加热器组件

技术领域

一种用于护发器具(如吹风机)的加热器组件，通常使用由一个或多个波状导线的环或螺旋线圈制成的加热器元件。

背景技术

电流通过导线，使其升温，从而加热流经它的空气。然而，这种加热器有许多缺点。例如，导线通常由云母支撑件支撑在空气流动路径中，但这些支撑件会阻碍空气流动，导致加热不均匀。此外，导线是固定直径的，这意味着由导线制成的某个或每个加热器元件的每个部分在电流方向上具有相同的横截面积。这意味着加热元件的每个部分都经历相同程度的电加热。然而，对于位于加热器元件的其他部分(无论是相同的加热器元件还是不同的加热器元件)的下游的加热器元件的部分，由于通过它们的空气已经被加热，因此会经受较少的冷却。同样，对于空气流动路径中“死区”中的加热器元件的部分(例如可能由支撑结构引起的)，由于空气以较低的速度流动它们，因此经受较少的冷却。从空气中获得较少冷却的部分可能因过热而失效，尽管条件(例如输送的电功率和整体空气流量)对整个加热器元件来说是令人满意的。在许多情况下，减轻这种失效的唯一实际方法是减少输送到整个加热器组件的电功率，这降低了加热器组件执行其功能的能力。

发明内容

本发明的目的是减轻或消除上述缺点中的至少一个缺点，或提供改进的或替代的加热器组件。

根据本发明的第一方面，提供了用于护发器具的加热器组件，该加热器组件包括：

空气管道，限定从上游端延伸至下游端的空气流动路径；

第一加热器元件，定位在流动路径中，第一加热器元件具有限定在第一片材中的切口之间的第一电气路径，空气流动路径延伸穿过所述切口；以及

第二加热器元件，定位在第一加热器元件的下游的流动路径中，第二加热器元件具有限定在第二片材中的切口之间的第二电气路径，空气流动路径延伸穿过所述切口，

其中，第一电气路径具有第一宽度，并且第二电气路径具有与第一宽度不同的相应第二宽度。

片材形成的加热器元件的电气路径能够控制其形状，当电气路径由导线形成时，这是不可能的。例如，电气路径可以分支，转过比电线可以弯曲的角度更急转的角度，和/或具有突出部，经由该突出部电气路径可以被支撑，从而消除对更阻碍空气流动的单独支撑结构的需要。

具有不同厚度的第一和第二电气路径意味着在其他所有条件相同的情况下，它们在电流方向上具有不同的横截面面积。这又意味着如果施加相同的电功率，则加热元件将以不同的速率加热，并且可以在由于过热而失效之前达到不同的最高温度。因此，可以定制不同加热器元件的加热性能和/或对失效的恢复力(例如，根据不同加热器元件在空气流动路径内的位置)。

第一电气路径的第一宽度可以比第二电气路径的第二宽度窄。

第二加热器元件位于第一加热器元件的下游，将定位在更热的空气中，因此更可能过热。通过使第二电气路径比第一电气路径更宽，在其他条件相同的情况下，第二加热元件可以更能抵抗过热(如上所述，由于第二电气路径径在电流方向上具有更大的横截面积)。另一方面，第一加热器可以保持更窄，因为它在使用过程中处于较冷的空气中，从而保持其快速加热空气的能力。

加热器组件还可包括第三加热器元件，第三加热器元件定位在第二加热器元件的下游的流动路径中，第三加热器元件具有限定在第三片材中的切口之间的第三电气路径，空气流动路径延伸穿过所述切口。

具有两个以上加热器元件的加热器组件可以允许其具有更大的加热效果，和/或允许其更渐进地加热空气。

第二电气路径的第二宽度可以比第三电气路径的相应第三宽度窄。

这可以放大上述关于第一宽度比第二宽度窄的优点。

每个所述宽度优选不超过2mm，例如不超过1mm或不超过0.6mm

这种相对较窄的电气路径可以在电流方向上为其提供电气路径的相对较小的横截面积(在其他条件相同的情况下)，这可导致加热器元件的相对较高的加热性能。

所述宽度中的每一个可以不小于0.05mm，例如不小于0.1mm或不小于0.2mm

这可使电气路径足够厚，以承受组装前后的处理，更能抵抗在使用过程中暴露于高速气流而造成的损坏，和/或制造更容易或更便宜。

每个所述电气路径的切口可通过蚀刻形成。

蚀刻的使用可以有利地对加热元件的形状施加很少的约束。

作为替代方案，切口可以通过任何其他合适的制造技术形成，例如冲压、水射流切割或激光切割。

每个所述电气路径可具有大致圆顶形状。

大致圆顶的电气路径可以确保在热膨胀期间电气路径在可预测的方向上弯曲。相反，如果电气路径是平坦的，那么在热膨胀期间，两个相邻的电气路径可能会在相对的方向上弯曲，可能相互接触并导致短路。相反地或同样地，圆顶电气路径可以在空气流动路径中的高速空气的作用下更耐变形，与拱桥在通行车辆/行人的重量下比简单平坦的桥更耐变形的方式大致相同。

替代圆顶形或除圆顶形之外，每个所述电气路径大致为平坦的。

这可以使电气路径有利地易于生产，并且可以允许加热器元件以及因此加热器组件整体有利地紧凑。

空气管道可由环形元件的堆叠形成，每个环形元件限定空气管道的轴向部分。

这可以使加热器组件更加可定制，允许通过利用不同数量的环形元件为不同的应用形成不同长度的流动路径。

作为一种替代方案，流动路径可以形成为单件。作为另一种替代方案，流动路径可由圆周部段的阵列形成。

每个加热器元件可以嵌入在所述环形元件中的相应一个内。

例如，每个加热器元件可具有包覆成型在其上的环形元件。

嵌入环形元件中的每个加热器元件可以允许例如在组装或检查期间处理它，从而降低损坏风险。

作为替代方案，每个加热器元件可以夹在一对环形元件之间。

所述环形元件中的一个可以在相邻的加热器元件之间形成间隔件。

这可以使相邻加热器元件之间的流动更有效地混合，从而使空气流动路径中的空气更均匀地加热。

间隔件可以在流动路径中支撑温度传感器(例如热电偶)。这可以允许在加热过程完成之前对其进行监测，这可以允许对供应到间隔件下游的加热器元件的电功率进行调整。例如，如果温度传感器检测到空气在流动路径的该点处处于异常高温，则它可以向控制器发出信号，以减少输送到下游加热器元件的电功率，从而降低其加热效果，从而防止空气在温度过高的情况下离开流动路径。

每个加热器元件的电气路径可基本上完全定位在空气流动路径内。

这可以允许加热元件被加热到比如果电气路径的大部分被屏蔽而不受空气流动路径中的空气的冷却影响(例如，通过嵌入在环形元件中)可能达到的温度更高的温度。

至少两个相邻的电气路径可以间隔不超过10mm，例如不超过5mm或不超过3mm。

这可以使加热器组件有利地紧凑。

每个电气路径可与其相邻电气路径间隔至少0.5mm，例如至少1mm或至少1.5mm。这可以降低相邻电气路径接触以及可能产生短路或损坏彼此的风险。

空气管道可以在横截面上大致是圆形的，例如略微卵形、椭圆形或跑道形状，或精确地圆形。这可以使加热器组件更容易地安装在护发器具的把手内，同时保持尽可能大的空气流动路径横截面。

每个加热器元件可以由金属制成，并直接暴露于空气流动路径中的空气中。这可以最大限度地提高加热器元件与空气流动路径中的空气之间的热传递，这与金属被屏蔽而不与空气直接接触的布置(例如通过电绝缘涂层)形成对比。

可制成加热器元件的金属包括例如不锈钢、NiChrom、Inconel、锡、哈氏合金B或C和Nimonic 115。

第一片材的厚度可不同于第二片材的厚度。

具有不同厚度的片材意味着在其他所有相同的情况下，第一和第二电气路径在电流方向上具有不同的横截面积。这又意味着如果施加相同的电功率，则加热元件将以不同的速率加热，并且可以在由于过热而失效之前达到不同的最高温度。因此，可以定制不同加热器元件的加热性能和/或对失效的恢复力(例如，根据不同加热器元件在空气流动路径内的位置)。

第二片材可以比第一片材厚。

第二加热器元件位于第一加热器元件的下游，将定位在更热的空气中，因此更可能过热。通过使第二片材比第一片材更厚，在其他条件相同的情况下，第二加热元件可以更能抵抗过热(如上所述，由于第二电气路径在电流方向上具有更大的横截面积)。另一方面，第一加热器可以保持更薄，因为它在使用过程中处于较冷的空气中，从而保持其快速加热空气的能力。

每个片材优选不超过2mm厚，例如不超过1mm厚或不超过0.5mm厚。

这种相对较薄的片材可以在电流方向上提供电气路径的相对较小的横截面积(在其他条件相同的情况下)，这可导致加热器元件的相对较高的加热性能。

每个片材优选不小于0.005mm厚，例如不小于0.01mm厚或不小于0.03mm厚。

这可使加热元件足够厚，以承受组装前后的处理，更能抵抗在使用过程中暴露于高速气流而造成的损坏，和/或制造更容易或更便宜。

可选地：

加热器组件包括用于连接到电源的电路；

第一电气路径和第二电气路径设置在相应的第一电路支路和第二电路支路中；以及

第一电路支路和第二电路支路在所述电路内以电并联方式连接。

为避免疑义，本文中提及的以电并联方式连接的电路支路是指它们为电流限定单独的路径，而不是单个电气路径穿过两个电路支路的串联连接。该术语不意图暗示电路支路在任何特定的电气或空间位置上彼此接合。

随着第一电气路径和第二电气路径并联电连接，它们对彼此的影响可以最小化。例如，两个电气路径可以被提供彼此不同的电压和/或电流，如果它们串联连接，这将是不可能的。作为另一个实例，第一加热元件和第二加热元件中的一个或两个可以从电源断开(例如通过电开关或机械开关)，而不必断开另一个。

在对应的电路支路内，所述加热器元件中的一个可以与另外的加热器元件串联连接。

这可以增加所讨论的电路支路的电阻，进而防止单个加热元件的过载，而不需要更复杂的电路，或没有例如如果使用电阻器代替另外的加热器元件将造成的功率浪费。替代地或同样地，与加热器元件全部并行相比，串联连接一些加热器元件可以减少所需的导线量，这可以降低加热器组件的总体成本、复杂性和/或装配时间。

替代地或同样地，可以在另外的电路支路中提供另外的加热器元件。

在相应的电路支路内，加热器元件中的每一个可以与相应的另外的加热器元件串联连接。

这可以进一步增加上面所讨论的益处。

电路可以包括功率控制部件，该功率控制部件被布置成向不同的电路支路供应不同的电压和/或电流。

这可以允许输送到不同加热器元件的电功率能够根据其特定要求进行定制。例如，具有相对较窄电气路径的电气路径的加热元件可以被提供较少的电功率以对抗潜在的过热，或者可以为上游端处的加热器元件提供更大的电功率，因为它将由空气流动路径中的空气更多地冷却并且因此不太可能过热。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面的加热器组件的护发器具。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的加热器组件的一部分的透视图；

图2是图1中所示的加热器组件的部分的环形元件和加热器元件的透视图；

图3是图2的环形元件和加热器元件的横截面图；

图4是图1中所示的加热器组件的部分的间隔件的透视图；

图5是包括图1中所示部分的加热器组件的电气示意图；

图6是根据本发明的第二实施例的加热器组件的一部分的透视图；

图7是包括图6中所示部分的加热器组件的电气示意图；以及

图8是吹风机的透视图，其可包括图1至图5或图6和图7的加热器组件。

在整个说明书和所有附图中，对应的附图标记表示对应的特征。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的加热器组件的部分2。加热器组件具有空气管道4，其限定穿过它的空气流动路径6，从上游端8延伸到下游端10。空气管道4由环形元件12a、12b、12c的堆叠组成，其中每个环形元件限定空气管道4的(相对较短的)轴向部分。

在该具体实施例中，空气管道4在横截面上大致是圆形的，具有一对平坦的边14，这使其具有轻微的跑道形状。环形元件12a-12c中的每个具有对应的横截面形状。在该实施例中，环形元件12a-12c中的每个以及因此整个空气管道4由液晶聚合物制成。

环形元件12a中的每个支撑加热器元件20，其中任何一个加热器元件可以是本发明意义内的“第一加热器元件”。在该实施例中，由于环形元件12a已经在其加热器元件20的顶部上包覆成型，因此每个环形元件12a具有嵌入在其中的加热器元件20。图2和图3示出具有其加热器元件20的环形元件6a中的一个，其它环形元件12a中的其它加热器元件20中的每一个具有相同的形状。

在该实施例中，每个加热器元件20完全由裸金属片材22形成，其中一组切口24已通过蚀刻制成。每个加热器元件包括一对接触片26，用于经由如后文所述的控制器连接到电源。电气路径30被限定在切口24之间，使得它在两个接触片26之间以锯齿形延伸。

从锯齿状电气路径30的每个顶点延伸的是支撑结构32，该支撑结构具有在沙漏形支撑片36中终止的薄桥34。接触片26和支撑片36环绕电气路径30，并且嵌入在环形元件12a内。这允许电气路径30完全定位在空气流动路径6内。接触片26也向外突出超出环形元件12a，以便它们可以如后文所述地连接到电路。

为避免疑义，在使用期间，薄桥34可以经历一些轻微的电流流过它们。然而，应当理解，这种电流流量将是最小的，并且对整个加热器元件20的影响可以忽略不计。因此，它们不被认为是电气路径30的一部分。

如上所述，在该实施例中，形成电气路径30(以及实际上整个加热器元件20)的片材22是平坦的。因此，电气路径30以及实际上整个加热器元件20也是平坦的。在这种情况下，加热器元件20(以及因此电气路径30)定位成与空气流动路径6垂直。

嵌入环形元件12c中的加热器元件20(其中任一个可构成本发明意义内的“第二加热器元件”)具有与环形元件12a的形状和构造基本相同的形状和构造。然而，每个环形元件12a的加热器元件20由厚度为0.1mm的片材形成，并且这些加热器元件中的每个的电气路径30为0.3mm宽。相比之下，每个环形元件12c的加热器元件20由厚度为0.3mm的片材形成，并且这些加热器元件中的每个的电气路径30为0.4mm宽。因此，环形元件12c的加热器元件20的电气路径30在电流方向上具有比环形元件12a的加热器元件20的横截面积更大的横截面积。因此，空气流动路径6中更下游的那些加热器元件20经受较少的电加热。

在该实施例中，环形元件12a的厚度(在轴向方向上)被选择成使得在由这些环形元件支撑的一组加热器元件20内，每个加热器元件20的电气路径30与其相邻的电气路径30间隔2mm。类似地，环形元件12c的厚度被选择成使得在由这些环形元件支撑的一组加热器元件20内，每个加热器元件20的电气路径30与其相邻的电气路径30间隔2mm。在一些情况下，该间隔可能是最佳的折衷，为了紧凑起见，将电气路径30相对紧密地包装在一起，但是将它们间隔开足够远以防止它们在由于热膨胀而弯曲之后接触。如上所述，本实施例的电气路径30(以及实际上整个加热器元件20)由金属制成，并且直接暴露于空气流动路径6中的空气流。因此，特别重要的是，电气路径30不接触，因为缺乏绝缘涂层意味着它们之间的接触将导致短路。

虽然由环形元件12a支撑的一组加热器元件20的电气路径30间隔2mm，并且由环形元件12c支撑的一组加热器元件20的电气路径30也是如此，但由环形元件12a支撑的最下游加热器元件20的电气路径30与由环形元件12c支撑的最上游加热器元件20的电气路径30间隔6mm。这是由于环形元件12b，其在这两个加热器元件20(以及在本实施例中，在它们各自的环形元件12a、12c)之间形成间隔件。在该实施例中，间隔件12b在空气流动路径6内支撑热电偶38形式的温度传感器，其目的将在后面讨论。

图1中示出加热器组件的部分2连接到电路，该电路又可连接到如电池或干线电源的电源。加热器组件50的电气示意图示出了电路52，如图5所示。电路52具有控制器54，控制器54具有用于连接到电源(未示出)的端子56，以及以电并联方式设置的第一电路支路和第二电路支路58a、58c，来自电源的电功率可以通过第一电路支路和第二电路支路供应到加热器元件20。

第一电路支路58a包括由环形元件12a支撑的加热器元件20中的每个，这些加热器元件20彼此串联连接。因此，这些加热器元件20中的一个或多个可构成本发明意义内的“另外的加热器元件”。第二电路支路58c包括由环形元件12c支撑的加热器元件20中的每个，这些加热器元件20彼此串联连接。替代地或同样地，这些加热器元件20中的一个或多个可构成本发明意义内的“另外的加热器元件”。

如上所述，两个电路支路58a、58c彼此并联连接。每个电路支路58a、58c具有一组对应的功率控制部件60a、60c，通过控制部件可以向对应支路供应电功率。在这种情况下，功率控制部件60a被配置为向第一电路支路58a提供比由功率控制部件60b供应给第二电路支路58c的电压更高的电压。

控制器54还连接到热电偶38以及定位在第二电路支路58c中的开关62。在使用中，在空气通过由环形元件12a支撑的加热器元件20后，控制器监测其温度，并且如果温度超过阈值，则控制器54打开开关62以便断开由环形元件12c支撑的加热器元件20并且防止发生任何进一步的加热。

图6和图7示出了根据本发明的第二实施例的加热器组件50。第二实施例与第一实施例相似，因此仅描述差异。

虽然第一实施例利用两个不同尺寸的加热器元件20，即由环形元件12a支撑的加热器元件和由环形元件12c支撑的加热器元件，但第二实施例利用四个不同尺寸的加热器元件20，即由环形元件12a支撑的加热器元件、由环形元件12c支撑的加热器元件、由环形元件12e支撑的加热器元件和由环形元件12f支撑的加热器元件。在本实施例中，由环形元件12a、12c、12e和12f支撑的加热器元件20分别具有由0.05mm、0.1mm、0.2mm和0.3mm的片材形成的电气路径30，并且这些电气路径的宽度分别为0.25mm、0.35mm、0.4mm和0.45mm。

根据上述惯例，其中由环形元件12a支撑的加热器元件20中的任何一个可构成“第一加热器元件”，并且由环形元件12c支撑的加热器元件20中的任何一个可构成“第二加热器元件”，因此，由环形元件12e支撑的加热器元件20中的任何一个可构成根据本发明的“第三加热器元件”。然而，为避免疑问，由环形元件12f支撑的加热器元件20中的任何一个可构成“第三加热器元件”。此外，同样可能的是，由环形元件12c支撑的加热器元件20中的一个构成“第一加热器元件”，由环形元件12e支撑的加热器元件20中的一个构成“第二加热器元件”，并且由环形元件12f支撑的加热器元件20中的构成“第三加热器元件”。

第二实施例还与第一实施例不同在于，存在两个支撑热电偶38的间隔件12b以及另一个间隔件12d，该另一个间隔件在其两侧将加热器元件20(以及它们各自的环形元件12c、12d)隔开，以便使流动平滑，但是不支撑空气流动路径6中的任何部件。

第二实施例的电路52具有四个电路支路58a、58c、58e和58f，四个电路支路具有相应的功率控制部件60a、60c、60e和60f，其中分别由环形元件12am、12cm、12e和12f支撑的加热器元件20串联连接。在这种情况下，功率控制部件60c、60e和60f被配置成由控制器主动管理，以基于来自两个热电偶38的反馈来调整供应给各功率控制部件对应的电路支路58c、58e、58f的电压，以便沿空气流动路径6的长度提供最平滑的加热。

图8示出了吹风机70形式的护发器具，其可包括根据本发明的上述实施例之一的加热器组件50。吹风机12具有圆柱形手柄72，其底部带有进气口74，其上方是用于抽吸空气通过吹风机的电机驱动风扇(不可见)。手柄72的上部76可包括加热器组件50，热空气从手柄72管道输送并进入吹风机的头部78，然后通过头部前部的环形出口80离开。电线(未示出)向上延伸到手柄72的底部中，以便为吹风机提供干线电源，以用于驱动电机驱动风扇(不可见)和为加热器组件50供电。

将理解的是，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行多种修改。例如，一个或多个加热器元件的电气路径可以是圆顶的，而不是纯粹平坦的，这是由于其形成在圆顶片材中的切口之间。圆顶电气路径可例如沿着流动路径在上游方向略微突出。作为另一个示例，空气管道(和加热器元件)在横截面上可以是方形、六角形或八角形，而不是大致圆形。

为避免疑义，尽管相关联的电路已被描述为形成第一实施例和第二实施例的加热器组件的一部分，但在其他实施例中，必要的电路可以单独提供。