CN105973051A - 一种安全长效温控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种安全长效温控装置，包括层状结构的调温装置本体，所述调温装置本体包括电源接口、电加热层、第一相变储能层和衬里保温层，所述电加热层上设有与所述电源接口连接的电制热元件，所述电制热元件用于在外接电源的作用下自发热；所述第一相变储能层覆盖在所述电加热层的上表面上，包括多个储热单元，所述储热单元与所述电制热元件接触设置，所述储热单元内设置有相变材料，所述相变材料用于储存和释放所述电制热元件发出的热量；所述衬里保温层覆盖在所述第一相变储能层的上表面上，用于延缓所述第一相变储能层与外部环境之间的热交换。通过本发明的技术方案，能够实现断电状态下的制冷和制热。

Description

一种安全长效温控装置
技术领域
本发明涉及温度调控技术领域，具体涉及一种安全长效温控装置。
背景技术
在寒冷的冬季，人们需要使用电热毯或水热毯进行取暖保温，水热毯为基于电热毯基础上研制的一种产品，其具体结构包括：微电脑控制器、负离子热能水循环机和垫体，其结构与电热毯相比更为复杂，且价格较高，使用时还容易产生噪音，因此，未在市场上形成较大占有率。
目前，人们习惯将电热毯作为日常生活中的取暖设备，并在性能方面对其进行了改进，如：专利号为ZL201520251401.4的中国专利，公布了一种电热毯，包括：电热毯、开关、定时器，所述开关连接在电热毯的电源线上，所述电热毯外设有外毯，电热毯与外毯通过暗扣相连，所述电热毯中央设有重力感应器，所述电源线上设有控制器。其有益效果是，外毯可防止电热毯起褶皱，延长电热毯使用寿命；重力感应器感应到重力后，通过控制器控制开关，避免由于人们不在时电热毯继续工作，消除安全隐患；开关内的定时器可设定电热毯工作和关闭时间，无需手动关闭电源，使用方便。
但是，基于上述专利，人们在使用时，仍需通电进行取暖保温，通电升温存在温度不稳定、容易发生漏电等安全隐患，此外，人们长期使用通电发热的电热垫，其产生的电磁辐射对人体的健康影响广泛，可使人发生心律加快、血压升高、呼吸加快、喘息、出汗等不良反应。
再者，电热毯只能在冬天使用，实现升温保暖的功能，在炎热的夏天，电热毯由于不能制冷，失去了被用户使用的价值。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全长效温控装置，实现断电状态下的制冷和制热。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种安全长效温控装置，包括层状结构的调温装置本体，所述调温装置本体包括电源接口、电加热层、第一相变储能层和衬里保温层，
所述电加热层上设有与所述电源接口连接的电制热元件，所述电制热元件用于在外接电源的作用下自发热；
所述第一相变储能层覆盖在所述电加热层的上表面上，包括多个储热单元，所述储热单元与所述电制热元件接触设置，所述储热单元内设置有相变材料，所述相变材料用于储存和释放所述电制热元件发出的热量；
所述衬里保温层覆盖在所述第一相变储能层的上表面上，用于延缓所述第一相变储能层与外部环境之间的热交换。
优选地，所述调温装置本体还包括第二相变储能层，所述第二相变储能层与所述第一相变储能层结构相同，所述第二相变储能层设置在所述电加热层的下表面上。
优选地，所述多个储热单元均匀等距设置在所述第一相变储能层上，呈阵列分布。
优选地，所述相变材料带有包装层，所述储热单元包括带有包装层的相变材料及盛放所述带有包装层的相变材料的布袋，所述多个储热单元通过缝线固定连接在所述第一相变储能层上。
优选地，所述电制热元件为电热丝，所述电热丝均匀盘绕在所述电加热层上。
优选地，所述调温装置本体还包括衬底保温层，所述衬底保温层设置在所述第二相变储能层的下表面上，用于延缓所述第二相变储能层与外部环境之间的热交换。
优选地，所述调温装置本体还包括覆盖在所述衬里保温层上表面的上盖面及设置在所述衬底保温层下表面的下盖面，所述上盖面、衬里保温层、第一相变储能层、电加热层、第二相变储能层、衬底保温层及下盖面的位置通过缝线固定。
优选地，所述相变材料的相变温度范围为30℃-40℃。
优选地，所述相变材料的相变温度范围为32℃-37℃。
优选地，所述安全长效温控装置，还包括控制器及设置在所述电加热层上的温度传感器和电流传感器；所述电制热元件通过所述控制器与所述电源接口连接，所述温度传感器和电流传感器分别与所述控制器的输入端连接；所述控制器用于根据所述温度传感器输出的温度信号，控制所述电制热元件是否与外接电源连通，还用于根据所述电流传感器输出的电流信号，控制所述电制热元件是否与外接电源连通。
优选地，所述安全长效温控装置为保暖床垫、保暖地垫、保暖坐垫、保暖墙垫、保暖鞋垫和/或保暖鞋底内衬。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
1、相变材料具有某一特定的相变温度，当环境温度高于其相变温度时，相变材料吸收热量，熔化为液体或固液混合物，当环境温度低于其相变温度时，相变材料释放热量，相变为固体或固液混合物。由于本发明提供的这种安全长效温控装置，储热单元内设置有相变材料，当与储热单元接触设置的电制热元件的温度超过相变材料的相变温度时，储热单元能够吸热储能，当电制热元件与外接电源断开连接后，储热单元在低于其相变温度的环境中，开始释放热量，实现断电状态下的制热。
2、夏天当环境温度超过30℃时，人体就会感觉不舒服，由于本发明提供的这种安全长效温控装置，储热单元内设置有相变材料，当外界环境超过相变温度时，储热单元能够自动吸收环境温度的热量，实现断电状态下的制冷。
3、由于本发明提供的这种安全长效温控装置，无需在通电的状态下实现制冷制热，因此相比现有技术，无使用过程中的漏电隐患和电磁辐射危害，安全性更高。
4、由于本发明提供的这种安全长效温控装置，衬里保温层和衬底保温层能够将储热单元吸收的热量进行保温隔离，延缓与外部环境之间的热交换，减少热量流失速率，从而使得有效工作时间延长，因此具有热量释放均匀，供热稳定，持续时间长，稳定性高的效果。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种安全长效温控装置的整体结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的电加热层的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的相变储能层的结构示意图；
图4为本发明另一实施例提供的一种安全长效温控装置的整体结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的一种安全长效温控装置电路部分的示意框图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，本发明一实施例提供的一种安全长效温控装置，包括层状结构的调温装置本体，所述调温装置本体包括电源接口10、电加热层11、第一相变储能层12和衬里保温层13，
参见图2，所述电加热层11上设有与所述电源接口10连接的电制热元件110，所述电制热元件110用于在外接电源的作用下自发热；
参见图3所述第一相变储能层12覆盖在所述电加热层11的上表面上，包括多个储热单元120，所述储热单元120与所述电制热元件110接触设置，所述储热单元120内设置有相变材料，所述相变材料用于储存和释放所述电制热元件110发出的热量；
所述衬里保温层13覆盖在所述第一相变储能层12的上表面上，用于延缓所述第一相变储能层12与外部环境之间的热交换。
可以理解的是，相变材料具有某一特定的相变温度，当环境温度高于其相变温度时，相变材料吸收热量，熔化为液体或固液混合物，当环境温度低于其相变温度时，相变材料释放热量，相变为固体或固液混合物。
由于本发明提供的这种安全长效温控装置，储热单元内设置有相变材料，当与储热单元接触设置的电制热元件的温度超过相变材料的相变温度时，储热单元能够吸热储能，当电制热元件与外接电源断开连接后，储热单元在低于其相变温度的环境中，开始释放热量，所以能够实现断电状态下的制热。
另外，由于在断电状态下，当外界环境的温度超过相变材料的相变温度时，储热单元能够自动吸收环境中的热量，所以可以实现断电状态下的制冷。
综上，由于本发明提供的这种安全长效温控装置，无需在通电的状态下实现制冷制热，因此相比现有技术，无使用过程中的漏电隐患和电磁辐射危害，安全性更高。
参见图4，优选地，所述调温装置本体还包括第二相变储能层19，所述第二相变储能层19与所述第一相变储能层12结构相同，所述第二相变储能层19设置在所述电加热层11的下表面上。
可以理解的是，增设第二相变储能层，可以使本发明提供的这种安全长效温控装置储存更多的热量，实现更好的制热保温或制冷效果。
参见图3，优选地，所述多个储热单元120均匀等距设置在所述第一相变储能层12上，呈阵列分布。
优选地，所述相变材料带有包装层，所述储热单元120包括带有包装层的相变材料及盛放所述带有包装层的相变材料的布袋，所述多个储热单元120通过缝线固定连接在所述第一相变储能层上。
优选地，所述包装层为导热材料制成的包装层。具体地，所述包装层可以为导热性能良好的金属材料层、塑胶材料层、高分子材料层或复合材料层，本实施例中，优选所述包装层为铝箔层，其具有良好的阻隔性、热封性，遮旋光性、耐高温、耐低温、耐油性、柔软性、无毒无味等特点。
优选地，所述电制热元件110为电热丝，所述电热丝均匀盘绕在所述电加热层上。
参见图4，优选地，所述调温装置本体还包括衬底保温层14，所述衬底保温层14设置在所述第二相变储能层19的下表面上，用于延缓所述第二相变储能层19与外部环境之间的热交换。
另外，也可根据实际需要，在衬底保温层下或衬里保温层上增设由镀铝布制成的热屏障层，以使本发明提供的这种安全长效温控装置与外界的热交换更慢。
可以理解的是，由于本发明提供的这种安全长效温控装置，衬里保温层和衬底保温层能够将储热单元吸收的热量进行保温隔离，延缓与外部环境之间的热交换，减少热量流失速率，从而使得有效工作时间延长，因此具有热量释放均匀，供热稳定，持续时间长，稳定性高的效果。
优选地，所述衬里保温层和衬底保温层皆由热导率小的隔热材料制成。
参见图4，优选地，所述调温装置本体还包括覆盖在所述衬里保温层13上表面的上盖面15及设置在所述衬底保温层14下表面的下盖面16，所述上盖面15、衬里保温层13、第一相变储能层12、电加热层11、第二相变储能层19、衬底保温层14及下盖面16的位置通过缝线固定。
可以理解的是，各层之间通过缝线穿插固定，可以使本发明提供的这种安全长效温控装置的结构整体性好，便于使用、折叠等。
优选地，所述相变材料的相变温度范围为30℃-40℃。
优选地，所述相变材料的相变温度范围为32℃-37℃。
可以理解的是，夏天当环境温度超过30℃时，人体就会感觉不舒服，储热单元内设置有相变材料，当外界环境超过相变温度时，储热单元自动吸热环境温度的热量，实现断电状态下的制冷，能够给用户提供更好的制冷体验。
需要说明的是，本发明提供的这种安全长效温控装置可以用作保暖床垫、保暖地垫、保暖坐垫、保暖墙垫、保暖鞋垫或保暖鞋底内衬等。
在具体实践中，为了增强用户体验，可以根据实际需要选取不同相变温度的相变材料设置在储热单元中，例如：当本发明提供的这种安全长效温控装置用作普通人床垫使用时，可以选用相变温度为33℃的相变材料设置在储热单元中；当本发明提供的这种安全长效温控装置用作特别体弱人床垫使用时，可以选用相变温度为35℃的相变材料设置在储热单元中。
参见图5，优选地，所述安全长效温控装置，还包括控制器17及设置在所述电加热层上的温度传感器18；所述电制热元件110通过所述控制器17与所述电源接口10连接，所述温度传感器18与所述控制器17的输入端连接；所述控制器17用于根据所述温度传感器18输出的温度信号，控制所述电制热元件110是否与外接电源连通。
可以理解的是，当温度传感器输出的温度值超过预设温度阈值时，控制器控制电制热元件与外接电源断开，能实现电加热层加热过程中的超温防护。其中，预设温度阈值，用户可根据实际需要进行设置。
优选地，所述安全长效温控装置，还包括设置在所述电加热层上的电流传感器，所述电流传感器与所述控制器的输入端连接；所述控制器还用于根据所述电流传感器输出的电流信号，控制所述电制热元件是否与外接电源连通。
可以理解的是，当电流传感器输出的电流值超过预设电流阈值时，控制器控制电制热元件与外接电源断开，能实现电加热层加热过程中的漏电保护。其中，预设电流阈值，用户可根据实际需要进行设置。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

Claims (10)

1.一种安全长效温控装置，其特征在于，包括层状结构的调温装置本体，所述调温装置本体包括电源接口、电加热层、第一相变储能层和衬里保温层，
所述电加热层上设有与所述电源接口连接的电制热元件，所述电制热元件用于在外接电源的作用下自发热；
所述第一相变储能层覆盖在所述电加热层的上表面上，包括多个储热单元，所述储热单元与所述电制热元件接触设置，所述储热单元内设置有相变材料，所述相变材料用于储存和释放所述电制热元件发出的热量；
所述衬里保温层覆盖在所述第一相变储能层的上表面上，用于延缓所述第一相变储能层与外部环境之间的热交换。
2.根据权利要求1所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述调温装置本体还包括第二相变储能层，所述第二相变储能层与所述第一相变储能层结构相同，所述第二相变储能层设置在所述电加热层的下表面上。
3.根据权利要求1所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述多个储热单元均匀等距设置在所述第一相变储能层上，呈阵列分布。
4.根据权利要求3所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述相变材料带有包装层，所述储热单元包括带有包装层的相变材料及盛放所述带有包装层的相变材料的布袋，所述多个储热单元通过缝线固定连接在所述第一相变储能层上。
5.根据权利要求1所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述电制热元件为电热丝，所述电热丝均匀盘绕在所述电加热层上。
6.根据权利要求2所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述调温装置本体还包括衬底保温层，所述衬底保温层设置在所述第二相变储能层下表面上，用于延缓所述第二相变储能层与外部环境之间的热交换。
7.根据权利要求6所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述调温装置本体还包括覆盖在所述衬里保温层上表面的上盖面及设置在所述衬底保温层下表面的下盖面，所述上盖面、衬里保温层、第一相变储能层、电加热层、第二相变储能层、衬底保温层及下盖面的位置通过缝线固定。
8.根据权利要求1所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述相变材料的相变温度范围为30℃-40℃。
9.根据权利要求1所述的安全长效温控装置，其特征在于，还包括控制器及设置在所述电加热层上的温度传感器和电流传感器；所述电制热元件通过所述控制器与所述电源接口连接，所述温度传感器和电流传感器分别与所述控制器的输入端连接；所述控制器用于根据所述温度传感器输出的温度信号，控制所述电制热元件是否与外接电源连通，还用于根据所述电流传感器输出的电流信号，控制所述电制热元件是否与外接电源连通。
10.根据权利要求1～9任一项所述的安全长效温控装置，其特征在于，所述安全长效温控装置为保暖床垫、保暖地垫、保暖坐垫、保暖墙垫、保暖鞋垫和/或保暖鞋底内衬。
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