一種智能溫控保暖內(nèi)衣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采用直流電加熱的保暖衣，特別是涉及一種采用石墨烯加熱作為加熱元件的受控電加熱保暖衣。
【背景技術(shù)】
[0002]出于保健或者保暖的需要，人們經(jīng)常許要在身體表面的適當部位施加熱敷，熱源可以是蓄熱的熱水袋，也可以是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量的熱貼等。近年來采用電池和多種類型的電加熱膜結(jié)合制成的保暖內(nèi)衣有出現(xiàn)。例如:中國專利CN201020511754設(shè)計了一種低壓電熱保暖內(nèi)衣，所設(shè)計的保暖內(nèi)衣包括衣物、導(dǎo)電絲、溫度探頭以及相互連接的鋰離子電池和主控芯片，采用輕便的低壓直流電源供電加熱，可反復(fù)多次充電使用，升溫容易，安全簡便。這種電加熱保暖內(nèi)衣將電熱和供電裝置嵌入衣物中，可以控制在需要的時候打開加熱和關(guān)閉，穿戴使用方便，活動自如。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中電熱保暖內(nèi)衣涉及的電加熱原件有金屬電熱絲網(wǎng)膜、金屬箔型電熱膜、厚膜電熱膜以及碳纖維電熱膜等。由于這些電熱元件的內(nèi)阻偏高，一般都需要都需要加比較高的電壓，比如兩節(jié)或更多的3.8V鋰電池串聯(lián)使用，有些不便。也有的比如直接用電熱絲盤繞的加熱方式，發(fā)熱不均勻。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提出了一種可以使用更低電壓，甚至低至1.5V的干電池也可以工作的智能溫控保暖內(nèi)衣。
[0005]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn):
[0006]一種智能溫控保暖內(nèi)衣，其上全部或局部設(shè)置有加熱膜層，還包括溫度控制模塊和溫度傳感器，以對加熱溫度進行控制；電源通過溫度控制模塊連接于加熱膜層，所述加熱膜層可由一個低電壓透明電熱膜構(gòu)成，或可由多個低電壓透明電熱膜通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起構(gòu)成；低電壓透明電熱膜通入低壓直流電后產(chǎn)生熱量。
[0007]優(yōu)選地，所述加熱膜層位于內(nèi)襯層和外敷層之間。根據(jù)需要，可以在需要加熱的部位將加熱膜層設(shè)置于內(nèi)衣內(nèi)/或外，加熱膜層外設(shè)外敷層，此時，內(nèi)衣成為內(nèi)襯層；或者，保暖內(nèi)衣為內(nèi)外層的雙層結(jié)構(gòu)，加熱膜層固定設(shè)置于雙層結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選設(shè)置于需要加熱的部位。
[0008]優(yōu)選的，低電壓透明電熱膜根據(jù)保健或保暖需要，在內(nèi)衣的特定部位設(shè)置一個或多個；
[0009]優(yōu)選的，所述低電壓透明電熱膜，包括透明基材、透明導(dǎo)電層、電極；電極由匯流條和內(nèi)電極構(gòu)成，內(nèi)電極由匯流條相向延伸形成叉指電極；匯流條接電源的正極或負極，使得兩相鄰的內(nèi)電極極性相反，通電時正極匯流條提供的電流由各正極內(nèi)電極流入對應(yīng)負極內(nèi)電極最終全部匯入負極匯流條；電極位于透明導(dǎo)電層上且與透明導(dǎo)電層電接觸；
[0010]進一步優(yōu)選的，所述低電壓透明電熱膜可以在透明導(dǎo)電層兩面分別設(shè)置正、負兩套電極，這兩套電極的內(nèi)電極錯開一定距離，即正、負叉指電極分別置于透明導(dǎo)電層兩側(cè)，形成被透明導(dǎo)電層隔開的叉指電極，保證電流均勻通過透明導(dǎo)電層，這樣可進一步保證加熱的均勻性。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述內(nèi)電極中，位于電熱膜邊緣的內(nèi)電極為單支電極，其余內(nèi)電極為由多個單支電極組成的條分叉電極，所述分叉電極的單支電極間形成夾縫；
[0012]優(yōu)選的，所述分叉電極可以均由兩個單支電極組成，也可以分別由不同個數(shù)的單支電極組成；
[0013]優(yōu)選的，所述內(nèi)電極間的間距相等；
[0014]優(yōu)選的，所述分叉電極的寬度相等，即每個分叉電極的單電極的寬度與其之間夾縫寬度之和是相等的；
[0015]優(yōu)選的，每個分叉電極的單電極的寬度相等，且單支電極間的夾縫的寬度相等；
[0016]優(yōu)選的，所述分叉電極中，單支電極間的間距為2 μπι至單支電極的寬度，寬度在此范圍內(nèi)，根據(jù)單支電極的線寬通過電流能力設(shè)定；
[0017]優(yōu)選的，所述夾縫為直線形、折線形或者曲線形；
[0018]進一步優(yōu)選的，所述分叉電極均由兩個單支電極組成，均勻分布于匯流條上。
[0019]優(yōu)選的，所述匯流上設(shè)有多個第一開孔，第一開孔設(shè)置的位置優(yōu)選為相對電極的分叉電極所指向的位置；優(yōu)選的，所述第一開孔為兩頭倒圓的長方形結(jié)構(gòu)；進一步優(yōu)選的，所述長邊的長度與分叉電極的寬度相等；
[0020]優(yōu)選的，所述透明導(dǎo)電層上位于內(nèi)電極之間設(shè)有第二開孔；優(yōu)選的，所述第二開孔的直徑為不超過1_;優(yōu)選的，所述第二開孔均勻分布于內(nèi)電極形成間隔的中間，且形成與內(nèi)電極平行走向的一排。
[0021]優(yōu)選的，透明導(dǎo)電層的材料包含但不限于石墨烯、碳納米管、ΙΤΟ、FTO, AZO等；優(yōu)選地，電極材料包含但不限于銀、銀漿、銅、銅漿、鋁、ΙΤΟ、石墨烯等導(dǎo)電性能良好的材料；優(yōu)選地，電極可由透明導(dǎo)電材料制成，其中，更優(yōu)選的電極材料為石墨烯；最佳電極材料為銅箔；優(yōu)選地，電極被形成于透明導(dǎo)電層上；優(yōu)選地，電極位于石墨烯層上且與石墨烯層一體形成；優(yōu)選地，電極可形成于透明基材與透明導(dǎo)電層之間；優(yōu)選地，透明基材可為玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更優(yōu)選地，聚合物可為:PET，PMMA,PVDF, ΡΑΝΙ，或者其組合物；優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電層為單層或多層石墨烯，最佳優(yōu)選單層石墨稀;
[0022]進一步優(yōu)選的，石墨烯層可使用摻雜劑；更優(yōu)選地，摻雜劑可為無機/有機摻雜劑；優(yōu)選地，可在電極和石墨烯層上覆蓋保護層；更優(yōu)選地，保護層可采用柔性透明材料；優(yōu)選地，透明覆蓋層的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。
[0023]優(yōu)選的，所述內(nèi)電極為直線形、波浪形或鋸齒形，所述匯流條和內(nèi)電極組成的圖案形狀根據(jù)電熱膜的形狀和應(yīng)用需求，可呈直線形、曲線形，也可圍成圓形、橢圓形或任意形狀。
[0024]優(yōu)選的，透明電熱膜最終升溫溫度、起始溫度、供電電壓、兩內(nèi)電極間距和透明導(dǎo)電層的方塊電阻符合如下公式:
[0025]T = kU2/d2R+t (I)
[0026]其中:
[0027]t 起始溫度，單位為°〇；
[0028]T一一電熱膜升溫所至最終升溫溫度，單位為。C ;
[0029]U——供電電壓，單位為V，U彡12V ;
[0030]d--內(nèi)電極間距，單位為cm ；
[0031]R——透明導(dǎo)電層方塊電阻，單位為Ω / □;
[0032]k一一常數(shù)，取值范圍為10-200，k取值范圍根據(jù)電熱膜與空氣之間的傳導(dǎo)系數(shù)會有不同，與電熱膜與空氣之間的傳導(dǎo)系數(shù)成反比。
[0033]優(yōu)選的，透明電熱膜的電極匯流條的設(shè)置應(yīng)保證內(nèi)電極設(shè)置在匯流條的不同位置最高電壓和最低電壓相差不超過10%，滿足如下公式(2):
[0034]η (η+1) I P ,/WR < 1/5 (2)
[0035]其中:
[0036]η——內(nèi)電極使匯流條圍成的面積內(nèi)共產(chǎn)生了 η個間隔；
[0037]P1--匯流條材料電阻率，單位為Ω.ηι;
[0038]I——內(nèi)電極每根長度，長度不等時按其中最長內(nèi)電極計算，單位為m ；
[0039]W一一匯流條寬度，單位為m ;
[0040]H--匯流條厚度，單位為m ；
[0041]R——透明導(dǎo)電層方塊電阻，單位為Ω/口。
[0042]優(yōu)選的，所述電源電壓為1.5V，可選用1.5V干電池作為電源。
[0043]優(yōu)選的，所述一個或多個低電壓透明電熱膜上集成有作為溫度傳感器的薄膜熱敏電阻，與溫度控制模塊電連接，以監(jiān)控加熱膜的溫度，提供給溫度控制模塊以實現(xiàn)反饋控制。薄膜式溫度傳感器，實時檢測加熱膜的溫度并反饋至控制模塊，控制模塊根據(jù)當前溫度和溫度控制目標，調(diào)整開關(guān)頻率和占空比，實現(xiàn)所需目標溫度的恒溫加熱控制。
[0044]優(yōu)選的，溫度控制模塊設(shè)置了手動和無線智能遙控兩種模式，可適應(yīng)不同的應(yīng)用條件的需要；
[0045]其中，
[0046]優(yōu)選的，手動操作通過設(shè)置在控制模塊上的一個或多個按鍵操作，提供一定的時序邏輯控制，使加熱膜的供電按照預(yù)設(shè)的規(guī)律和強度進行，實現(xiàn)不同等級的加熱；
[0047]優(yōu)選的，無線智能遙控可以通過在溫度控制模塊外設(shè)有一個專用的遙控器，遙控器與設(shè)置在衣物內(nèi)的溫度控制模塊通過無線方式實現(xiàn)單向或雙向通訊，通過遙控器的按鍵操作，控制加熱膜按照預(yù)設(shè)的控制邏輯，實施開關(guān)和加熱等級操作；進一步優(yōu)選的，無線智能遙控采用在溫度控制模塊內(nèi)設(shè)置有藍牙通訊模塊，所述藍牙通訊模塊與智能手機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，使保暖衣