CN104507356B - 头发造型装置 - Google Patents
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Abstract
我们描述了一种头发造型装置以及一种用于加热在头发造型装置中的陶瓷加热器的方法,该陶瓷加热器包括陶瓷层以及偶合到所述陶瓷层的加热元件,所述方法包括:在至少两个连续阶段加热陶瓷层,其中在第一阶段陶瓷层以第一加热速率被加热到第一温度;在第一温度暂停加热所述陶瓷层;以及其中在第二阶段陶瓷层以第二加热速率从所述第一温度被加热至第二温度。
Description
技术领域
本发明涉及头发造型装置,具体涉及用于拉直头发的头发造型装置。
背景技术
有许多可用于头发造型的装置。一种形式的装置被称为拉直器,其使用可加热的板。头发被夹在板之间并被加热至变成可塑的过渡温度来造型。根据头发的类型、粗细、条件和量,过渡温度可以在160-200℃范围内。
头发造型装置可用于拉直、卷曲和/或烫头发。
用于拉直头发的造型装置通常被称为“直发器”(straightening iron)或“头发拉直器”。图1描述了典型的头发拉直器1的例子。头发拉直器1包括第一和第二臂,每个臂包含一个臂单元4a、4b以及可加热板6a、6b,可加热板6a、6b偶合到与可加热板热接触的加热器(未示出)。可加热板大体上是平的,并且以互对的形式被设置在臂的内表面上。在拉直过程中,头发被夹在热的可加热板之间,然后通过板在拉力下拉扯,以便塑造头发为拉直的形式。在拉着头发穿过热的可加热板之前,通过使头发拉直器朝着头部旋转180°,头发拉直器也可用于卷发。
用于卷发的造型装置通常被称为“卷发器”(crimping iron)。图2描述了典型的卷发器10的例子。该卷发器包括第一和第二臂。每个臂包含臂单元14a、14b以及可加热板16a、16b,可加热板16a、16b偶合到与可加热板热接触的加热器(未示出)。加热板具有锯齿(波纹的、棱纹的)表面并且以互对的形式被安置在臂的内表面上。在卷发过程中,头发被夹在热的可加热板之间直到头发被塑造成卷曲形。
陶瓷加热器,特别是那些具有纯阻性结构使热控制回路最优化的,因此,在造型和热负载施加的时候,使与头发接触的板保持接近过渡温度,导致造型长久。
常见的陶瓷加热器典型地包括具有夹在两个陶瓷层中间/嵌入在陶瓷板内电加热元件的分层结构。然后可加热板热偶合到加热器,在加热器/陶瓷夹层的一侧,为头发造型提供接触面。
在此类加热器中使用的加热陶瓷的问题是,由于不均匀热膨胀(由于板的弯曲,有时被称为“香蕉”效应,banana effect),随着加热它们可能会弯曲。在陶瓷结构中的微小开裂和裂纹意味着经过一段时间后,陶瓷可能破裂,缩短产品寿命。夹层布置(具有安装在陶瓷中的加热元件),形成“平衡加热器”,在某种程度上克服了这个问题。由于陶瓷的加热元件的任何一侧都彼此互对,当它们在加热时试图弯曲时,由于每个陶瓷层通过中心加热元件被加热,结构保留会在拉直形式,在该效果下弯曲被最小化。
然而,这种方式的不足之处是需要制造陶瓷加热器时嵌入加热元件层。而且,使用嵌入加热器意味着表面安装的热敏电阻不能被用在加热器上以精确地测量加热器的温度-通过放置在陶瓷上层,热敏电阻将不能被很好的热偶合。此外,使用更多陶瓷意味着总热质量增加。
本申请人意识到需要改善现有的头发造型装置,以解决此类问题。
发明内容
根据本发明的第一方面,这里因此提供了一种用于加热在头发造型装置中的陶瓷加热器的方法,所述陶瓷加热器包括陶瓷层以及热偶合到所述陶瓷层的加热元件,所述方法包括:在至少两个连续阶段加热所述陶瓷层,其中在第一阶段所述陶瓷层以第一加热速率被加热至第一温度;在所述第一温度暂停加热所述陶瓷层;以及其中在第二阶段所述陶瓷层以第二加热速率从所述第一温度被加热至第二温度。第二温度可以是所期望的操作温度,又或者可以是中间温度,而其后紧接进一步加热,且可选地可以具有进一步暂停以及进一步加热,直至达到所期望的操作温度。
一般来说,本发明的实施方式促成非常迅速地加热该装置,而没有因为热应力导致开裂等而显著损害陶瓷加热器的寿命等。出乎人意料地,发明人确定利用至少两个连续阶段提高陶瓷加热器的温度特别有利。优选地,两个阶段之间有一个短暂停,以显著增加加热器的寿命,如实验所确定。在一些实施方式中,加热可能被限制仅在两个连续阶段加热,这为开裂问题提供了简单而有效的解决方法。然而作为变形,可能使用更多的阶段。在一些实施方式中,加热以预定间隔被暂停,优选地,预定间隔少于5秒、3秒、2秒或1秒。在这时候,加热可能例如通过短暂移除输送到加热器的电力而被停止,。尽管在其它方法中,从一个阶段到另一阶段的过渡可能基于持续时间,可选地,至少两个阶段之间的区别可以通过确定加热器(尤其是加热器的可加热板)何时达到阈值温度所决定。例如,第一阶段/阈值温度的结束可能在少于20秒内被达到,例如10-20秒,尤其13-16秒。在这第一阶段结束时目标/阈值温度可能大约是140℃,例如140℃+/-20%。在一些实施方式中,装置的最终操作温度可能超过160℃,例如185℃+/-20%。
在一个相关方面中,本发明提供一种头发造型装置,该装置包括陶瓷加热器,陶瓷加热器包括陶瓷层和偶合到所述陶瓷层的加热元件;温度传感器,被布置成检测所述陶瓷加热器的温度;以及控制器,被配置成控制所述陶瓷加热器加热至操作温度,其中控制器被配置成:在至少两个连续阶段控制所述陶瓷层的加热,其中在第一阶段所述陶瓷层以第一加热速率被加热至第一温度;在所述第一温度暂停加热所述陶瓷层;以及其中在第二阶段所述陶瓷层以第二加热速率从所述第一温度被加热至第二温度。
尽管在第一和第二加热阶段之间暂停加热是优选的,但这并不是必要的。
因此,在本发明的进一步的方面提供一种防止头发造型装置的单面陶瓷加热器开裂的方法,该方法包括:提供具有单面陶瓷加热器的头发造型装置,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面并与之热接触,其中所述陶瓷层在所述第一面上缺少加热层或板;该方法还包括控制施加到所述陶瓷加热器的电力,以在至少两个连续阶段加热所述加热层或板;其中在第一阶段所述加热层或板的温度上升并趋向拐点温度,并且在第二阶段所述加热层或板的温度上升超过所述拐点温度;以及其中所述控制包括在所述第一阶段控制所述陶瓷加热的所述电力,以控制所述加热层或板的所述温度达到第一温度上升目标速率,以及在所述第二阶段控制所述陶瓷加热的所述电力,以便以第二温度上升速率控制所述加热层或板的所述温度。
本方法的实施方式通过提供两个不同的热转换速率,即初始的快转换速率和第二慢转换速率,防止陶瓷开裂。在一些实施方式中,装置的电子加热控制将控制在每个阶段的转换速率。
因此,在本发明的进一步的方面提供一种防止头发造型装置的单面陶瓷加热器开裂的方法,该方法包括:提供具有单面陶瓷加热器的头发造型装置,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面并与之热接触,其中所述陶瓷层在所述陶瓷加热的所述第一面上缺少加热层或板;该方法还包括控制施加到所述陶瓷加热的电力,以在至少两个连续阶段加热所述加热层或板;其中在第一阶段所述控制将控制所述加热层或板的温度上升速率趋向第一转换速率,并且其中在随后的第二阶段中所述控制将控制所述加热层或板的所述温度上升速率趋向第二低转换速率。
本发明还提供一种头发造型装置,该头发造型装置包括:单面陶瓷加热器,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面并与之热接触,其中所述陶瓷层在所述第一面上缺少加热层或板;该头发造型装置还包括电子控制器,用于控制施加到所述陶瓷加热的电力,以在至少两个连续阶段加热所述加热层或板;其中在第一阶段所述加热层或板的温度上升并趋向拐点温度,并且在第二阶段所述加热层或板的温度上升超过所述拐点温度;以及其中所述控制包括在所述第一阶段控制所述陶瓷加热的所述电力,以控制所述加热层或板的所述温度达到第一温度上升目标速率,并且在所述第二阶段控制所述陶瓷加热的所述电力,以便以第二温度上升速率控制所述加热层或板的所述温度。
本发明还提供一种头发造型装置,该装置包括:单面陶瓷加热器,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面并与之热接触,其中所述陶瓷层在所述第一面上缺少加热层或板;该装置还包括电子控制器,用于控制施加到所述陶瓷加热器的电力,以在至少两个连续阶段加热所述加热层或板;其中在第一阶段所述控制将控制所述加热层或板的温度上升速率趋向第一转换速率,以及其中在随后的第二阶段所述控制将控制所述加热层或板的温度上升速率趋向第二低转换速率。
如前所述,优选实施方式使用包含可加热的加热层或板的单面陶瓷加热器,例如用上诸如铝等的金属,附有陶瓷层并且电导加热元件。本发明的实施方式尤其适用于控制开裂和其他相关的压力,例如,非均匀热膨胀,非均匀热膨胀可以引起陶瓷板机械变形,诸如是弯曲(或变成香蕉状),对于单面加热器总成问题尤其严重。
由于陶瓷上还是会出现温度差而导致与加热器接触的陶瓷表面比另一表面更热,因此单面管式加热器也可能面临着开裂问题。陶瓷可能是对温度差敏感,导致开裂以及开裂蔓延。没有对加热的仔细控制,在最坏的情况下,陶瓷管甚至可能发生爆炸。由于一般而言,与金属相比陶瓷导热性差,如果系统从室温被非常迅速地加热可以引起温度差异,足以导致开裂。然而,如将被理解的,由于用户特别渴望尽快使用装置,因此不期望到达操作温度有任何延迟。
本发明还提供了一种用于对头发造型装置中的陶瓷加热器加热的方法,该方法包括:提供具有单面陶瓷加热器的头发造型装置,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面热并与之接触,其中所述陶瓷层在所述第一面上缺少加热层或板;以及控制施加到所述陶瓷加热器的电力,以在至少两个连续阶段加热所述加热层或板;其中,在第一阶段所述加热层或板的温度上升并趋向拐点温度,并且在第二阶段所述加热层或板的温度上升超过所述拐点温度;以及其中所述控制包括在所述第一阶段控制所述陶瓷加热的所述电力,以控制所述加热层或板的所述温度达到第一温度上升目标速率,并且在所述第二阶段控制所述陶瓷加热的所述电力,以便以第二温度上升速率控制所述加热层或板的所述温度。
在一些实施方式中,加热层或板包括平面的或弯曲的(例如,圆柱形的)金属热传递元件,例如铝热传递元件。
在上述描述的方法/装置的实施方式中陶瓷优选具有在0.2mm和1mm之间的厚度,例如0.6mm+/-20%。如果陶瓷层太薄将会是易碎的,而如果陶瓷层太厚加热将会变得缓慢。
在一些实施方式中,陶瓷加热器大体上是平面的。在其它变形中,可以使用在内侧或外侧的任意一侧具有加热元件的大体上为管式的陶瓷加热器。
附图说明
为了更能理解本发明并示出其是如何可以被实施的,将参考以下附图并举例说明,其中:
图1示出了头发拉直器的第一示例,其可在本发明的实施方式中使用;
图2示出了卷发器的示例,其可在本发明的实施方式中使用;
图3a示意性地示出了加热板的垂直截面;
图3b示意性地示出了管式加热器的横截面;
图3c示意性地示出了图3b的管式加热器的变型的垂直截面;
图4示出了根据本发明实施方式的方法的温度-时间曲线图;以及
图5示出了电子控制系统的方框图,该电子控制系统可以在例如图1和图2的头发造型装置中使用,以实施本发明的实施方式。
具体实施方式
参考图3a,示出了单面陶瓷加热器300,其包括金属(例如铝)加热板310,该加热板310附有陶瓷层320,例如氧化层,在其上被安置有形成加热元件的导电纹理(conductivepattern)330。加热板可以包含温度传感器340,诸如热敏电阻或热电偶;又或者,温度传感器可以放置在其它地方。
在一些实施方式中,金属加热板310的厚度可以是1-2mm,而陶瓷层320的厚度可以是0.6mm。
在图3a的示例中,加热层被布置成平面型的板。作为变型,该层可以形成为管式布置,尤其是如图3b和3c所示的管式板。在图3b和图3c中使用了管式陶瓷加热器,该管式陶瓷加热器被布置成在陶瓷一侧具有加热元件的圆柱层。
在图3b中,陶瓷加热器400包括具有内部陶瓷层420的金属加热层410,其中内部陶瓷层420具有被放置在陶瓷管内侧的加热元件430。
在图3c中,陶瓷加热器450包括具有内部陶瓷层470的金属加热层460,其中内部陶瓷层470具有被放置在陶瓷管外侧的加热元件480。所述加热元件480与所述金属加热层460被非导电介质465分隔开。
接着参考图4,示出了根据本发明采取两个阶段加热法的实施方式的图3a加热板的温度-时间曲线图。该曲线图具有在区域0-A的第一阶段以及在区域B-C的第二阶段。在第一加热阶段,头发造型装置的电子控制系统控制加热器,以提供第一快转换速率,而在第二阶段加热被控制以第二较慢的转换速率实现。在第一和第二阶段之间的中断点定义为在温度-时间曲线上的拐点。尽管通过直线示意出,但本领域技术人员可以理解,在实际中,温度-时间曲线可能偏离该理想化的示图。
在第一阶段中,装置尤其是加热板,典型地在13-16秒中从室温加热至大约140℃。第二转换速率比较慢并且将加热器升至在185℃区域中的典型操作温度(温度E,时间C)。优选地,在图4中在点A和点B之间存在一短间隔,其中加热被暂时停止(并且温度甚至可能轻微下降,如图中虚线所示)。在一些实施方式中,该暂停可能少于1秒。这个暂停允许该陶瓷加热系统休息。在一些实施方式中,可能引进多于一个暂停,为该陶瓷加热系统提供多个休息机会。
如前所述,传统加热器在陶瓷的顶部和底部均具有加热板,并且这种机械限制提供热稳定性。加热器如果在顶部没有加热板则可能卷曲或者开裂,因此仔细控制加热的温度曲线是重要的。本发明的实施方式可以大幅度增加单面陶瓷加热器的寿命,例如从数千次到数万次,因此对包括一个或更多的单面陶瓷加热板的头发造型装置提供了非常实在的效益。
图5示出了电子控制系统500的实施方式,其可被使用以实施图4的温度-时间控制曲线。
该系统例如从市电、低电压电源(DC或AC)或者诸如可充电电池的电池,接收电源输入502。该电源输入被提供到电源供应单元504,其为微控制器506提供低电压DC电源,该微控制器506与为控制算法存储控制代码进程的非易失性存储器508偶合,并与随机存储器(ram)510偶合。可选用户界面512也与微控制器506偶合,例如,以提供一个或更多用户控制和/或诸如声音或光报警的输出指示。后者可以用于指示出当加热板的温度已经达到第一和第二加热阶段间的拐点以及达到目标操作温度,或者以上两者任一。在图3中的温度传感器340也为微控制器506提供输入。
微控制器为一个或多个电源控制设备514提供控制输出,例如从输入502提供受控制电源到一个或两个加热器516的电源半导体开关设备。在一些实施方式中,电源控制模块514提供具有比例可控的市电压接通时间工作周期的脉宽调制控制,从而控制提供到加热器516的电源。例如,在第一高转换速率加热阶段,例如25%的接通时间工作周期可被使用,在第二加热阶段期间下降到20%的接通时间工作周期。
存储在存储器508的处理器控制代码实施转换速率控制进程,例如,通过确定所测量温度的转换速率,将其与目标转换速率比较并响应该差异提供输出控制信号。本领域技术人员将理解任意宽范围的不同控制算法可以应用到控制回路,包括但并不限制于开关控制以及比例控制。可选地,控制回路可以包括响应于与头发造型装置相关的进一步输入参数的前馈元件,例如以便使用装置的操作,以改善温度控制。
毫无疑问,对于本领域技术人员可以产生许多其它有效的替代选择。可以理解本发明并不限于所描述的实施方式,并且包含对本领域技术人员来说基于本发明所附加的权利要求所限定的精神和范围内显而易见的修改。
Claims (4)
1.一种防止头发造型装置的单面陶瓷加热器开裂的方法,其中,该方法包括:
提供具有单面陶瓷加热器的头发造型装置,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面并与之热接触,其中所述陶瓷层在所述第一面上缺少加热层或板;以及
在至少两个连续加热阶段控制施加到所述陶瓷加热器的电力,以控制加热所述加热层或板至所期望的操作温度;
其中在第一加热阶段所述加热层或板的温度上升并趋向拐点温度,并且在第二加热阶段所述加热层或板的温度上升超过所述拐点温度;以及
其中所述控制包括在所述第一加热阶段控制施加到所述陶瓷加热器的所述电力,以控制所述加热层或板的所述温度达到第一温度上升速率,以及在所述第二加热阶段控制施加到所述陶瓷加热器的所述电力,以便以第二温度上升速率控制所述加热层或板的所述温度,所述第二温度上升速率与所述第一温度上升速率不同。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述第一加热阶段所述控制向所述陶瓷加热器提供第一电力,并且在所述第二加热阶段所述控制向所述陶瓷加热器提供第二电力,所述第二电力与所述第一电力不同。
3.一种防止头发造型装置的单面陶瓷加热器开裂的方法,其中,该方法包括:
提供具有单面陶瓷加热器的头发造型装置,其中所述单面陶瓷加热器具有包括陶瓷层的结构,在所述陶瓷层的第一面上具有导电元件,所述陶瓷层的第二对立面被安装在加热层或板的一面并与之热接触,其中所述陶瓷层在所述陶瓷加热的所述第一面上缺少加热层或板;以及
控制施加到所述陶瓷加热的电力,以在至少两个连续加热阶段加热所述加热层或板至所期望的操作温度;其中在第一加热阶段所述控制将控制所述加热层或板的温度上升速率趋向第一转换速率,并且其中在随后的第二加热阶段中所述控制将控制所述加热层或板的所述温度上升速率趋向第二低转换速率。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法,其中,所述控制还包括在所述第一和第二加热阶段之间暂停所述加热。
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