CN112471953A - 一种便圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种便圈，属于生活电器领域，解决了快速加热导致温度变化过大导致用户体验下降的问题，解决该问题的技术方案主要是电热丝的额定功率为P额，电热丝与控制电路电连接并由控制电路控制工作，控制电路电连接有检测上盖温度的第一温度传感器，便圈检测到用户着座后进入加热状态，根据用户设置的目标温度T，控制电路控制电热丝在t时间内以输出功率P0加热，P0＜P额，使上盖温度上升ΔT，ΔT＜T，计算电热丝的加热系数K＝ΔT/t，控制电路控制电热丝再以输出功率P1将上盖加热至目标温度，P1＝K×P额。本发明主要用于控制电热丝的输出功率，给用户带来更舒适的使用体验。

Description

一种便圈
技术领域
本发明涉及生活电器，特别是一种可以加热的便圈。
背景技术
现有带加热的便圈，为了让用户能够在使用时，便圈可以快速加热到用户设定的目标温度，一般会在开始加热的阶段，让便圈的电热丝以全功率或较大功率方式加热，以求在较短时间内达到目标温度，因此存在便圈的瞬时温度超过目标温度的情况，然后再回落至目标温度，给用户带来的体感温度变化较大，特别是新用户第一次使用时可能因温度突变的情况而受惊。
发明内容
本发明所要达到的目的就是提供一种便圈，以更符合电热丝特性的方式输出功率，给用户带来更舒适的使用体验。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种便圈，包括上盖、发热层和下盖，上盖与下盖连接将发热层封装，发热层包括电热丝，电热丝的额定功率为P额，电热丝与控制电路电连接并由控制电路控制工作，控制电路电连接有检测上盖温度的第一温度传感器，便圈检测到用户着座后进入加热状态，根据用户设置的目标温度T，控制电路控制电热丝在t时间内以输出功率P0加热，P0＜P额，使上盖温度上升ΔT，ΔT＜T，计算电热丝的加热系数K＝ΔT/t，控制电路控制电热丝再以输出功率P1将上盖加热至目标温度，P1＝K×P额。
进一步的，所述电热丝的额定功率不小于100W，便圈处于待机状态下，控制电路控制电热丝的输出功率为P保，P保/P额≤10％。
进一步的，所述控制电路电连接有检测环境温度的第二温度传感器，速热座便器处于待机状态下，控制电路根据环境温度T环控制电热丝的输出功率P保进行保温，P保与T环反相关。
进一步的，所述速热座便器处于待机状态下，电热丝的输出功率为0。
进一步的，所述电热丝由内向外包括金属线芯、第一耐热涂层、绝缘外套和第二耐热涂层，金属线芯为铜镍合金且直径为0.15mm～0.21mm。
进一步的，所述第一耐热涂层为聚酯酰亚胺涂层且厚度为12μm～20μm；和/或，所述第二耐热涂层为氟化树脂涂层且厚度为60μm～80μm。
进一步的，所述发热层粘贴附着于上盖的内壁，下盖包括中层板和底板，中层板与上盖连接将发热层封装，底板固定于中层板的底部。
进一步的，所述上盖具有上凹的安装腔，发热层位于安装腔内，中层板设有伸入安装腔配合的凸起部，凸起部的顶面粘贴附着有保温垫片，保温垫片覆盖发热层的下表面。
进一步的，所述中层板的内圈侧面、外圈侧面与凸起部之间形成定位台阶，上盖的内圈侧壁、外圈侧壁分别与凸起部的内圈侧面、外圈侧面贴合，上盖的内圈侧壁、外圈侧壁与定位台阶无缝焊接，中层板的下沿边缘与底板的边缘无缝焊接。
进一步的，所述发热层还包括第一热均衡片、第二热均衡片和层压板，电热丝位于第一热均衡片与第二热均衡片之间，第一热均衡片朝向第二热均衡片的表面设有第一粘合层，第一热均衡片通过第一粘合层与第二热均衡片绝缘粘连并将电热丝固定，层压板位于第一热均衡片上背离第二热均衡片的一侧，层压板与第一热均衡片之间设有第一绝缘层，第二热均衡片背向第一热均衡片的一侧设有第二绝缘层，第二绝缘层与层压板连接将第一热均衡片、第二热均衡片封装，第二绝缘层粘贴附着于上盖。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：在电热丝开始加热的初期阶段，通过加热的时间与温度变化关系来获取当前产品中电热丝的加热系数K，并在后续加热过程中以加热系数对输出功率进行修正，使得电热丝能够在当前加热过程中以最适合自身特性的输出功率来工作，能够让上盖的温度变化曲线更加接近于线性，避免温度上升过程中出现大的波动，以此提升用户使用的舒适度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种便圈的分解示意图；
图2为本发明一种便圈在加热状态下的上盖温度、输出功率和时间的关系图；
图3为本发明中发热层的断面示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种便圈，包括上盖1、发热层2和下盖3，上盖1与下盖3连接将发热层2封装，发热层2包括电热丝，电热丝2的额定功率为P额，电热丝2与控制电路电连接并由控制电路控制工作，控制电路电连接有检测上盖1温度的第一温度传感器，便圈检测到用户着座后进入加热状态，根据用户设置的目标温度T，控制电路控制电热丝在t时间内以输出功率P0加热，P0＜P额，使上盖温度上升ΔT，ΔT＜T，计算电热丝的加热系数K＝ΔT/t，控制电路控制电热丝再以输出功率P1将上盖加热至目标温度，P1＝K×P额。
由于不同便圈中使用电热丝的物理特性存在着一定的差异，而且随着时间的推移，电热丝的物理特性也会有所变化，所以本发明在电热丝开始加热的初期阶段，通过加热的时间与温度变化关系来获取当前产品中电热丝的加热系数K，并在后续加热过程中以加热系数对输出功率进行修正，使得电热丝能够在当前加热过程中以最适合自身特性的输出功率来工作，能够让上盖的温度变化曲线更加接近于线性，避免温度上升过程中出现大的波动，以此提升用户使用的舒适度。
如图2所示，在电热丝开始加热的初期阶段，上盖的温度变化有一定的波动，待改变成以输出功率P1加热之后，上盖的温度变化非常接近于直线，待上盖达到目标温度后，不会出现需要温度回落的情况，控制电热丝的输出功率让上盖保持在目标温度即可。
在现有技术中，在用户不使用便圈时，加热丝一般会处于低于全功率的状态工作，一般是半功率，从而将便圈的温度保持在一个低于目标温度的温度下，可以称为待机状态，一旦检测到用户着座后，马上控制加热丝进行全功率加热，在短时间内将便圈加热到目标温度，特别是气温较低的季节时，能够很好地提升用户的使用体验。但是为了实现快速加热到目标温度，就需要将保温状态下的温度设定得较高，导致电能浪费，增加用户的用电负担。
因此在本发明中，为减少电能浪费，要求电热丝的功率不小于100W，并且在待机状态下，控制电路控制电热丝的输出功率为P保，P保/P额≤10％。由于电热丝的功率较大，可以实现短时间内将便圈加热到较高温度，实现快速加热，在此基础上，要求输出功率P保远小于正常加热时的输出功率P额，因此在待机状态下，便圈可以保持在一个不高的温度，在不影响用户使用体验的情况下，使得便圈在待机状态下可以节约电能80％以上，大大减少能耗，降低用户的用电负担。
在寒冷的季节，如果便圈在待机状态的温度较低，用户的使用体验不是很好，因此可以考虑和环境温度关联起来，控制电路电连接有检测环境温度的温度传感器，速热座便器处于待机状态下，控制电路根据环境温度T环控制电热丝的输出功率P保进行保温，P保与T环反相关，即环境温度T环越高，输出功率P保可以越小。
而作为最为节能的控制方式，就是便圈处于待机状态下，电热丝的输出功率为0，即不需要保温。
为实现大功率输出，见图3，电热丝21由内向外包括金属线芯211、第一耐热涂层212、绝缘外套213和第二耐热涂层214，金属线芯211为铜镍合金且直径为0.15mm～0.21mm。金属线芯211耐蚀性、耐软化性、硬度、电阻和热电性较好，而且选择的直径尺寸范围确定强度较好，比较容易曲折布线。
为了在大功率输出的环境下，绝缘外套213具有较高的使用寿命，第一耐热涂层212可以选择为聚酯酰亚胺涂层且厚度为12μm～20μm，耐热性、耐碱性好。同样的道理，由于便圈一般处于高湿环境中，第二耐热涂层214可以选择为氟化树脂涂层且厚度为60μm～80μm，具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、疏水性、耐湿性、介电性、耐污染性、阻燃性、耐久性。
本实施例中，发热层2粘贴附着于上盖1的内壁，可以由上盖1对发热层2进行固定、保护，有效降低发热层2在装配便圈时被划破而损坏的几率，回头看图1，下盖3包括中层板31和底板32，中层板31与上盖1连接将发热层2封装，底板32固定于中层板31的底部。
上盖1具有上凹的安装腔，发热层2位于安装腔内，对发热层2的保护更有利，为了提高上盖1与中层板31装配的匹配度，可以在中层板31上设有伸入安装腔配合的凸起部311，由于用户使用时与上盖1直接接触，因此为了让更多的热量传递给上盖1，确保加热效率，可以在凸起部311的顶面粘贴附着有保温垫片33，保温垫片33覆盖发热层2的下表面，这样可以减少热量向下传递流失。
由于上盖1需要直接承受用户的重量，为避免上盖1过度变形，可以设计中层板31的内圈侧面、外圈侧面与凸起部311之间形成定位台阶312，上盖1的内圈侧壁、外圈侧壁分别与凸起部311的内圈侧面、外圈侧面贴合，上盖1的内圈侧壁、外圈侧壁与定位台阶312无缝焊接，利用凸起部311支撑上盖1中层板31的下沿边缘与底板32的边缘无缝焊接，以此形成无缝便圈，结构强度高、防水效果好、外观更美观。
为了保障发热层2具有良好的发热效果，能够向上盖1均匀传热，并且拥有良好的绝缘性，见图3，本实施例中的发热层2还包括第一热均衡片22、第二热均衡片23和层压板24，电热丝21位于第一热均衡片22与第二热均衡片23之间，第一热均衡片22朝向第二热均衡片23的表面设有第一粘合层25，第一热均衡片22通过第一粘合层25与第二热均衡片23绝缘粘连并将电热丝21固定，层压板24位于第一热均衡片22上背离第二热均衡片23的一侧，层压板24与第一热均衡片22之间设有第一绝缘层26，第二热均衡片23背向第一热均衡片22的一侧设有第二绝缘层27，第二绝缘层27与层压板24连接将第一热均衡片22、第二热均衡片23封装，第二绝缘层27粘贴附着于上盖1。
为了将发热层2制作得足够薄，方便粘贴附着在上盖1的内壁，一般要求第一粘合层25的厚度为60μm～80μm；第一热均衡片22、第二热均衡片23为铝箔且厚度为40μm～60μm；第一绝缘层26为PET薄膜且厚度为12μm～15μm；第二绝缘层27为PET薄膜且厚度为12μm～15μm。
为进一步提高绝缘性，可以在层压板24上背离第一热均衡片22的一侧设有第三绝缘层28，第三绝缘层28为PET薄膜且厚度为12μm～15μm。还可以在第二热均衡片23与第二绝缘层27之间增加第四绝缘层29，第四绝缘层29粘贴附着于第二绝缘层27。为增加导热效果，可以在第二热均衡片23和第四绝缘层29上设置导热孔200。
为提高用电的安全性，可以设置绝缘破坏检测电路，分别与金属线芯、第一热均衡片22、第二热均衡片23电连接，一旦这三者中的任意两者之间的绝缘结构被破坏导致短接，绝缘破坏检测电路可以马上检测到并马上实施保护措施，例如断电。另外，电热丝21也可以串联上保安器、熔断器等，避免突然出现的大电流导致电热丝烧坏。另外除了检测环境温度的温度传感器，还可以增加检测便圈加热后温度的温度传感器，具体数量可以根据需要选择。
本发明一般安装在智能便座或一体式马桶上使用，所以控制电路、温度传感器等可以选择安装在便圈或智能便座的本体或一体式马桶的机体上。除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种便圈，包括上盖、发热层和下盖，上盖与下盖连接将发热层封装，发热层包括电热丝，电热丝的额定功率为P额，电热丝与控制电路电连接并由控制电路控制工作，控制电路电连接有检测上盖温度的第一温度传感器，其特征在于，所述便圈检测到用户着座后进入加热状态，根据用户设置的目标温度T，控制电路控制电热丝在t时间内以输出功率P0加热，P0＜P额，使上盖温度上升ΔT，ΔT＜T，计算电热丝的加热系数K＝ΔT/t，控制电路控制电热丝再以输出功率P1将上盖加热至目标温度，P1＝K×P额。
2.根据权利要求1所述的便圈，其特征在于，所述电热丝的额定功率不小于100W，便圈处于待机状态下，控制电路控制电热丝的输出功率为P保，P保/P额≤10％。
3.根据权利要求2所述的便圈，其特征在于，所述控制电路电连接有检测环境温度的第二温度传感器，速热座便器处于待机状态下，控制电路根据环境温度T环控制电热丝的输出功率P保进行保温，P保与T环反相关。
4.根据权利要求1所述的便圈，其特征在于，所述便圈处于待机状态下，电热丝的输出功率为0。
5.根据权利要求1至4任一所述的便圈，其特征在于，所述电热丝由内向外包括金属线芯、第一耐热涂层、绝缘外套和第二耐热涂层，金属线芯为铜镍合金且直径为0.15mm～0.21mm。
6.根据权利要求5所述的便圈，其特征在于，所述第一耐热涂层为聚酯酰亚胺涂层且厚度为12μm～20μm；和/或，所述第二耐热涂层为氟化树脂涂层且厚度为60μm～80μm。
7.根据权利要求1至4任一所述的便圈，其特征在于，所述发热层粘贴附着于上盖的内壁，下盖包括中层板和底板，中层板与上盖连接将发热层封装，底板固定于中层板的底部。
8.根据权利要求7所述的便圈，其特征在于，所述上盖具有上凹的安装腔，发热层位于安装腔内，中层板设有伸入安装腔配合的凸起部，凸起部的顶面粘贴附着有保温垫片，保温垫片覆盖发热层的下表面。
9.根据权利要求8所述的便圈，其特征在于，所述中层板的内圈侧面、外圈侧面与凸起部之间形成定位台阶，上盖的内圈侧壁、外圈侧壁分别与凸起部的内圈侧面、外圈侧面贴合，上盖的内圈侧壁、外圈侧壁与定位台阶无缝焊接，中层板的下沿边缘与底板的边缘无缝焊接。
10.根据权利要求7所述的便圈，其特征在于，所述发热层还包括第一热均衡片、第二热均衡片和层压板，电热丝位于第一热均衡片与第二热均衡片之间，第一热均衡片朝向第二热均衡片的表面设有第一粘合层，第一热均衡片通过第一粘合层与第二热均衡片绝缘粘连并将电热丝固定，层压板位于第一热均衡片上背离第二热均衡片的一侧，层压板与第一热均衡片之间设有第一绝缘层，第二热均衡片背向第一热均衡片的一侧设有第二绝缘层，第二绝缘层与层压板连接将第一热均衡片、第二热均衡片封装，第二绝缘层粘贴附着于上盖。
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