專利名稱：電熱毯/電熱墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱毯或電熱墊。特別是，涉及一種具有改進(jìn)的、簡化的過熱保護電容的電熱毯或電熱墊。
背景技術(shù)：
在EP 0910227中描述了具有過熱保護電容的電熱毯的一種形式，并包括加熱元件位于其上的柔性墊。該加熱元件包括用內(nèi)部電絕緣材料封閉的內(nèi)部元件，卷繞在內(nèi)部電絕緣材料周圍的外部元件，以及像內(nèi)部元件和內(nèi)部電絕緣材料一樣的封閉外部元件的第二外部絕緣體。內(nèi)部電絕緣材料具有明顯低于外部絕緣體的熔點。在加熱元件的一端，內(nèi)部和外部元件被短接在一起。如果局部過熱狀況發(fā)生，則內(nèi)部絕緣材料熔化導(dǎo)致內(nèi)部和外部元件變得短接在一起，沿著加熱元件長度的路徑分?jǐn)唷＝Y(jié)果，加熱元件的電阻減少而電流增加。在一簡單實施例中，在這樣的電流升高的情況下，則可以將熔絲布置為燒斷，切斷電熱毯電源。可選擇地，可提供電子控制電路來監(jiān)控電流并在電流上升的情況下切斷電熱毯電源。
雖然這種類型的電熱毯的優(yōu)勢在于可以以一種簡單可靠的形式提供過熱保護電容，但是由于發(fā)生在內(nèi)部和外部元件彼此短接處的加熱元件端附近的過熱狀態(tài)和短路引起電流增加的輻度很小，因此很難被檢測到。已經(jīng)試圖通過確保對過熱狀態(tài)有相對低的靈敏性的加熱元件的部分位于過熱狀態(tài)能被可靠地檢測到的元件的部分附近來克服這種缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供對過熱狀態(tài)具有改進(jìn)靈敏性的電熱毯或電熱墊。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電熱毯或電熱墊，包括其上安裝加熱元件的柔性墊，加熱元件通過兩芯電纜連接到控制電路，加熱元件包括雙重元件區(qū)域，該區(qū)域具有第一內(nèi)部導(dǎo)體、第二外部導(dǎo)體、設(shè)置于第一和第二導(dǎo)體之間的內(nèi)部絕緣材料層以及封閉第二導(dǎo)體的外部絕緣材料層，內(nèi)部絕緣材料層具有比外部絕緣材料層更低的熔點，且連接元件至少具有第三導(dǎo)體，其在加熱元件的雙重元件區(qū)域的一端為第一和第二導(dǎo)體之間提供串聯(lián)的電連接。
通過為第三導(dǎo)體選擇適當(dāng)?shù)碾娮?，由于第三?dǎo)體的電阻整體將被短路，在例如雙重元件區(qū)域端或其附近的局部過熱情況下產(chǎn)生的短路將仍然導(dǎo)致電流的顯著上升。因此，加熱元件的雙重元件的全長或基本全長能夠被用于檢測過熱狀況。
連接元件可以包括具有單個元件或?qū)w的加熱元件的區(qū)域。加熱元件的雙重元件區(qū)域優(yōu)選為單個元件區(qū)域的長度更長。
在這種設(shè)置中，第一、第二和第三導(dǎo)體的電阻可以方便地選擇，使得R3＝1/2(R1+R2)，其中R1、R2和R3分別是第一、第二和第三導(dǎo)體每單位長度的電阻。然而，也可以構(gòu)想其它的設(shè)置，其中單個元件區(qū)域的每單位長度的功率/熱輸出比雙重元件區(qū)域更低，優(yōu)選為顯著地更低。這些設(shè)置具有的優(yōu)勢在于，在過熱狀態(tài)靠近單個和雙重元件區(qū)域互相連接的點的情況下，盡管單個元件區(qū)域可能過熱，但是其溫度達(dá)到雙重元件區(qū)域過熱敏感溫度的危險性非常低。
盡管第三導(dǎo)體每單位長度的熱輸出優(yōu)選為相當(dāng)?shù)?，加熱元件在柔性墊上的布置可以選擇為在墊的整個加熱面積上每單位面積的熱輸出接近一致。
在可選擇的配置中，連接元件可以包括其中具有兩個導(dǎo)體的加熱元件材料的長度。例如，它可以包括具有封閉在內(nèi)部絕緣材料中的內(nèi)部導(dǎo)體材料的長度，外部導(dǎo)體卷繞著內(nèi)部絕緣材料，并且外部絕緣層封閉內(nèi)部和外部導(dǎo)體。內(nèi)部和外部導(dǎo)體在連接元件的一端方便地短接在一起，內(nèi)部和外部導(dǎo)體在連接元件的另一端被連接到第一和第二導(dǎo)體。
連接元件每單位長度的熱輸出方便地比雙重元件區(qū)域的熱輸出更低。在這種配置中，為了達(dá)到毯或墊的加熱部分每單位面積的熱輸出基本一致，相鄰連接元件“跨越”的間距或節(jié)距方便地比相鄰雙重元件區(qū)域“跨越”的間距或節(jié)距更小。
連接元件的內(nèi)部絕緣材料優(yōu)選具有比雙重元件區(qū)域更高的熔點，以至于在出現(xiàn)嚴(yán)重的誤用的情況下，則短路最可能出現(xiàn)在雙重元件區(qū)域，導(dǎo)致電流值的增加足以引起控制電路斷開電源的數(shù)量。例如，雙重元件區(qū)域可以設(shè)計為在溫度達(dá)到約100-160℃的情況下則由控制電路將電源斷開，而連接元件可以設(shè)計為在直到180-200℃左右的溫度下工作。
柔性墊可以作為例如下或上的毯子的一部分。然而，本發(fā)明不限于這些應(yīng)用。


下面參照附圖用實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的電熱毯的視圖；圖2是示出圖1中毯的一個部件的部分透視圖；圖3是類似于圖2的另一部件的視圖；圖4是示出一種簡單形式的控制電路的電路圖；圖5是示出可選擇的更復(fù)雜的控制單元的框圖；且圖6和7是示出可選擇的實施例的視圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的電熱毯的某些輪廓。圖1中的電熱毯包括安裝在墊10上的加熱元件12，該加熱元件12通過通道被縫合或用其它方式螺旋地形成在墊10上。在墊10上沒有設(shè)置二極管或其它電子元件。加熱元件12的一端于連接器14處終止，加熱元件12借此連接到依次連接到控制單元18的兩芯電纜16。盡管未示出，適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)兩腳插頭和插座連接器可以被提供或者合并成兩芯電纜16，以便在控制單元18和加熱元件12之間建立可拆除的電連接?？蛇x擇地，如果希望，該功能可被并入連接器14。連接器14可以安裝在墊10上，或者如果希望，可以與其分離。
加熱元件12包括圖1中用粗線示出的雙重元件區(qū)域20，以及在圖1中用較細(xì)線表示的單個元件區(qū)域22形式的連接元件。
加熱元件12的雙重元件區(qū)域20更詳細(xì)地示于圖2中，并包括支柱24，例如滌綸紗。支柱24周圍卷繞有第一內(nèi)部導(dǎo)體26。電絕緣材料的內(nèi)部層28封閉內(nèi)部導(dǎo)體26，且第二外部導(dǎo)體30卷繞在電絕緣材料的層28上。電絕緣材料例如PVC的外部層32，將第二導(dǎo)體30與電絕緣材料的層28、第一導(dǎo)體26和支柱24封閉在一起。選擇在加熱元件12的雙重元件區(qū)域20中使用的材料使得絕緣材料的層28的熔點低于絕緣材料的外部層32的熔點，以至于在出現(xiàn)局部過熱狀況的情況下，在絕緣材料的外部層32熔化之前將發(fā)生電絕緣材料的內(nèi)部層28的熔化，導(dǎo)致在第一和第二導(dǎo)體26，30之間形成短路。
加熱元件12的單個元件區(qū)域22在圖3中更詳細(xì)地示出，并包括支柱34，例如滌綸紗，支柱34周圍卷繞有第三元件36。電絕緣材料例如PVC的外部層38封閉第三導(dǎo)體36和支柱34。
如圖1所示，加熱元件12的單個元件區(qū)域22位于加熱元件12遠(yuǎn)離連接器14的一端12a，加熱元件12的單個元件區(qū)域22設(shè)置成使得第三導(dǎo)體36在單個元件區(qū)域22的一端連接到雙重元件區(qū)域20的第一導(dǎo)體26，第三導(dǎo)體36的相反端電連接到第二導(dǎo)體30，在加熱元件12的雙重元件區(qū)域20和單個元件區(qū)域22之間的兩個連接出現(xiàn)在雙重元件區(qū)域20的同一端(12a端)。
控制單元18配置為在檢測到過熱狀況的情況下，則斷開電源。控制單元18的一種形式包括圖4中電路圖示出的電路。
如圖4所示，控制單元18包括可操作地接通和關(guān)斷加熱元件12上電源的開關(guān)40。開關(guān)40還可以包括使電熱毯的熱輸出可控的裝置?？刂茊卧?8還包括熔絲裝置42，例如簡單保險絲，其配置為，在電流升高超過預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，則終止加熱元件12上的供電。
在使用中，在過熱狀況發(fā)生的情況下，例如由于電熱毯變皺，在局部過熱狀況區(qū)域加熱元件12的雙重元件區(qū)域20部分的內(nèi)部絕緣材料層28會熔化，導(dǎo)致在過熱區(qū)域第一和第二導(dǎo)體26，30之間形成短路。在第一和第二導(dǎo)體26，30之間形成的短路將導(dǎo)致加熱元件12的整體電阻的顯著減小，因此，流過加熱元件12的電流將增大。在電流上升超過熔絲42允許的最大值的情況下，熔絲42將燒斷由此終止加熱元件12的供電并致使電熱毯安全。
第三導(dǎo)體36與第一和第二導(dǎo)體26、30在雙重元件區(qū)域22遠(yuǎn)離連接器14的一端12a互相連接地配置，確保了即使在雙重元件區(qū)域20的該端或附近發(fā)生過熱狀況也會導(dǎo)致流過加熱元件12的電流顯著增加，由此允許雙重元件區(qū)域20的全長或基本全長被用于檢測過熱狀況。
為了確保雙重元件區(qū)域20的基本全長可以被用于檢測過熱狀況，希望單個元件區(qū)域22具有相對高的電阻?？梢詷?gòu)想，第三導(dǎo)體36每單位長度的電阻應(yīng)該約等于第一和第二導(dǎo)體26，30每單位長度電阻總和的一半。然而，本發(fā)明不限于這種特定配置，可以理解的是，其它配置中，單個元件區(qū)域單位長度的功率輸出的功率比同時可能的雙重元件區(qū)域的功率輸出的功率更低，優(yōu)選為顯著地更低。在這種配置中，在過熱狀況出現(xiàn)在靠近雙重元件區(qū)域與單個元件區(qū)域連接的點，則盡管元件12的單個元件區(qū)域22可能仍然過熱，但是其溫度達(dá)到雙重元件區(qū)域20的過熱保護溫度的危險性非常低。
正如所示，加熱元件的雙重元件區(qū)域20的長度優(yōu)選為顯著大于單個元件區(qū)域22的長度。由雙重元件區(qū)域20形成的加熱元件12的總長度的比例可以取決于用于檢測流過加熱元件12的電流升高量的技術(shù)的性質(zhì)。例如，使用電子技術(shù)監(jiān)測電流，則雙重元件區(qū)域20可以形成為達(dá)到加熱元件12的總長度的95％左右。然而，使用熔絲42時，可以構(gòu)想，雙重元件區(qū)域20形成為達(dá)到加熱元件的總長度的75％左右。
盡管加熱元件12的單個元件區(qū)域22的熱輸出與雙重元件區(qū)域20相比要低，但是通過對柔性墊10上加熱元件12的布置適當(dāng)選擇，可以使電熱毯每單位面積或者至少毯用于加熱的部分的全部熱輸出基本一致。因此，清楚的是，改進(jìn)的過熱保護配置不會導(dǎo)致電熱毯遭受冷點。
圖1所示的配置用于使用在電下毯中。然而，可以理解的是，如果希望的話，相同的技術(shù)可以應(yīng)用于電加熱上毯或其他裝置。
盡管示出熔絲裝置42位于控制單元18中，可以理解的是，如果希望的話，它可以替換為位于其他地方，例如在連接器14中或者在完全分離的外殼中。
在出現(xiàn)過熱狀況而產(chǎn)生過電流的情況下，以非常簡單的形式概略地示于圖4中的控制單元18依靠熔絲裝置燒斷。如果希望，可以提供其它更復(fù)雜的控制配置。例如，圖5示出了使用電子微處理器44來控制電熱毯操作的控制單元18?？刂茊卧?8包括可操作的部件以允許監(jiān)測流過電熱毯的加熱元件12的電流，并且微處理器44設(shè)置為，在出現(xiàn)檢測到的電流超過預(yù)定閾值的情況下，則切斷加熱元件12的供電。正如上文中提到的，如果希望的話，使用這種電路可以允許雙重元件區(qū)域20形成的加熱元件12的比例上升到大約95％。
圖6和7概略地示出本發(fā)明的可替換的實施例。圖6和7的配置與圖1的配置的區(qū)別在于，連接元件采取雙重導(dǎo)體加熱元件50長度的形式，而不是采取單個元件區(qū)域的形式。
雙重導(dǎo)體加熱元件50具有類似于圖2中所示的雙重元件區(qū)域20的結(jié)構(gòu)。特別是，它包括在電絕緣材料54中封閉的內(nèi)部導(dǎo)體52，繞著電絕緣材料54卷繞的外部導(dǎo)體56，以及外部電絕緣外殼58。內(nèi)部和/或外部導(dǎo)體52，56可被視作形成上文提到的第三導(dǎo)體。
在一端，即元件50的60端，內(nèi)部和外部導(dǎo)體52，56電連接到雙重元件區(qū)域20的第一和第二導(dǎo)體26，30的各端。在另一端，即62端，內(nèi)部和外部導(dǎo)體52，56被短接或者直接相互連接。
內(nèi)部和外部導(dǎo)體52，56的電阻優(yōu)選選擇為，相對于第一和第二導(dǎo)體26，30的電阻，使得雙重導(dǎo)體加熱元件50每單位長度的功率或熱輸出比雙重元件區(qū)域20的低。為了維持毯的加熱部分每單位面積的熱輸出基本均勻，相鄰雙重導(dǎo)體加熱元件50跨過或經(jīng)過的節(jié)距或間距優(yōu)選為小于雙重元件區(qū)域20。
盡管其它配置是可行的，但在一種配置中，可以構(gòu)想的是，內(nèi)部和外部導(dǎo)體52，56的總電阻大約等于第一和第二導(dǎo)體26，30的電阻總和的一半。
內(nèi)部絕緣材料54可以具有高于雙重元件區(qū)域20的層28的熔點。因此，如果出現(xiàn)嚴(yán)重的誤用，則元件12出現(xiàn)過熱而達(dá)到足以引起短路的溫度的部分是雙重元件區(qū)域20，并且控制電路設(shè)計為對雙重元件區(qū)域20出現(xiàn)短路的敏感。作為例子，雙重元件區(qū)域20的層28可以設(shè)置為在大約100-160℃的溫度熔化并允許形成短路，而雙重導(dǎo)體加熱元件50的材料54可以選擇為允許直到大約180-200℃的溫度下仍正常工作。為了達(dá)到這一目的，構(gòu)想的是，對于材料54使用合適的橡膠或PVC材料。
如果希望，連接元件可以構(gòu)造為物理上比雙重元件區(qū)域20更堅固，使毯的壓、伸或其他物理違規(guī)操作比連接元件更可能導(dǎo)致雙重元件區(qū)域20的損壞，這些出現(xiàn)損壞而導(dǎo)致的短路可以被檢測到。
將雙重導(dǎo)體加熱元件用作連接元件可以使毯的制造，尤其是自動化制造被簡化。還可以實現(xiàn)將電流在相反方向流過而產(chǎn)生的場抵消效果使用在減少發(fā)出電磁輻射中。
在圖6和7中示出的配置可以使用上文描述的控制電路的任一形式，并且毯的操作與上文參照圖1到4描述的基本相同。
盡管說明書和附圖示出本發(fā)明的特定實施例，可以理解的是，對其作出修改或變形的范圍在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，該實施不應(yīng)該限制于示出或描述過的特定配置。例如，如果希望連接器14可被省略，則可以在加熱元件和控制單元之間做成固定的連接。
權(quán)利要求
1.一種電熱毯或電熱墊的配置，包括其上安裝加熱元件的柔性墊，加熱元件通過兩芯電纜連接到控制電路，加熱元件包括雙重元件區(qū)域，該區(qū)域具有第一內(nèi)部導(dǎo)體、第二外部導(dǎo)體、設(shè)置于第一和第二導(dǎo)體之間的內(nèi)部絕緣材料層以及封閉第二導(dǎo)體的外部絕緣材料層，內(nèi)部絕緣材料層具有比外部絕緣材料層更低的熔點，且連接元件至少具有第三導(dǎo)體，其在加熱元件的雙重元件區(qū)域的一端為第一和第二導(dǎo)體之間提供串聯(lián)的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中連接元件包括具有單個元件或?qū)w的加熱元件的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的配置，其中加熱元件的雙重元件區(qū)域長度比連接元件更長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項的配置，其中第一、第二和第三導(dǎo)體的電阻選擇使得R3＝1/2(R1+R2)，其中R1、R2和R3分別是第一、第二和第三導(dǎo)體每單位長度的電阻。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的配置，其中柔性墊上加熱元件的布置選擇為在柔性墊的整個加熱面積上每單位面積的熱輸出接近均勻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的配置，其中連接元件包括其中具有兩個導(dǎo)體的加熱元件材料的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的配置，其中連接元件包括具有內(nèi)部導(dǎo)體封閉在內(nèi)部絕緣材料中的材料長度，外部導(dǎo)體卷繞著內(nèi)部絕緣材料，并且外部絕緣層封閉內(nèi)部和外部導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的配置，其中在連接元件的一端內(nèi)部和外部導(dǎo)體短接在一起，在連接元件的另一端內(nèi)部和外部導(dǎo)體被連接到第一和第二導(dǎo)體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項的配置，其中連接元件每單位長度的熱輸出比雙重元件區(qū)域的熱輸出更低。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的配置，其中相鄰連接元件“跨越”的間距或節(jié)距比雙重元件區(qū)域相鄰“跨越”的間距或節(jié)距更小。
11.根據(jù)權(quán)利要求6到10中任一項的配置，其中連接元件的內(nèi)部絕緣材料具有比雙重元件區(qū)域更高的熔點
12.根據(jù)權(quán)利要求11的配置，其中雙重元件區(qū)域設(shè)計為如果溫度達(dá)到約100-160℃則控制電路中斷電源，而連接元件設(shè)計為在直到180-200℃左右的溫度下仍工作。
全文摘要
電熱毯或電熱墊的配置包括其上安裝加熱元件(12)的柔性墊(10)，加熱元件(12)通過兩芯電纜(16)連接到控制電路(18)，加熱元件(12)包括雙重元件區(qū)域(20)，該區(qū)域具有第一內(nèi)部導(dǎo)體(26)、第二外部導(dǎo)體(30)、設(shè)置于第一和第二導(dǎo)體(26，30)之間的內(nèi)部絕緣材料層(28)，以及封閉第二導(dǎo)體(30)的外部絕緣材料層(32)，內(nèi)部絕緣材料層(28)具有比外部絕緣材料層(30)更低的熔點，且連接元件(22)至少具有第三導(dǎo)體(36)，其加熱元件(12)的雙重元件區(qū)域(20)的一端(12a)為第一和第二導(dǎo)體(26，30)之間提供串聯(lián)的電連接。
文檔編號A47C21/00GK1823661SQ20051004839
公開日2006年8月30日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者A·莫干迪 申請人:伊梅特克股份有限公司