热交换器的烟气入口侧66设置。这些隔热屏彼此隔开一定距离，以使热烟气流入到热交换器的烟气通道内。可沿着热交换器的宽度安装一对支架件(未图示)，以便将隔热屏固定在热交换器上。每一个隔热屏84包括内保护区86，其尺寸被做成可包围沿着热交换器的烟气入口侧54设置的钎焊凸缘。由此，隔热屏84使钎焊凸缘(不由流过热交换器的气流直接冷却)不致直接暴露于热烟气。这些隔热屏也属于模块化理念，该热交换器需要在各烟气通道之间设置一个隔热屏。沿着烟气入口侧的钎焊板材的凸缘部分也可籍由各种涂层(例如，陶瓷)的保护而免受烟气热量的损害，而且还可改变隔热屏84的形状和/或使其呈流线型，从而便于烟气流动。
暖空气在室内上升的趋势形成一种称之为“层化”的状态，其中室内天花板附近的温度高于室内地板附近的温度。这种层化状态会使在该环境下工作的人感到不舒服。诸如本文中所述的加热器10之类的加热器通常安装在室内一较高的位置上，例如，该加热器可从天花板上垂悬下来。这种将加热器安装在高于室内工作人员的高度上将使其更难以确保向室内的下部区域提供足量的暖空气。
然而，本文中已意识到的是，某些特征可减少这些不理想的“层化”现象。例如，沿着热交换器18的空气出口表面(其中该表面要比燃烧室附近的区域热得多)所呈现的温度梯度会增加层化的可能性，并在引起工作环境中的不舒服问题。虽然从加热器中流出的旁路空气(图1中的箭头F1)已籍由来自于燃烧室壳体的热传导所加热，但该流出的旁路空气的温度仍低于从热交换器顶部流出的空气的温度(即，图1中的箭头F2)。气流F1和F2的混合物降低了从热交换器的顶部区域所流出的气流的总体温度，从而降低了热交换器的整个出口表面和加热器10的空气出口24上的温度梯度。此外，如图1所示，外壳20较佳地包括沿着空气出口24的多个通风窗88，这些通风窗被设计成可混合从热交换器中流出的已加热的空气，并使这些已加热的空气沿着所需方向从加热器中流出，例如向下流入到室内。
图13-14中示出了另一种加热器、例如加热器10’。如图所示，该加热器10’采用了一种外部风扇12’而不是加热器10的内部风扇。空气分布板90较佳地设置在加热器10’内位于热交换器的空气入口侧上。较佳地，该空气分布板不会对流过诸板材的顶部漏斗形区域的气流有任何限制。从图15中可以清楚地看到，该空气分布板90包括大小不同的多个空气流动孔、排出管孔92和第二管孔94。这些孔的大小沿着从侧边96至侧边98的方向递减，从而限制了沿此方向流过热交换器的空气流量。当然，分布板90中的这些孔的大小和/或结构是可改变的。
要意识到的是，该空气分布板90有利于以降低在热交换器的空气出口侧上所呈现的温度梯度的方式来将空气分布在整个空气入口侧62上。如上所述，当烟气流过热交换器18时，它们的温度降低。因此，烟气在与孔100的位置相对应的高度Y1(参见图14)上的温度要高于与孔102的位置相对应的高度Y2上的温度。假定在这两个不同的高度上有等量的空气流过热交换器，那个较高高度上的气流在热交换器的空气出口表面上的温度要高于那个较低高度上的气流的空气出口表面上的温度。通过减少较低高度上的气流，将在该较低高度上流过热交换器的空气加热至要高于在不具备分布板的情况下所实现的温度上。因此，安装分布板可显著降低在交叉流动型热交换器的空气出口侧上所呈现的温度梯度。最后，加热器10’包括设置用来便于使旁路通道与热交换器之间的气流平衡的转向板104。
本发明的热交换器较佳地设有用于控制热量输入和加热器的空气体积的舒适调节控制机构。该舒适调节控制机构的目的在于使加热器的运行最优化，并解决室内层化问题。热量输出的调节是通过调节燃烧器的热量输入来实现的，而气流的调节则是通过在高气流设定与低气流设定之间改变风机的的设定值来实现的。
请参阅图16，将燃烧器的热量输出在预设的最大值与预设的最小值(确保燃烧器适当的运行)之间进行调节。当ΔT等于或大于ΔTH时，燃烧器在其预设的最大值满热量输出上运行。当ΔT跌至ΔTH之下时，加热器的控制系统开始调整(即，减少)燃烧器的热量输出(该调整发生在图16中的点1和点2之间)。一旦ΔT跌至ΔTL之下，则该燃烧器就在其预设的最小值热量输出(从图16中的点2至点3)上运行。在点3上，ΔT等于ΔTZ，于是该燃烧器被切断。随着ΔT的增大，直到ΔT等于ΔTL才接通燃烧器，从而防止加热器持续接通/切断循环。因此，实现了一种快速加热时间(heat-up time)(在无超越(overshoot)效应的情况下)。
装置气流的调节通常是加热器的出口温度与室内温度之间的温差的函数，除以下两种情况以外。第一，对于启动后的一段固定时间，风机保持关断状态，从而使加热器迅速变暖，而不会使冷空气分布到室内。第二，作为一种安全措施，倘若超过某一预定温度时，加热器将自动切断。因此，系统需要三个温度传感器(参见图14)用于测量室内温度(一般在室内工作人员附近的高度上)的第一传感器105、用于测量装置的出口温度的第二传感器106和用于测量热交换器的温度(仅仅用于安全切断)的第三传感器108。
当装置的出口温度与室内温度之间的温差超过一预设值时，风机被切换至其最大气流(参见图17)。这样可以两种途经来避免层化现象高气流降低了空气的出口温度，并且室内的空气循环增加了，由此改善了暖空气与冷空气的混合。
当上述温差跌至该预设值之下时，风机重又回到其低速设定。该系统包括一种滞后控制，用于避免风机的持续高/低切换。于是，当ΔT从点1降至点2时，风机保持在其高速设定上。一旦到达ΔT最小值，则该风机就被切换至低速设定。直到ΔT等于ΔT最大值时，该风机才会被重新切换至其高速设定。要意识到的是，出口温度与室内温度之间的温差既包括因热交换器的温度升高，又包括室内的垂直温差(层化效应)。
为进一步改善舒适调节，还存在一种在燃烧器切断(无热量输出)时才操作的控制回路。该回路是基于装置的出口温度与室内温度之间的温差进行操作的。只要所测得的装置的出口与室内温度之间的温差高于第二预设值，则风机就被切换至其低速设定。当所测得的温差跌至该第二预设值之下时，风机被切断。再者，将滞后控制并入到该控制回路中，用于防止风机的持续接通/切断。要意识到的是，由于该第二回路仅仅用于监视室内的垂直温差，而不负责向室内增加热量，因此该第二预设值要小于第一预设值(控制燃烧器的接通/切断)。
因此，本发明加热器的舒适控制系统将由垂悬式空气加热器加热室内与抗层化控制系统相结合。该结合后的舒适控制系统因此减少了不舒适的温度振荡现象，从而增加了对室内工作人员的总体舒适水平。该舒适控制系统通过改善加热器的调节与控制还降低了能源成本。
要意识到的是，本文已参照某些较佳或示范性实施例描述了本发明。在不脱离本发明目的、精神实质和范围的情况下，本文中所描述的这些较佳或示范性实施例还可被修改、变化、增加或有所不同，并且所有的此类增加、变形、修改和/或不同均包含在下列权利要求的范围之中。
权利要求
1.一种空气加热器，包括用于使燃料燃烧、以便提供烟气的燃烧器，所述燃烧器包括柱形腔，沿着所述柱形腔的长度形成有槽；包围所述燃烧器的燃烧室；构成多条烟气通道和空气通道、并进一步构成空气入口侧、空气出口侧、烟气入口侧和烟气出口侧的热交换器，其中所述燃烧室与所述热交换器的所述烟气入口侧相连通，以使所述烟气流过所述烟气通道；用于包围并支承所述热交换器、且具有空气入口和空气出口的外壳；用于使空气流过所述外壳且流过所述热交换器的所述空气通道的风机；其中所述槽相对于所述烟气入口侧以一预定的角度取向；并且所述槽被取向成使所述烟气具有初始方向G，该方向具有水平分量GH和垂直分量GV；并且所述水平分量GH使所述烟气对准所述燃烧室的表面。
2.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于，还包括燃烧风扇，所述燃烧风扇与所述柱形腔相连通，用于使所述燃料流入到所述柱形腔内、并从所述槽流出，所述槽上设有燃烧表面，以便于燃料燃烧。
3.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于，所述槽延伸通过大约80°的一段弧；同时，槽的中心以自水平方向大约40°的方向取向。
4.如权利要求3所述的空气加热器，其特征在于，所述槽呈矩形；同时，还包括多个锥形分布插入件，这些插入件位于所述柱形腔中，以有助于沿着槽的长度来等量分布烟气。
5.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于，还包括沿着所述热交换器的所述空气入口侧设置的空气分布板，所述空气分布板包括多个孔，这些孔的大小沿着自所述烟气入口侧延伸至所述烟气出口侧的方向递减，由此流过所述热交换器的空气流量沿着自所述烟气入口侧延伸至所述烟气出口侧的方向递减，从而降低了沿着所述热交换器的所述空气出口侧所呈现的温度梯度。
6.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于，还包括多个隔热屏；所述热交换器包括层叠波纹板组件，所述各板材包括围绕其外周的相对外凸缘；预先挑选的所述层叠波纹板的所述凸缘钎焊在一起，以便构成所述交替的烟气和空气通道；同时，所述隔热屏包括用于包围沿着所述热交换器的所述烟气入口侧的所述热交换器的所述钎焊凸缘的内保护区。
7.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于，所述风机具有风扇；并且，所述空气加热器还包括具有用于监视工作高度上的室内温度的第一温度传感器和用于测量所述空气加热器的出口温度的第二温度传感器的舒适调节控制系统，所述舒适调节控制系统包括用于将所述燃烧器在接通与切断装置之间进行切换、且用于将所述燃烧器的输出在预设的最小输出与预设的最大输出之间进行调节的第一控制回路；用于将所述风扇在接通与切断装置之间进行切换、且用于将所述风扇在低设定与高设定之间进行调节的第二控制回路；以及当所述燃烧器处于所述切断装置时、用于将所述风扇在所述切断装置与所述低设定之间进行切换的第三抗层化控制回路。
8.如权利要求7所述的空气加热器，其特征在于，所述各控制回路包括滞后区，以便限制所述燃烧器和所述风扇的持续循环。
9.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于，所述燃烧室垂直设置在所述热交换器之上，从而形成在所述热交换器中的冷凝物籍由重力排出。
10.如权利要求9所述的空气加热器，其特征在于，还包括设置在所述热交换器的所述烟气出口侧上的收集箱，以便收集所述烟气和所述冷凝物，并将所述烟气和所述冷凝物引向废料出口。
11.一种空气加热器，包括用于使燃料燃烧、以便提供烟气的燃烧器；包围所述燃烧器的燃烧室；构成多条烟气通道和空气通道、并进一步构成空气入口侧、空气出口侧、烟气入口侧和烟气出口侧的热交换器，所述燃烧室与所述热交换器的所述烟气入口侧相连通，以使所述烟气流过所述烟气通道；用于包围并支承所述热交换器、且具有空气入口和空气出口的外壳；用于使空气流过所述外壳且流过所述热交换器的所述空气通道的风机；沿着所述热交换器的所述空气入口侧设置的空气分布板，所述空气分布板包括多个孔，这些孔的大小沿着自所述烟气入口侧延伸至所述烟气出口侧的方向递减，由此流过所述热交换器的空气流量沿着自所述烟气入口侧延伸至所述烟气出口侧的方向递减，从而降低了沿着所述热交换器的所述空气出口侧所呈现的温度梯度。
12.如权利要求11所述的空气加热器，其特征在于，还包括多个隔热屏；所述热交换器包括层叠波纹板组件，所述各板材包括围绕其外周的相对外凸缘；预先挑选的所述层叠波纹板的所述凸缘钎焊在一起，以便构成所述交替的烟气和空气通道；同时，所述隔热屏包括用于包围沿着所述热交换器的所述烟气入口侧的所述热交换器的所述钎焊凸缘的内保护区。
13.如权利要求11所述的空气加热器，其特征在于，所述风机具有风扇；并且，所述空气加热器还包括具有用于监视工作高度上的室内温度的第一温度传感器和用于测量所述空气加热器的出口温度的第二温度传感器的舒适调节控制系统，所述舒适调节控制系统包括用于将所述燃烧器在接通与切断装置之间进行切换、且用于将所述燃烧器的输出在预设的最小输出与预设的最大输出之间进行调节的第一控制回路；用于将所述风扇在接通与切断装置之间进行切换、且用于将所述风扇在低设定与高设定之间进行调节的第二控制回路；以及当所述燃烧器处于所述切断装置时、用于将所述风扇在所述切断装置与所述低设定之间进行切换的第三抗层化控制回路。
14.如权利要求13所述的空气加热器，其特征在于，所述各控制回路包括滞后区，以便限制所述燃烧器和所述风扇的持续循环。
15.如权利要求11所述的空气加热器，其特征在于，所述燃烧室垂直设置在所述热交换器之上，从而形成在所述热交换器中的冷凝物籍由重力排出。
16.如权利要求15所述的空气加热器，其特征在于，还包括设置在所述热交换器的所述烟气出口侧上的收集箱，以便收集所述烟气和所述冷凝物，并将所述烟气和所述冷凝物引向废料出口。
17.一种空气加热器，包括用于使燃料燃烧、以便提供烟气的燃烧器；包围所述燃烧器的燃烧室；构成多条烟气通道和空气通道、并进一步构成空气入口侧、空气出口侧、烟气入口侧和烟气出口侧的热交换器，所述燃烧室与所述热交换器的所述烟气入口侧相连通，以使所述烟气流过所述烟气通道；用于包围并支承所述热交换器、且具有空气入口和空气出口的外壳；用于使空气流过所述外壳且流过所述热交换器的所述空气通道的风机；具有风扇的风机；具有用于监视工作高度上的室内温度的第一温度传感器和用于测量所述空气加热器的出口温度的第二温度传感器的舒适调节控制系统，所述舒适调节控制系统包括用于将所述燃烧器在接通与切断装置之间进行切换、且用于将所述燃烧器的输出在预设的最小输出与预设的最大输出之间进行调节的第一控制回路；用于将所述风扇在接通与切断装置之间进行切换、且用于将所述风扇在低设定与高设定之间进行调节的第二控制回路；以及当所述燃烧器处于所述切断装置时，用于将所述风扇在所述切断装置与所述低设定之间进行切换，由此既加热了室内、又阻止了室内空气层化的第三抗层化控制回路。
18.如权利要求17所述的空气加热器，其特征在于，所述各控制回路包括滞后区，以便限制所述燃烧器和所述风扇的持续循环。
19.如权利要求17所述的空气加热器，其特征在于，所述燃烧室垂直设置在所述热交换器之上，从而形成在所述热交换器中的冷凝物籍由重力排出。
20.如权利要求19所述的空气加热器，其特征在于，还包括设置在所述热交换器的所述烟气出口侧上的收集箱，以便收集所述烟气和所述冷凝物，并将所述烟气和所述冷凝物引向废料出口。
全文摘要
一种提供改进的舒适调节的小型高效空气加热器。该空气加热器包括由多块层叠的波纹板所形成的交叉流动型热交换器，这些波纹板构成多条交替的烟气通道和空气通道，并具有多条改进的空气通道，这些通道可增大沿着烟气入口侧流过热交换器的气流，由此加大沿着烟气入口侧的热传导。该空气加热器还包括多条旁路通道，这些通道使空气横穿流过燃烧室的至少一个表面，以便从燃烧室的壳体中去除热量，用以降低流入热交换器的烟气的温度，并降低热交换器的空气出口侧上的温度梯度。
文档编号F28D1/03GK1523308SQ20041000553
公开日2004年8月25日 申请日期2000年5月26日 优先权日1999年5月27日
发明者P·H·J·惠更, H·德沃尔夫, P H J 惠更, 侄 申请人:托马斯及贝茨国际股份有限公司