CN208273269U - 可伸缩柔性加热器 - Google Patents

Abstract

本文公布了一种可伸缩柔性加热器，包括伸缩层和多个加热单元；所述多个加热单元间隔设置在所述伸缩层上。本实用新型通过多个加热单元与伸缩层的组合设置，能够大幅提升加热器的延伸率，避免伸缩过程对加热单元的破坏，具有极高的应用价值。

Description

可伸缩柔性加热器

技术领域

本申请涉及但不限于加热器件，尤其涉及一种可伸缩柔性加热器。

背景技术

加热膜是一种通过面状结构实现加热的器件，具有热效率高、节能省电、加热速率快、电压适用范围宽、使用寿命长、外形可选择性强等优点。随着加热膜材料的发展和成本的下降，加热膜在工业产品和民用产品也得到了广泛的应用，并开发出了具有较高柔韧性的加热膜。柔性加热膜是一种在一定程度下可弯曲，能折叠，通电后可发热的膜状器件，由电热功能膜、电极、导热层和绝缘基体等部分组成。其中，电热功能膜是核心元件，决定了产品的主要性能，如升温速度、工作温度、稳定性等。

其中，加热材料根据材料不同可大致分为金属、无机材料、有机材料等。这些材料中大部分弹性和伸缩延伸率极低，并且在伸缩过程中其导电性会发生显著的变化。为保持加热功能材料结构的稳定，需选用无弹性的基材保持加热层结构的稳定，但这种设计方式导致加热膜的硬度较高，无弹性，柔韧度极低，舒适感极差。随着柔性加热膜在衣服、护膝、护颈、护腰等领域的应用需求的增加，对其柔韧性和伸缩延伸率等性能的要求越来越高。

目前，可伸缩加热膜主要选用具有弹性的导电纤维，或与可伸缩的纤维编织成高弹性加热器件。如：专利号为CN105792394A的专利公开了一种纤维状可伸缩加热器，导电织物以螺旋状缠绕在弹性聚合物纤维上。如：专利号为CN105657877A的专利采用具有螺旋结构的石墨烯纤维编织成具有极高伸缩延伸率的加热膜。如：专利号为CN106658779A的专利公开了一种智能可穿戴电阻加热织物及其制备方法，首先将合成的碳纳米管转移到预伸缩后的弹性基底材料，然后将恢复弹性基底使碳纳米管形成褶皱结构。以上专利主要是通过提升加热材料的拉伸缩延伸率，来避免伸缩过程对加热结构的破坏，这种方法的制备成本较高，强度较低，并且器件性能稳定性较差。

实用新型内容

本申请解决的技术问题是提供一种可伸缩柔性加热器，通过优选设置的伸缩层和加热单元，能够有效克服现有加热器存的诸多缺陷，能够大幅提升加热器的延伸率，避免伸缩过程对加热单元的破坏，具有极高的应用价值。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种可伸缩柔性加热器，包括伸缩层和多个加热单元；

所述多个加热单元间隔设置在所述伸缩层上。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述伸缩层包括设置有加热单元的第一区域和未设置有加热单元的第二区域，所述第二区域的伸缩率大于第一区域的伸缩率。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

包括两个所述伸缩层，所述加热单元设置在两个伸缩层之间；

所述加热单元的一端连接一个伸缩层，所述加热单元的另一端连接另一个伸缩层。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述加热单元包括依次层叠设置的保护层、加热层以及基材层，所述加热层连接有电极；

所述加热单元的加热层电极与相邻加热单元的加热层电极通过导线连接。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述加热层包括金属材料、导电高分子材料、导电陶瓷材料或碳材料。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述导线包括金属导线、碳材料导线或导电高分子导线。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述基材层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层、或聚酰亚胺层、或聚乙烯层、或聚氯乙烯层、或聚苯乙烯层、或聚碳酸酯层、或聚丙烯层、或聚氨酯层、或尼龙层、或聚偏氟乙烯层、或聚偏二氯乙烯层、或乙烯-醋酸乙烯共聚物层、或醋酸纤维素层、或聚乙烯醇层、或天然橡胶层、或丁苯橡胶层、或顺丁橡胶层、或氯丁橡胶层、或丁晴橡胶层、或硅橡胶层、或动物皮层、或合成皮层中的一种。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述保护层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层、或聚酰亚胺层、或聚乙烯层、或聚氯乙烯层、或聚苯乙烯层、或聚碳酸酯层、或聚丙烯层、或聚氨酯层、或尼龙层、或聚偏氟乙烯层、或聚偏二氯乙烯层、或乙烯-醋酸乙烯共聚物层、或醋酸纤维素层、或聚乙烯醇层、或天然橡胶层、或丁苯橡胶层、或顺丁橡胶层、或氯丁橡胶层、或丁晴橡胶层、或硅橡胶层、或动物皮层、或合成皮层中的一种。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

所述伸缩层包括弹性高分子材料。

上述可伸缩柔性加热器，还可具有如下特点：

还包括温度传感器和温度控制器；

所述温度传感器设置在所述加热单元之间，所述温度控制器用于控制所述加热单元的发热量。

本申请上述技术方案具有如下有益效果：

相比于现有技术，本申请通过优选设置的伸缩层和加热单元，能够大幅提升加热器的延伸率，避免伸缩过程对加热单元的破坏，具有极高的应用价值。本申请中的加热器具有极强的伸缩和柔韧性能，能够在使用过程中适应较高的伸缩变形，尤其适合用于可穿戴加热器的应用，包括可伸缩电热护膝、可伸缩电热护腰、可伸缩电热护颈、可伸缩电热服、可伸缩电热手套、可伸缩电热帽、可伸缩电热袜、可伸缩电热口罩、可伸缩电热眼罩以及可伸缩电热手腕等。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例一的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例一的结构示意图三；

图4为本实用新型实施例二的结构示意图；

图示说明：

1-伸缩层，2-加热单元，3-导线；

11-第一区域，12-第二区域，21-基材层，22-加热层，23-保护层。

具体实施方式

下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一：

如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种可伸缩柔性加热器，包括伸缩层1和多个加热单元2；多个加热单元2间隔设置在伸缩层1上，加热单元2与伸缩层1之间可以设置为粘接连接。

具体操作中，可通过上述多个加热单元2间隔设置在伸缩层1上，能够保证加热器能够不仅能够具有较高额延伸率，也能够有效避免伸缩过程中对加热单元2造成的破坏；上述加热单元2的个数大于等于2个，优选为2～16 个，上述加热单元2可以以串联形式，或者并联形式，或者其他连接形式；本领域的技术人员可根据实际应用场景，选择相应个数的加热单元，以满足实际需要的加热功能为准。

本实施例中的可伸缩柔性加热器，可应用于可穿戴加热器中；如：可伸缩电热护膝、可伸缩电热护腰、可伸缩电热护颈、可伸缩电热服、可伸缩电热手套、可伸缩电热帽、可伸缩电热袜、可伸缩电热口罩、可伸缩电热眼罩以及可伸缩电热手腕等。

如图1所示，本实施例中的加热器包括两个伸缩层，加热单元2设置在两个伸缩层之间；加热单元2的一端连接一个伸缩层，加热单元2的另一端连接另一个伸缩层。

具体操作中，上述两个伸缩层的设置，能够提供给加热单元2独立的安装腔体，能够有效保证加热单元2的结构稳定性；同时，也能够有效避免加热单元2直接与人体接触所造成的安全隐患；上述多个加热单元2可均布排列设置在两个伸缩层之间，以提供较为均衡的发热操作。

如图2所示，本实施例中的加热单元2包括依次层叠设置的保护层23、加热层22以及基材层21，所述加热层22连接有电极；加热单元2的加热层 22电极与相邻加热单元2的加热层22电极通过导线3连接。

具体操作中，可通过导线3外接供电装置，如电源或充电宝，以实现加热层22的加热操作；为了能够实现便捷的供连接操作，本实施例中的加热器还可设置有电源转接口，以实现其与电源或充电宝之间的便捷连接操作。

本实施例中的加热层22包括金属材料、导电高分子材料、导电陶瓷材料或碳材料，导线3包括金属导线、碳材料导线或导电高分子导线。

本实施例中，电极与加热层22之间的连接，可通过涂布法、粘贴法、印刷法、热压合或沉积方式，实现相应的连接操作；本领域的技术人员，可根据实际情况，选择相应的连接方式，以能够实现电极与加热层22之间的稳定连接为准。

本实施例中，相邻加热单元2之间的连接导线3长度为a，相邻加热单元2之间的伸缩层1最大拉伸长度为b，a≥b；上述优选尺寸关系的设置，旨在能够有效保证伸缩层1的伸缩操作不会影响连接导线3的结构稳定性，能够有效提高加热器内部的连接稳定性。

本实施例中的基材层21包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氨酯、尼龙、聚偏氟乙烯、聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸纤维素、聚乙烯醇、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶、动物皮、合成皮中的一种或多种。

本实施例中的保护层23包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氨酯、尼龙、聚偏氟乙烯、聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸纤维素、聚乙烯醇、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶、动物皮、合成皮中的一种或多种。

具体操作中，通过上述基材层21与保护层23的设置，能够有效提高加热单元2的结构稳定性。

本实施例中的伸缩层1包括弹性高分子材料。

具体操作中，上述弹性高分子材料可选自以下材料中的任意一种：苯乙烯类、聚烯烃类、聚氨酯类、聚酯类、聚酰胺类、乙烯共聚物类、聚丁二烯类、反式聚异戊二烯类、橡胶类、聚氯乙烯类、氯化聚乙烯类、聚硅氧烷类、含氟类弹性材料；上述伸缩层1，优选包括橡胶带、弹力带或硅胶带。

本实施例中的加热器还还包括温度传感器和温度控制器；温度传感器设置在加热单元2之间，温度控制器用于控制加热单元2的发热量。

具体操作中，可通过上述温度传感器的设置，能够实时检测加热器内部的实际温度；可通过上述温度控制器的设置，能够实现加热单元2的发热控制操作，即能够控制加热单元2按照预设温度进行相应的发热操作；为了能够实现便捷的控制操作，上述加热器还可设置有控制盒，控制盒内置有相应的控制器以及显示装置，以实现便捷的温度显示以及控制操作。

如图3所示，本实施例中的可伸缩柔性加热器，包括8个加热单元2，8 个加热单元2呈两行均布设置，具体可排列成4×2的阵列；8个加热单元2 之间通过导线3连接，导线3通过外接供电装置，即可实现加热器的加热操作。

实施例二：

本实用新型实施例二提供了一种可伸缩柔性加热器，主体结构与实施例一类似，也包括伸缩层和多个加热单元；关于主体结构的具体设置，请参见实施例一中的详细记载，此次旨在阐述两者之间的区别。

如图4所示，本实施例中的伸缩层包括设置有加热单元的第一区域11 和未设置有加热单元的第二区域12，第二区域12的伸缩率大于第一区域11 的伸缩率。

具体操作中，上述伸缩层优选设置为分段可伸缩，即包括高伸缩段(第二区域12)和低伸缩段(第一区域11)；低伸缩段用于安装加热单元，伸缩层的伸缩过程中，低伸缩段的尺寸变化不大，能够进一步的保证加热单元的结构稳定性，高伸缩段的尺寸变化较大，能够有效保证实际的伸缩需求。

需要说明的是，本实施例中的伸缩层也可采用整体可伸缩，即第一区域 11伸缩层的伸缩率等于第二区域12伸缩层的伸缩率，也能够有效满足实际应用所需的伸缩要求。

实施例三：

本实用新型实施例三提供了一种可伸缩柔性加热器。

本实施案中的加热材料选择碳材料，将短切碳纤维粉和少量丙烯酸树脂溶于水中，搅拌均匀后喷涂在聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)薄膜表面；待干燥后将带胶铜箔平行粘贴在加热层表面，与另一张PET薄膜热复合形成整体，进一步剪切成面积为5cm×5cm的方块，以构成加热单元。

将加热单元以间距3cm的间隔粘贴在橡胶带表面，可排列成4×2的阵列，并采用长度6cm的导线连接不同加热单元的电极，并与主导线连接，温度控制器可连接在主导线上，主导线进一步连接电源转接头。温度传感器可连接温度控制器，并粘贴在加热单元之间。粘贴好加热单元的橡胶带与另一片橡胶带缝合在一起，组成可伸缩柔性加热器。

将可伸缩柔性加热器缝制在护膝内侧，形成加热护膝，并连接外接电源。采用5V充电宝加热，工作温度可控制在35～55度之间。

实施例四：

本实用新型实施例四提供了一种可伸缩柔性加热器。

本实施例中加热材料选择石墨烯粉体，将石墨烯粉体少量聚偏氟乙烯溶于N甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后印刷在无纺布表面。待干燥后将银浆进一步印刷在加热层表面，与另一张无纺布粘贴形成整体，进一步剪切成面积为 6cm×4cm的方块，以构成加热单元。

将加热单元以间距2cm的间隔粘贴在弹力布表面，排列成4×2的阵列，采用长度4cm的导线连接不同加热单元的电极，并与主导线连接。粘贴好加热单元的弹力带与另一片弹力带缝合在一起，组成可伸缩柔性加热器。

将可伸缩加热器粘贴在护腰带内侧，形成加热护腰带，并连接外接电源。采用5V充电宝加热，工作温度可控制在40～60度之间。

实施例五：

本实用新型实施例五提供了一种可伸缩柔性加热器。

本实施例中加热材料选择金属铝合金，将铝合金箔粘贴在PET薄膜表面，在5mm×5mm区域采用刻蚀法制成线宽2mm的弯折线条。PET与另一张PET热复合形成整体，以构成加热单元。

将加热单元以间距2cm的间隔粘贴在硅胶带表面，排列成3×2的阵列，采用长度4cm的导线连接不同加热单元的电极，并与主导线连接。粘贴好加热单元的硅胶带与另一片硅胶带粘贴在一起，组成可伸缩柔性加热器。

将可伸缩加热器高温压合在护颈带内侧，形成加热护颈器件，将正负极线连接外接电源。采用3.7V电源加热，工作温度可控制在40～60度之间。

实施例六：

本实用新型实施例六提供了一种可伸缩柔性加热器。

本实施例中加热材料选择银纳米线，将银纳米线分散在乙醇中，然后喷涂在聚酰亚胺(Polyimide，PI)薄膜上。待干燥后将箔通过银浆粘接在加热层两端，与另一张PI薄膜粘贴形成整体，进一步剪切成面积为3cm×3cm的方块，以构成加热单元。

将2个加热单元以间距1cm的间隔粘贴在硅胶膜表面，采用长度2cm的导线连接不同加热单元的电极，并与主导线连接。粘贴好加热单元的硅胶膜与另一片硅胶膜缝合在一起，组成可伸缩柔性加热器。

可伸缩柔性加热器缝制在护腕内侧，将正负极线连接3.7V电源加热，工作温度可控制在40～70度之间。

在本申请的描述中，术语“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域的技术人员应该明白，虽然本实用新型实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型实施例而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型实施例。任何本实用新型实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种可伸缩柔性加热器，其特征在于，包括伸缩层和多个加热单元；

所述多个加热单元间隔设置在所述伸缩层上。

2.根据权利要求1所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述伸缩层包括设置有加热单元的第一区域和未设置有加热单元的第二区域，所述第二区域的伸缩率大于第一区域的伸缩率。

3.根据权利要求2所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，包括两个所述伸缩层，所述加热单元设置在两个伸缩层之间；

所述加热单元的一端连接一个伸缩层，所述加热单元的另一端连接另一个伸缩层。

4.根据权利要求1或2或3所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述加热单元包括依次层叠设置的保护层、加热层以及基材层，所述加热层连接有电极；

所述加热单元的加热层电极与相邻加热单元的加热层电极之间通过导线连接。

5.根据权利要求4所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述加热层包括金属材料、导电高分子材料、导电陶瓷材料或碳材料。

6.根据权利要求4所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述导线包括金属导线、碳材料导线或导电高分子导线。

7.根据权利要求4所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述基材层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层、或聚酰亚胺层、或聚乙烯层、或聚氯乙烯层、或聚苯乙烯层、或聚碳酸酯层、或聚丙烯层、或聚氨酯层、或尼龙层、或聚偏氟乙烯层、或聚偏二氯乙烯层、或乙烯-醋酸乙烯共聚物层、或醋酸纤维素层、或聚乙烯醇层、或天然橡胶层、或丁苯橡胶层、或顺丁橡胶层、或氯丁橡胶层、或丁晴橡胶层、或硅橡胶层、或动物皮层、或合成皮层中的一种。

8.根据权利要求4所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述保护层为聚对苯二甲酸乙二醇酯层、或聚酰亚胺层、或聚乙烯层、或聚氯乙烯层、或聚苯乙烯层、或聚碳酸酯层、或聚丙烯层、或聚氨酯层、或尼龙层、或聚偏氟乙烯层、或聚偏二氯乙烯层、或乙烯-醋酸乙烯共聚物层、或醋酸纤维素层、或聚乙烯醇层、或天然橡胶层、或丁苯橡胶层、或顺丁橡胶层、或氯丁橡胶层、或丁晴橡胶层、或硅橡胶层、或动物皮层、或合成皮层中的一种。

9.根据权利要求1或2或3所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，

所述伸缩层包括弹性高分子材料。

10.根据权利要求1或2或3所述的可伸缩柔性加热器，其特征在于，还包括温度传感器和温度控制器；

所述温度传感器设置在所述加热单元之间，所述温度控制器用于控制所述加热单元的发热量。