TW201540206A - 一種具有控制器之電熱衣／褲 - Google Patents

Abstract

本實施例之一電熱衣/褲包含：一衣/褲、至少一電池、至少一矽橡膠電熱片、至少一控制元件。而上述之控制元件係固設於上述之衣/褲之上，並與至少一電池及至少一矽橡膠電熱片電性連接；其中由於打開控制元件，控制元件可開始調控至少一電池傳送至該至少一矽橡膠電熱片之電力。

Description

一種具有控制器之電熱衣/褲

本發明係關於一種具有控制器之電熱衣/褲，特別係為一種使用矽橡膠電熱片作為發熱裝置之電熱衣/褲。

目前市面上有多種類型電熱裝置之電熱衣，而其中電熱裝置又進一步可分為有鋪設電熱絲、超導片、導電紗編織再車縫、橡膠電熱片四種。其中鋪設電熱絲為利用電熱絲鋪設迴路的方式，經由其接點發熱形成高溫，但是目前現有的電熱絲有幾個常見缺點，包含：(1)由於電熱絲的分布不均，導致發熱不均勻而造成局部過熱效應；(2)電熱絲本身並無防水功能，若無再額外用防水布料包覆，會在潮濕的環境中(如洗滌衣物時)產生金屬氧化腐蝕；(3)由於電熱絲被縫製於衣物中，加上電熱絲本身較硬的特質，會影響衣服的形狀與觸感；(4)電熱絲與衣物纖維之間並無任何附著力，因此電熱絲易於從衣服中被抽離；(5)若經多次彎折，在彎折處易斷裂造成短路不熱或漏電。雖已有以重量較輕的碳纖維發熱片取代電熱絲作為發熱工具之改良技術，但是碳纖維發熱片的缺點為造價稍昂貴、受到撞擊則易斷裂、缺乏延展性且不能受到太大的壓力擠壓。

而超導片電熱裝置則是使用薄鎳片蝕刻迴路之接點發熱形成高溫，薄鎳片上下再貼附具有絕緣功能的Mylar(一種多用性塑膠材料)，若經多次彎折，在彎折處易斷裂造成短路不熱或漏電。另外，導電紗編織再車縫則是以細金屬絲(一般為金屬纖維)作為導電紗以紡織技術與絲織品結合後，再縫入衣服內，具有此種電熱裝置之電熱衣較為昂貴，且因有無數接點，故不會因金屬絲斷裂而失去發熱作用，除非斷裂很多根金屬絲，但金屬絲仍有氧化的問題。

另外，橡膠發熱片係為目前已知最安全的發熱片，採用複合橡膠壓延成型，導線埋入橡膠內，形成無數之接點，並無迴路之問題，溫度平均分散於每個面積，雖有焊錫接點，但焊點溫度不會聚集高溫，可無數次彎折，而不會有斷裂及短路之情形產生，橡膠材質亦具有很好的耐磨性、很高的彈性、 扯斷強度及伸長率。但橡膠暴露於空氣中易老化，且遇熱則容易變黏。另外，由於目前一般市售之電熱衣所使用之電池為7.4電源伏特鋰電池，而7.4電源伏特鋰電池不易於市面上購買到，因此若電熱衣之鋰電池出現問題則難以替換，且市售之電熱衣的電熱絲、超導片、導電紗編織或橡膠電熱片之擺設位置並未針對人體最怕冷的部位進行鋪設，故保暖效果有限。

另外，為保護人體不被電熱裝置傷害，在電熱裝置與人體之間需要添加至少一層或者多層之紡織品作為隔絕，但也進一步增加電熱裝置與人體的距離，所以也會造成保暖效果不彰。因此綜上所述，目前亟需開發一種新的電熱裝置以解決上述所提到之眾多問題。

有鑑於上述習知的問題，本發明之目的在於提供一種電熱衣/褲，而電熱衣/褲中的電熱片係由導電元件與矽橡膠所組成，而導電元件再進一步以矽橡膠做完全的包覆。矽橡膠除了具有良好的電絕緣性之外，亦有良好的導熱效果，可將在導電元件所產生的局部熱能經由矽橡膠吸收後，再使熱能均勻分布於矽橡膠中，因此可有效改善現有電熱衣/褲於使用時有局部過熱的缺點，讓使用者與矽橡膠的接觸面可以均勻受熱而不會受到燙傷。另外，由於矽橡膠擁有極佳的防水功能，所以可在潮濕的環境中(如洗滌衣物時)進行電熱衣/褲之清洗。

本發明之另一目的在於提供一種改良的電熱衣/褲之電熱片結構，其中導電元件係包括但不限於電纜線、金屬合金箔、導電膠與氧化物半導體，而當電熱衣/褲受到撞擊時，矽橡膠可做為緩衝，防止導電元件因受到彎曲或撞擊而斷裂，且矽橡膠可承受的溫度高達250℃，所以即便導電元件有突發性過熱的情形，矽橡膠的結構仍可維持良好的穩定性。

於本發明的第一觀點中，本發明之一電熱衣包含：一衣服、至少一電池、至少一矽橡膠電熱片、至少一控制元件。而上述之控制元件係固設於上述之衣服之上，並與至少一電池及至少一矽橡膠電熱片電性連接；而至少一控制元件則又進一步包含：一處理器、一發光二極體模組、開關元件、震盪器、一脈波寬度調變器與一輸出/輸入介面。當打開開關元件時，開關元件耦合處理器，則可將至少一電池之電流導入至少一控制元件中；其中振盪器耦合處理器，用以偵測至少一電池所輸入之電壓並產生一振盪訊號；而脈波寬度調變器耦合 處理器並依據振盪訊號轉換為一脈波訊號；上述的脈波訊號則透過與處理器相耦合之輸出/輸入介面以傳輸脈波信號至發光二極體模組。其中藉由打開開關元件使至少一控制元件可開始調控至少一電池傳送至該至少一矽橡膠電熱片之電力。於一實施例中，至少一矽橡膠電熱片，包含一矽橡膠與一導電元件；其中上述之至少一電池可為5.0電源伏特鋰電池。

於本發明的第二觀點中，本發明之一電熱褲包含：一褲子、至少一電池、至少一矽橡膠電熱片、至少一控制元件。而上述之控制元件係固設於上述之衣服之上，並與至少一電池及至少一矽橡膠電熱片電性連接；而至少一控制元件則又進一步包含：一處理器、一發光二極體模組、開關元件、振盪器、一脈波寬度調變器與一輸出/輸入介面。當打開開關元件時，開關元件耦合處理器，則可將至少一電池之電流導入至少一控制元件中；其中振盪器耦合處理器，用以偵測至少一電池所輸入之電壓並產生一振盪訊號；而脈波寬度調變器耦合處理器並依據振盪訊號轉換為一脈波訊號；上述的脈波訊號則透過與處理器相耦合之輸出/輸入介面以傳輸脈波信號至發光二極體模組。其中藉由打開開關元件使至少一控制元件可開始調控至少一電池傳送至該至少一矽橡膠電熱片之電力。於一實施例中，至少一矽橡膠電熱片，包含一矽橡膠與一導電元件。

於本發明的第三觀點中，矽橡膠電熱片係由矽橡膠與導電元件所組成，其中導電元件又可為電纜線、金屬合金箔、導電膠或氧化物半導體。而控制元件可進行多段式調控以控制電池輸出至矽橡膠電熱片之電力，以達到控溫之效果。

100‧‧‧電熱衣

102‧‧‧矽橡膠電熱片

104‧‧‧控制元件

106‧‧‧電池

200‧‧‧電熱褲

302‧‧‧處理器

304‧‧‧發光二極體模組

306‧‧‧開關元件

308‧‧‧振盪器

310‧‧‧脈波寬度調變器

312‧‧‧輸出/輸入介面

314‧‧‧異常偵測元件

316‧‧‧記憶體

本發明可從該以下詳細說明與本發明之各種實施例之配合圖式而可被更加完全瞭解，然而其應不使用於限制本發明於特定實施例，而係僅用於解釋或瞭解。

第一圖用以顯示一種電熱衣之基本架構示意圖。

第二圖用於顯示一種電熱褲之基本架構示意圖。

第三圖係根據一實施例顯示控制元件之內部元件的基本架構示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術 之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。

本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述細解釋本發明之結構，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例之外，本發明亦可廣泛實行於其他實施例中。

如第一圖所示，其用以顯示一種電熱衣之基本架構示意圖，本實施例之一種電熱衣，其又包含：至少一矽橡膠電熱片102、至少一電池106、一控制元件104，其中上述之控制元件104固設於上述之衣服上，且係與至少一電池及至少一矽橡膠電熱片電性連接；其中藉由打開控制元件使至少一電池之電力可傳送至至少一矽橡膠電熱片以將電力轉為熱能。在一實施例中，其中縫製多個口袋於電熱衣之前胸，且分別裝入該至少一電池；其中亦於縫製多個口袋於電熱衣之前胸且縫製多個口袋於電熱衣之後背，再分別裝入矽橡膠電熱片。

於某些實施例中，縫製2個口袋於電熱衣之前胸且縫製3個口袋於電熱衣之後背，再分別裝入矽橡膠電熱片；而矽橡膠電熱片於電熱衣之前胸擺放之位置係設計以保暖人體之胸部與心臟，另外，矽橡膠電熱片於電熱衣後背擺放之位置係設計以保暖人體之背部與腰部。於一實施例中，在衣服縫製多個口袋，前胸2個，後背2個，再分別裝入電熱元件，而其中1個控制元件固設於上述衣服的前胸位置上，且另縫製1個口袋於上述控制元件下方以供放置電池。

在某一實施例中，上述之至少一電池可為5.0電源伏特鋰電池。於一實施例中，上述電熱衣所使用之電池可為石墨烯電池。

如第二圖所示，其用於顯示一種電熱褲之基本架構示意圖，本實施例之一種電熱褲200，其又包含：至少一矽橡膠電熱片102、一控制元件104、至少一電池106，其中上述之控制元件係固設於上述之褲子上，且係與至少一電池及至少一矽橡膠電熱片電性連接；其中藉由打開控制元件使至少一電池之電力可傳送至該至少一矽橡膠電熱片以將電力轉為熱能。其中上述之至少一電池可為5.0電源伏特鋰電池。在某些實施例中，縫製多個口袋於電熱褲之腿部位置且分別裝入一電池。於一實施例中，在電熱褲縫製多個口袋，臀部多個，腿部 多個後，再分別裝入矽橡膠電熱片。於一實施例中，上述電熱褲所使用之電池可為石墨烯電池。於另一實施例中，其中上述電熱衣與電熱褲之至少一矽橡膠電熱片可再與其他矽橡膠電熱片以導線進行電性連接。

在某些實施例中，縫製2個口袋於電熱褲之腿部位置且分別裝入一電池。於一實施例中，在電熱褲縫製3個口袋，臀部1個，腿部2個後，再分別裝入矽橡膠電熱片。而矽像膠電熱片於電熱褲擺放之位置係設計以保暖人體之臀部與腿部後面。

於某些實施例中，上述之電熱衣/褲所使用的矽橡膠電熱片係由矽橡膠與導電元件所組成，而導電元件又進一步可為電纜線、金屬合金箔、導電膠與氧化物半導體的其中之一。在某些實施例中，以矽橡膠作為絕緣體來完全包覆導電元件，使矽橡膠得以充分吸收導電元件所產生的熱能。於一實施例中，導電元件係為一平板狀結構或一複數微結構，而上述的複數微結構係以一或多個選自於由下列一或多個樣式排列而成，一螺旋樣式、一馬蹄型樣式、一人字型樣式、一或多個人字型樣式、一或多個密集的微結構樣式以及其前述的不同組合。於某些實施例中，導電元件又可彎折成U型或S型後設置於矽橡膠內。

第三圖係根據一實施例顯示控制元件之內部元件的基本架構示意圖。於某一實施例中，控制元件則又進一步包含：一處理器302、一發光二極體模組304、開關元件306、振盪器308、一脈波寬度調變器310與一輸出/輸入介面312。而開關元件耦合該處理器，當打開開關元件時，則可將至少一電池之電流導入至少一控制元件中；其中振盪器耦合處理器，用以偵測至少一電池所輸入之電壓並產生一振盪訊號；而脈波寬度調變器耦合處理器並依據振盪訊號轉換為一脈波訊號；上述的脈波訊號則透過與處理器相耦合之輸出/輸入介面以傳輸脈波信號至發光二極體模組。其中藉由打開開關元件使至少一控制元件可調控至少一電池傳送到至少一矽橡膠電熱片之電力。在一實施例中，控制元件又進一步包含一異常偵測元件314，以偵測至少一電池傳送到至少一矽橡膠電熱片之電力是否出現異常。於某些實施例中，此控制元件又可應用於其他電熱配飾，包括但不限於電熱護腰帶、電熱手套、電熱鞋墊與電熱耳罩。

於某一實施例中，電熱衣或電熱褲的使用又可分為一般模式與節能模式。在一般模式時，會利用32MHx振盪器以產生振盪訊號。在另一實施例 中，於節能模式時，則電熱衣或電熱褲會利用458.752kHz振盪器，可減少從至少一電池所引入的電力。於一實施例中，控制元件係又包含一記憶體316，係與處理器相耦合，用以儲存一些操作指令。

在一具體實施例中，上述之電熱衣與電熱褲所使用之至少一矽橡膠電熱片之矽橡膠孔徑直徑為7.5~8.5mm時，仍可維持控制元件於切換不同電力輸出時所需要之溫度範圍；於另一實施例中，上述至少一矽橡膠電熱片之矽橡膠的最適孔徑直徑進一步為8mm。

於另一實施例中，控制元件又可為類比控制器、邏輯電路與微控制器，其中控制元件可以多段式切換的方式調節電池輸出至上述至少一矽橡膠電熱片的電力多寡且使發光二極體模組產生不同的亮光，而不同的亮光即表示矽橡膠電熱片表面之溫度範圍。在一實施例中，控制元件可做三段式切換，以提供至少一矽橡膠電熱片三種不同的溫度範圍。

以上敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

302‧‧‧處理器

304‧‧‧發光二極體模組

306‧‧‧開關元件

308‧‧‧振盪器

310‧‧‧脈波寬度調變器

312‧‧‧輸出/輸入介面

314‧‧‧異常偵測元件

316‧‧‧記憶體

Claims (18)

1. 一種具有控制器之電熱衣，係包含：一衣服；至少一電池；至少一矽橡膠電熱片，包含一矽橡膠與一導電元件；至少一控制元件，固設於該衣服之上，係與該至少一電池及該至少一矽橡膠電熱片電性連接，其又包含：一處理器；及一發光二極體模組；及一開關元件，耦合該處理器，當打開時，則可將該至少一電池之電流導入該至少一控制元件中；一振盪器，耦合該處理器，用以偵測該電池所輸入之電壓並產生一振盪訊號；以及一脈波寬度調變器，耦合該處理器且依據該振盪訊號轉換為一脈波訊號；一輸出/輸入介面，耦合該處理器用以傳輸脈波信號至該發光二極體模組；其中藉由打開該開關元件使該至少一控制元件可開始調控至少一電池傳送至該至少一矽橡膠電熱片之電力。
2. 一種具有控制器之電熱褲，係包含：一褲子；至少一電池；至少一矽橡膠電熱片，包含一矽橡膠與一導電元件；至少一控制元件，固設於該褲子之上，係與該至少一電池及該至少一矽橡膠電熱片電性連接，其又包含：一處理器；及 一發光二極體模組；及一開關元件，耦合該處理器，當打開時，則可將該至少一電池之電流導入該至少一控制元件中；一振盪器，耦合該處理器，用以偵測該電池所輸入之電壓並產生一振盪訊號；以及一脈波寬度調變器，耦合該處理器且依據該振盪訊號轉換為一脈波訊號；一輸出/輸入介面，耦合該處理器用以傳輸脈波信號至該發光二極體模組；其中藉由打開該開關元件使該至少一控制元件可開始調控至少一電池傳送至該至少一矽橡膠電熱片之電力。
3. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該至少一矽橡膠電熱片可再與其他矽橡膠電熱片電性連接。
4. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該導電元件可為電纜線、金屬合金箔、導電膠與氧化物半導體的其中之一。
5. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該至少一矽橡膠電熱片之矽橡膠孔徑直徑為7.5~8.5mm。
6. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該至少一矽橡膠電熱片之矽橡膠孔徑直徑為8mm。
7. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該導電元件係為一平板狀結構或一複數微結構，該複數微結構樣式係以一螺旋樣式、一馬蹄型樣式、一人字型樣式、一或多個人字型樣式或多個密集的微結構樣式以及其前述的不同組合。
8. 如請求項第1項所述之一種電熱衣，其中該導電元件又可彎折成U型或S型後設置於該至少一矽橡膠內。
9. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中縫製2個口袋於該衣 服之前胸，且分別裝入該至少一電池。
10. 如請求項第2項所述之一種具有控制器之電熱褲，其中縫製2個口袋於該褲之腿部位置且分別裝入該至少一電池。
11. 如請求項第2項所述之一種具有控制器之電熱褲，其中在該褲縫製3個口袋，臀部1個，腿部2個，分別裝入該至少一矽橡膠電熱片。
12. 如請求項第2項所述之一種具有控制器之電熱褲，其中該導電元件係一複數微結構，該複數微結構樣式係以一螺旋樣式、一馬蹄型樣式、一人字型樣式、一或多個人字型樣式或多個密集的微結構樣式以及其前述的不同組合。
13. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該控制元件可控制該電池之輸出電力大小。
14. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中控制元件係又包含一記憶體，係與處理器相耦合，用以儲存一些操作指令。
15. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中控制元件又進一步包含一異常偵測元件，以偵測至少一電池傳送到至少一矽橡膠電熱片之電力是否出現異常。
16. 如請求項第14與15項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中控制元件又進一步包含32MHx振盪器與458.752kHz振盪器。
17. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該至少一電池係為5.0電源伏特之鋰電池。
18. 如請求項第1項所述之一種具有控制器之電熱衣，其中該至少一電池係為石墨烯電池。