专利名称：具有反射器的供暖装置及反射热量的方法
技术领域：
本发明总体上涉及电气供暖装置。更具体地，本发明涉及控制和限定从空间供暖装置发出的红外线的聚焦范围。
背景技术：
由于多种原因，需要对诸如房间等的相对较小的空间进行供暖。该种供暖可以是现有的空气处理系统的一种补充。一种提供附加热量的方式是用便携式电供暖装置。这种类型的空间供暖装置相当小，有时是落地式的，该供暖装置设置为依靠房屋的配电线路运行，即依靠标准的家用和商用线路运行。
各种供暖装置可以通过辐射、对流或传导发出热量。非辐射电热装置可以例如具有一个或多个发热元件，所述发热元件以相当低的能量释放热量，以提高一些空气的温度。然后该供暖装置可以利用一个或多个风扇或其它促进流通的装置将已加热的空气吹进空间中，从而由该供暖装置供给的显著比例的热量使已加热的空气混入周围空气，同时热量的直接辐射为这样的供暖装置的第二特征。
比较起来，通常的辐射式电供暖装置可以红外辐射的形式释放其大部分热量，该红外辐射通过一个或多个以较高能级运行的发热元件发出。这样的发热元件一般将辐射路径中的物体的红外辐射加热与中间空气的少量直接加热结合在一起。其它类型的供暖装置可结合这些模式。
然而一些型式的供暖装置仅从前侧发出其热量，在这样的前辐射式供暖装置内的辐射式发热元件通常朝所有方向均匀辐射。因此，希望使用红外反射器来使发热元件的辐射改变方向，从而使差不多与实际量一样多的热量可由前面导出，否则热量将向上、向下或朝供暖装置的后部辐射。
辐射式供暖装置也可以具有风扇或其它空气流通装置，其中流通装置可促进对安装有供暖装置的空间的均匀供暖，可以最小化供暖装置内的温度升高，并且可提高用作供暖装置一部分的恒温装置的效能以保持所供暖的空间中的温度平衡。
在一些情况下，希望辐射式供暖装置提供在一个大致方向聚焦的红外发热，例如通常聚焦在供暖装置的前面，而且在该方向的一定范围内散布以在大范围区域内供暖。
因此，希望提供一种辐射式供暖装置，其可以促进热量在通常居中于供暖装置前面的大范围区域内的扩散。
发明内容
本发明最大程度地满足了上述要求，其中，一方面提供一种装置，在一些实施方式中提供一种辐射式供暖装置，其可以促进热量在一大范围区域内进行扩散，在一些实施例中，该区域基本上居中于供暖装置的前面。
根据本发明的一个实施例，提供了一种辐射式供暖装置。所述供暖装置包括设置用以辐射热量的发热元件，以及位于所述发热元件附近的反射器。除了反射器中间部分发生了位移之外，反射器具有常规的抛物面形状，同时反射器的第一边缘和第二边缘大致保持在与该常规的抛物面形状相关联的位置。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种辐射式供暖装置。该供暖装置包括用于辐射热量的装置和用于沿一个方向反射热量的装置。该反射装置具有大致的抛物面的形状，除了反射装置中间部分发生了位移之外，反射装置的第一边缘和第二边缘大致保持在与该常规的抛物面形状相关联的位置。
根据本发明的再一个实施例，提供了一种用于施加辐射热的方法。该方法包括以下步骤设置一用于连接到电源的辐射热产生装置；使辐射热反射装置的中间部分从常规的抛物面形状发生位移，同时保持辐射热反射装置的第一区域以及第二区域大致不发生位移；封装电力线路；保护辐射热产生装置免受物理侵入；并且提供从辐射热产生装置到电终端设备的电连接，该电终端设备设置为辐射热施加方法的一个部件。
因此相当广泛地列出本发明的某些实施例，以便可更好地理解本文的详细描述，且以便可以更好地理解对现有技术的贡献。当然，存在由下面描述以及由所附权利要求的主题得知的其它实施例。
在此方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应该理解，本发明不限于对下面文字部分所描述或附图中示出的详细结构和部件设置的实施。本发明具有所描述的实施形式之外的实施例，并可通过各种方式实施并执行。另外，可以理解，本文所采用的措辞和术语以及摘要是为了描述的目的，其不应被认为是限制性的。
这样，本领域普通技术人员应理解，本文揭示所基于的概念可容易地被用作实现本发明几个目的的其它设计的结构、方法和系统的基础。因此，认为权利要求包括不脱离本发明的精神和范围内的等效结构是重要的。
图1是示出了根据本发明的一个实施例的供暖装置的第一立体图；图2是比较用于常规的抛物面式的反射器和用于根据本发明的一个实施例的反射器的反射器形状轮廓的剖视图；图3是示出了具有常规的抛物面式的反射器的供暖装置和根据本发明的一个实施例的供暖装置的相对热量分布的图表；图4是根据本发明的一个实施例的供暖装置的反射器及相关构件的立体剖视图；图5是本发明一个实施例的第二立体图，示出了放热孔和支脚。
具体实施例方式
下面参照附图详细描述本发明，其中通篇以类似的标号表示类似的部件。根据本发明的实施例提供了一种辐射式供暖装置，其具有用于一个或多个发热元件的红外反射器，其设置为沿大致向前的方向进行大范围热量扩散。
图1是示出了根据本发明的一个实施例的立体图。所示出的是供暖装置10，其具有外壳12以及防止直接接触到发热元件16的栅网14。图1还示出了供暖装置的其它特征，例如基座18、支脚20、具有插头24的电线22、把手26、电源开关28、触点开关(内部)、定温器30、指示灯32以及热过载电路断路器34。图1还示出配件了36、38和40，其用于将散焦反射器42装到外壳12的可见侧，并保持反射器42的大范围发散能力。
所示类型的外壳12一般适于容纳电子元件以及防止与电子元件的无意接触，并且提供一刚性机械框架，发热元件16和散焦反射器42可以安装在该框架内，并且与其中的其它元件保持相对固定的关系。外壳12可由金属、适当的非金属或金属和非金属的合成物制成，并可通过诸如冲压金属部件、成型塑料等多种制造方法形成一件式或多件式结构。组成部件可以在适当的位置处进行防腐处理。如果需要的话，可将这些部件通过诸如螺钉、铆钉及夹子等的紧固件、诸如自身式铰链(self-hinge)、倒钩及插孔等的整体连接配件以及诸如熔接、焊接和胶合等装配材料及工艺来连接形成一整体。
所示的栅网14是多种适当的实施形式之一。具有相似功能的栅网14可以由适当的材料熔接或者粘合形成，或者可以冲压、铸造形成，或由其它适于所选材料的工艺形成。通常的栅网14例如通过夹子、螺钉、倒钩、弹簧张紧装置等基本上永久性地安装于外壳12。
图1示出一发热元件16，其是多种适于本发明的普通类型的发热元件中的一种。适当的类型包括电阻带、通常称作卡尔罗德(CALROD)类型的发热元件、绕在绝缘芯上的电阻丝以及熔凝石英加套式(fused-quartz-jacketed)发热元件等等其它类型。在应用于本发明时，任何类型的发热元件都可具有大致直线型结构，并使辐射能相对纵向轴线大致均匀径向分布。通常用于电阻式发热元件的材料包括镍铬铁合金。
在图1中示出了基座18。所示基座18将外壳12潜在的升温区域与其放置在其上的表面分开，且其是可以实现该功能的多种实施方式之一。虽然许多包括所发明装置的便携式供暖装置可具有基座，但例如安装到墙壁或者悬挂式支架的供暖装置可以不包括供其竖立的基座。还有，其他供暖装置可以具有可分开的基座或支座，供暖装置可永久性地、可调整地或可拆卸地与之连接。
所示支脚20在基座18的下方。如果设置了支脚，支脚20可以是任意形状的，并且可以是各种绝缘、防滑以及/或者是由适当热固性(非熔化的)材料形成的。在一些实施例中，使用支脚20可增强在基座18的底部表面之下的空气流通。这在下面图5中将进一步表述。尽管可预见许多实施例中可使用三个或四个支脚20，但对于一些实施例来说，所使用的支脚20的数量可以只有一个，而另一些实施例中可使用任意数量的支脚。
示出了端接有三线插头24的柔性电源线22。通常的线缆22也可端接两线插头24。基本上永久性装到外壳12上的柔性或半刚性的线缆22使得可在无需用户必须管理分开的电线布置的情况下使用空间供暖装置。尽管在一些应用中希望使用内置式线缆22，但也可以使用能够插入供暖装置上的插座中的线缆22。相似地，对于其它应用，可以在外壳12内设置位于固定位置的电触点，诸如接线端，或自由悬垂的电线，从而使得使用者可进行电连接，该电连接使用管道、房屋布线材料、电线等来进行。在这些应用中，盖板可使由用户作出的电连接受到保护而不会被侵入或破坏。
把手26是便携式供暖装置10的可选特征。如果有的话，把手26例如可以是绝缘的且/或由热固性(非熔化的)材料制成。把手26可以改为主要是金属的，在一些实施例中，金属把手可使用绝缘支座或夹子装到外壳12上。例如，把手26也可以为与外壳12一体的部分。
图1中示出了功率开关28。其可以是基本的通断开关28，或者具有其他功能而允许在多种功率设置之间进行选择。例如，三位置开关28可具有高输出位置、低输出位置以及关闭位置，而其它形式的开关28还可允许一个或多个中间输出设置。对于一些实施例，可以没有功率开关28，例如由固定的遥控装置操作的永久性安装的供暖装置10。
多输出设置的使用可包括两个或更多个输出级以及多种输出功能。输出功率级的数目可由实施的具体情况决定。例如，具有一个单个发热元件16和一个通断开关28的供暖装置可具有一个单一的输出级。具有两个不等同的发热元件16的供暖装置可以单独输出低功率、高功率或者将二者并行输出而得到三个输出级，这需要一个四位置开关28(关-低-中-高)以及适当的内部布线。可选的实施例中，例如可以省略三个“开”位置的其中一个以提供一个两级式供暖装置，可以通过将元件设置为串联而不是并联来减少功率，或者可以通过切断施加到串联或并联的元件上的电源来增加或降低功率输出。
图1中所示的实施例通过为供暖装置10增加一内部风扇将加压空气以及辐射供暖结合起来，其中该风扇基于开关28的一些设置，与发热元件16以及基本上隐藏在可见反射器42之后的第二发热元件协同运行。第二发热元件位于第二反射器(未示出)和可见反射器42之间，这两个反射器形成一空气槽，基于开关28的设定值，风扇压送空气通过所述空气槽。在图1的实施例中，在支持这种运行方式的情况下，引入的空气可通过外壳12的底座和后部上的放热孔导入，如下面图5所述。
图1进一步示出了一可选的内置定温器30。定温器30使整套式的便携式供暖装置10是可以自调整的，当环境温度降到最小值以下时，定温器30将其自身接通，而当环境温度超过最大值时，定温器30将其自身断开。定温器30可以具有滞后，以允许以适当的间隔进行动力循环。由于供暖装置10本身在循环结束后、在其可感测环境温度之前需要进行冷却，定温器30需要比其安装在远离供暖装置10的供暖空间中的另一实施例中所要求的更大的滞后。
图1进一步示出了可选的指示灯32。指示灯32设置为当对供暖装置10供电时或当供暖装置10散发热量时进行指示。可选实施例可指示这两个功能，或可具有接点闭合(contact closure)以允许远程检测供暖装置10的模式。
图1进一步地显示了热过载电路断路器34。如果发生过热或过电流的情况，则热过载电路断路器34可用于自动切断供暖装置10。图1中的热过载电路断路器34的外部可见部件为复位按钮。热过载电路断路器34可以是可复位的或不可复位的。例如，可复位类型可使用推、拉部件、双态元件或没有致动器的自动循环装置进行复位。保险丝可用作断路器。
触点开关(在所示的实施例中整个封装在外壳内并因此在所示图中是不可见的)是一种在供暖装置10向外倾斜超过允许范围或是翻倒时，可立即将供暖装置10的电力切断的装置。在一些实施例中，触点开关还可检测是否供暖装置被提起。固定安装的供暖装置可以不使用触点开关。一些类型的触点开关可以与功率开关28、定温器39或者过载电路断路器34形成为一体。
图2是一剖面图，其示出了大致为抛物面形的反射器结构50，该反射器结构50近似为已知的抛物柱面形状；还示出了本发明装置的大致为非抛物面形的反射器轮廓52。可以看到，在供暖装置元件54接近于其焦点的情况下，由所示类型的大致上为抛物面形的反射器结构50所反射的大量辐射能量沿大致平行的路线传播。与之相比，本发明装置的散焦反射器42可以具有位于远离反射器42的任一焦点处的发热元件16。这使得所反射的热量增大散布，从而在接近图1中的栅网14处具有强度较小、分布较广的最大热量分布区域。
本发明装置的非抛物面形的散焦反射器42的构型可以通过将自支撑的抛物面形的反射器50弯曲成所示的大致为非抛物面形的构型、并稳定散焦反射器42来实现，其中使用例如螺钉、铆钉、夹子、调整片或托架等偏移配件来稳定散焦反射器42。图2的散焦反射器42的构型也可以通过以下方式形成使用模具将反射器材料直接压成优选的形状；将材料装配在凹槽、槽口、导向件、固定配件组等与外壳12为一体或保持在外壳12上的类似结构中；将反射器材料沿成形轮廓弯曲，或对反射器材料进行成形加工使其获得本文描述的特性。
图3是比较抛物面形的反射器与本发明的反射器的热量分布强度的图表。曲线60表示抛物面形的反射器的热量分布特征，而曲线62表示根据本发明的反射器的一个实施例的热量分布特征。图中明显的是，抛物面形的反射器在最高辐射强度范围内的峰值能量稍微高于本发明装置的相应区域内的峰值能量。
图4是具有第一、第二、第三及第四安装装置36、72、40和76的散焦反射器42的视图，其中安装装置36、72、40和76中的每一个装置都支撑散焦反射器42的一角。散焦反射器42进一步采用了第一和第二偏移配件38、74，该第一和第二偏移配件38、74将所装的反射器42保持在散焦方向。在一些实施中，第一和第二安装装置36、72可采用单根杆的形式，反射器42的上边缘78环绕该杆形成。在一些实施例中，反射器42的底部边缘80同样绕用作第三和第四安装装置40、76的杆形成。这些杆可穿过外壳12并通过紧固件82或者其它合适的方法装在外壳上。在其它的实施例中，第一、第二、第三和第四安装装置36、72、40和76可采用与反射器42一体设置或与连接于其上的调整片或等同装置的形式实现。该调整片可以插入槽内，旋入或铆接入、或焊接到外壳12，或者还可以与外壳12形成为一个整体。
偏移配件38和74如图4中所示。所述配件有助于形成反射器42的形状并稳定其曲线。这样的配件可以是多种形式的紧固件，例如螺钉(如图4中所示)、铆钉，或者例如可以在调整片安装着时形成，或者由外壳12的材料形成。在一些实施例中，紧固件可以安装到外壳的内壁，因此在外壳12的外面是不可见的。
图4进一步示出了安装托架84和86，其承载发热元件16。如图所示，反射器42支撑了托架84、86。该布置将反射器42的形状与发热元件16的位置联系在一起。另外的布置中，例如将发热元件托架装于外壳12的布置中，可允许反射器42的形状和发热元件16的位置独立改变。电线90向发热元件16供电。
其它反射器的形状也可提供有效的散焦，例如以V字形形状或“洗衣板”形状来代替聚焦反射器的适当抛物面形状。相似地，将发热元件16远离任一结构的反射器焦点的功能轴线设置，这可进一步减少并分散热量集中。
图5显示从下方看的斜视图。在此，可以看到，支脚20可以使基座18定位离开地面。由于通过后部的放热孔92和底部的放热孔94吹入供暖装置10的空气可以促进所示实施例中所描述的加压空气的操作模式，因此，如图所示使用支脚20是优选的。可选实施例中可以使得空气流入没有底部放热孔94的供暖装置10中，其中包括支脚20的实施例仍然是优选的。
尽管所示散焦辐射式供暖装置10的实施例具有搁置在地面上的绝缘支脚20，可以理解，可以使用适当的支撑固定件将供暖装置10装于诸如墙壁等的竖直表面或悬挂于屋顶。同样，尽管供暖装置10对人类居用的空间供暖很有效，其也可以用于为其他诸如畜棚、狗屋等居住空间供暖，并实现保持生产厂房、仓库和机房等的空气温度在零度之上的功能。
从详细说明中可理解本发明的许多特征和优点，因此将通过所附权利要求覆盖落入本发明的实质原理和范围内的所有特征和优点。进一步地，由于对于本领域普通技术人员来说，可容易地进行多种修改和变化，不希望将本发明限制在所说明和图示的精确结构和操作上，因此，所有适当的修改和等价物应被视为落入本发明范围内。
权利要求
1.一种辐射式供暖装置，包括设置用以辐射热量的发热元件；以及位于所述发热元件附近的反射器，除了反射器的中间部分发生了位移之外，所述反射器具有常规的抛物面形状，且所述反射器的第一边缘和第二边缘大致保持在与所述常规的抛物面形状相关联的位置。
2.如权利要求1所述的辐射式供暖装置，其进一步包括第一反射器支撑装置、第二反射器支撑装置、第三反射器支撑装置以及第四反射器支撑装置。
3.如权利要求2所述的辐射式供暖装置，其进一步包括偏移配件。
4.如权利要求3所述的辐射式供暖装置，其中，由具有所述第一、第二、第三以及第四反射器支撑装置和偏移配件形成的反射器结构建立了辐射聚焦锐度的限度。
5.如权利要求2所述的辐射式供暖装置，其中，所述第一和第二反射器支撑装置设置为一对且包括一根杆，所述第三和第四反射器支撑装置设置为一对且包括一根杆，所述反射器部分地绕过这些杆。
6.如权利要求2所述的辐射式供暖装置，其中，所述第一、第二、第三以及第四反射器支撑装置为所述反射器的一体构件。
7.如权利要求3所述的辐射式供暖装置，其中，所述偏移配件包括将所述反射器相对于所述外壳定位的紧固件。
8.如权利要求3所述的辐射式供暖装置，其中，所述偏移配件包括附于并连接于所述外壳的凸出部，所述凸出部将所述反射器相对于所述外壳定位。
9.如权利要求3所述的辐射式供暖装置，其中，所述偏移配件将所述反射器定位成通过所述辐射式供暖装置的反射器实现热量分布模式的散布。
10.如权利要求3所述的辐射式供暖装置，其中，由多个偏移配件将所述反射器定位。
11.如权利要求1所述的辐射式供暖装置，其进一步包括连接至所述辐射元件的电源连接装置。
12.如权利要求1所述的辐射式供暖装置，其进一步包括保护性栅网，该栅网用作所述辐射元件上的阻挡。
13.如权利要求1所述的辐射式供暖装置，其中，所述至少一个辐射元件是螺旋卷绕在绝缘芯上的电阻线、电阻带、具有熔凝石英套的电阻元件以及卡尔罗德牌的发热元件之一。
14.如权利要求11所述的辐射式供暖装置，其中，所述的连接到至少一个辐射元件的电源连接装置包括电线、端接有插头的电线、附于所述外壳的电连接器、一组附于所述至少一个辐射式供暖装置的电触点以及电线的其中一种。
15.如权利要求1所述的辐射式供暖装置，其进一步包括基座、至少一个支脚以及把手中的至少一个。
16.如权利要求11所述的辐射式供暖装置，其中，所述电源连接装置进一步包括连接到所述至少一个辐射元件的电源开关、定温器、可调定温器以及触点开关中的至少一个。
17.如权利要求11所述的辐射式供暖装置，其中，所述电源连接装置进一步包括热循环中断器、断路器以及保险丝的其中之一。
18.如权利要求16所述的辐射式供暖装置，其中，所述电源开关进一步包括多个连接位置，用以允许与所述辐射元件均不接触、与所述辐射元件中的第一辐射元件接触、与第二辐射元件接触以及与第一、第二辐射元件二者都接触，其中所述元件的连接位置将元件设置为并联接触所施加的电源。
19.一种辐射式供暖装置，包括用于辐射热量的装置；以及用于沿一个方向反射热量的装置，其中除了反射装置的中间部分发生了位移之外，所述反射装置具有常规的抛物面形状，且所述反射装置的第一边缘和第二边缘大致保持在与常规的抛物面形状相关联的位置。
20.如权利要求19所述的辐射式供暖装置，其进一步包括用于封装电源电路的装置；用于保护所述辐射装置免受物理侵入的装置。
21.如权利要求20所述的辐射式供暖装置，其进一步包括用于相对于所述封装装置支撑所述热量反射装置的装置；以及用于在所述热量反射装置中形成发散辐射模式的装置。
22.如权利要求19所述的辐射式供暖装置，其进一步包括用于将所述热量辐射装置连接到电源的装置，其中，所述连接装置是电线、端接有插头的电线、附于所述封装装置的电连接器、一组附于所述封装装置的电触点以及电线的其中之一。
23.一种用于施加辐射热的方法，其包括以下步骤设置连接到电源的辐射热产生装置；使辐射热反射器的中间部分自常规的抛物面形状发生位移，而保留辐射热反射器的第一区域以及第二区域基本上未发生位移；封装电力线路；保护辐射热产生装置免受物理侵入；以及提供从辐射热产生装置到电终端设备的电连接，所述电终端设备设置为辐射热施加方法的一个部件。
24.如权利要求23所述的施加辐射热的方法，其进一步包括以下步骤相对于所述外壳支撑所述辐射热反射器；并且在所述热反射器中形成固定的发散辐射模式。
25.如权利要求23所述的施加辐射热的方法，其进一步包括以下步骤将常规的抛物面形的反射器的弯曲修改成以下形状，通过该形状使得从辐射热源发出的、经由修改后的反射器反射的辐射热的路径大致上是发散的；以及稳固修改后的反射器形状，使其不会呈现先前的形状。
全文摘要
一种辐射式供暖装置，其包括辐射热源以及将由辐射热源产生的热量沿一个方向导向的反射器。反射器的形状确定了供暖装置的辐射模式，并对输出热量散焦以提供基本上没有热点的发散热量的模式。
文档编号F24C15/22GK1724945SQ20051008535
公开日2006年1月25日 申请日期2005年7月22日 优先权日2004年7月22日
发明者卡尔·P·海因斯利 申请人:马利工程产品有限责任公司