TWI672973B - 壓控加熱裝置和相關方法 - Google Patents

Abstract

壓控加熱裝置包含一電源、一加熱元件、一壓力感測器，以及一控制電路。加熱元件在電源供應電力時提供熱能。壓力感測器和加熱元件製作於同一平面，用來偵測施加於該平面之壓力。控制電路用來判斷壓力感測器偵測到之壓力值是否超過一門檻值，並在壓力值超過門檻值時開啟電源以供應電力至加熱元件。

Description

壓控加熱裝置和相關方法

本發明相關於一種壓控加熱裝置和相關方法，尤指一種依據偵測到之外力來自動啟動或關閉加熱功能之壓控加熱裝置和相關方法。

市面上小型加熱器的產品包含煮水壺、體感手套，和腳底按摩機的內部暖腳構件等。在習知技術中，這些小型加熱器會提供一電源鍵，讓使用者自行開啟或關閉加熱功能。另一方面，煮水壺則會另提供熱脹冷縮或溫控的斷電機制。然而，在某些場合的應用中可能僅需要在特定時段提供加熱功能，其它時段可關閉加熱功能以減少耗能，習知技術由使用者自行開啟或關閉加熱功能可會造成不便。

本發明提供一種壓控加熱裝置，其包含一電源，用來提供一電力；一加熱元件，用來在該電力供應時提供熱能；一壓力感測器，和該加熱元件製作於同一平面，用來偵測施加於該平面之一壓力；以及一控制電路，用來判斷該壓力感測器偵測到之該壓力之值是否超過一門檻值，並在該壓力之值超過該門檻值時開啟該電源以供應該電力至該加熱元件。

本發明另提供一種壓控加熱方法，其包含在同一製程內將一加熱元件和一壓力感測器製作於一平面；該加熱元件在一電力供應時提供熱能；該壓力感測器偵測施加於該平面之一壓力；該控制電路判斷該壓力感測器偵測到之壓力之值是否超過一門檻值；在該電源關閉時當該壓力之值超過該門檻值時，該控制電路開啟該電源以供應該電力至該加熱元件；以及在該電源開啟時當該壓力之值不超過該門檻值時，該控制電路關閉該電源以停止供應該電力至該加熱元件。

10‧‧‧壓力感測器

20‧‧‧加熱元件

30‧‧‧控制電路

40‧‧‧電源

100‧‧‧壓控加熱裝置

610~650‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例中一種壓控加熱裝置之功能方塊圖。

第2圖至第5圖為本發明實施例中壓力感測器和加熱元件之結構示意圖。

第6圖為本發明實施例中一種壓控加熱方法之流程圖。

第1圖為本發明實施例中一種壓控加熱裝置100之功能方塊圖。壓控加熱裝置100包含一壓力感測器10、一加熱元件20、一控制電路30，以及一電源40。電源40可由一交流市電或電池來供應，可提供壓控加熱裝置100運作所需之電力。

在本發明中，壓力感測器10和加熱元件20可在同一製程下製作在同一平面。舉例來說，本發明可在同時間在基板上不同區域沉積壓力感測器10和加熱元件20之材質，再利用蝕刻步驟定義出壓力感測器10和加熱元件20的形狀。

第2圖至第5圖為本發明實施例中壓力感測器10和加熱元件20之結構示意圖。在第2圖所示之實施例中，壓力感測器10可實作成ㄇ字型的壓力環，加熱元件20可實作成方型平板，其中壓力感測器10環繞著加熱元件20。在第3圖所示之實施例中，壓力感測器10可實作成ㄇ字型的壓力環，加熱元件20可實作成網狀，其中壓力感測器10環繞著加熱元件20。在第4圖所示之實施例中，壓力感測器10可實作成複數個壓力條，加熱元件20可實作成方型平板，壓力感測器10設置於加熱元件20外緣之兩對向側處。在第5圖所示之實施例中，壓力感測器10可實作成複數個壓力條，加熱元件20可實作成網狀，壓力感測器10設置於加熱元件20外緣之兩對向側。然而，壓力感測器10和加熱元件20之形狀和設置位置並不限定本發明之範疇。

在本發明中，加熱元件20採用導電材料，可將傳導電流將電源40之電能轉換成焦耳熱能，其中加熱元件20所產生的熱量和傳導電流的平方、加熱元件20之電阻以及通電時間成正比。在一實施例中，加熱元件20可採用聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate,PET)或聚醯亞胺(Polyimide,PI)等材質。然而，加熱元件20之材質並不限定本發明之範疇。

在本發明中，壓力感測器10可採用金屬或氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)等材質，並應用不同感測技術來偵測壓力。在一實施例中，壓力感測器10可採用電容式感測技術，其上方為包含一可動隔膜之上電極結構，下方為包含固定底板之下電極結構。當壓力感測器10之上隔膜受外力而變形時，其隔膜與底板電極之間的距離改變會造成電容的變化，利用資料擷取(data acquisition,DAQ)系統則可測得電容的變化以計算出壓力大小。在另一實施例中，壓力感測 器10可採用電阻式感測技術，其包含一電阻應變片和一底板，兩者透過特殊粘和劑緊密地粘合再一起。當壓力感測器10之底板受外力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，利用資料擷取系統則可測得對應於形變之電阻變化以計算出壓力大小。在另一實施例中，壓力感測器10可採用壓電式感測技術，其包含壓電材料之薄膜，在受到應力的情況下會產生電極化(polarization)的現象而提供電荷以計算出壓力大小。然而，壓力感測器10之材質和所採用之感測技術並不限定本發明之範疇。

第6圖為本發明實施例中一種壓控加熱方法之流程圖。第6圖所示之實施例包含下列步驟：

步驟610：壓力感測器10偵測壓力；執行步驟620。

步驟620：控制電路30判斷壓力感測器10偵測到之壓力是否超過一門檻值；若是，執行步驟620；若否，執行步驟610。

步驟630：控制電路30開啟電源40以供電至加熱元件20；執行步驟640。

步驟640：控制電路30判斷壓力感測器10偵測到之壓力是否超過門檻值；若是，執行步驟630；若否，執行步驟650。

步驟650：控制電路30關閉電源40以停止供電至加熱元件20；執行步驟610。

當本發明應用在煮水壺時，當使用者將裝滿的水壺放上時即自動開始加熱，一旦使用者將水壺拿起後即自動停止加熱。即使使用者忘記煮開水這件事，在水滾沸後水壺重量會因液態水變成水蒸氣而逐漸減少，一旦偵測到外 力(水壺重量)低於門檻值，本發明也會自動停止加熱。當本發明應用在虛擬實境遊戲的體感手套時，玩家在握手或抓東西時可以感受到溫度。當本發明應用在腳底按摩機的內部暖腳構件時，使用者腳放入時即可自動啟動溫熱功能。

綜上所述，本發明之壓控加熱裝置可在偵測到外力時自動啟動加熱功能，並在外力移除時自動關閉加熱功能，而不需要由使用者自行開啟或關閉加熱功能。除了能減少耗能之外，本發明也能提供更便利的加熱開關功能以提升使用者體驗。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (7)

1. 一種壓控加熱裝置，其包含：一電源，用來提供一電力；一加熱元件，用來在該電力供應時提供熱能；一壓力感測器，和該加熱元件製作於同一平面，用來偵測施加於該平面之一壓力；以及一控制電路，用來判斷該壓力感測器偵測到之該壓力之值是否超過一門檻值，並在該壓力之值超過該門檻值時開啟該電源以供應該電力至該加熱元件，其中：該加熱元件實作成一加熱板；而該壓力感測器實作成一壓力環，環繞著該加熱元件。
2. 一種壓控加熱裝置，其包含：一電源，用來提供一電力；一加熱元件，用來在該電力供應時提供熱能；一壓力感測器，和該加熱元件製作於同一平面，用來偵測施加於該平面之一壓力；以及一控制電路，用來判斷該壓力感測器偵測到之該壓力之值是否超過一門檻值，並在該壓力之值超過該門檻值時開啟該電源以供應該電力至該加熱元件，其中：該加熱元件實作成一加熱網；而該壓力感測器實作成一壓力環，環繞著該加熱元件。
3. 一種壓控加熱裝置，其包含： 一電源，用來提供一電力；一加熱元件，用來在該電力供應時提供熱能；一壓力感測器，和該加熱元件製作於同一平面，用來偵測施加於該平面之一壓力；以及一控制電路，用來判斷該壓力感測器偵測到之該壓力之值是否超過一門檻值，並在該壓力之值超過該門檻值時開啟該電源以供應該電力至該加熱元件，其中：該加熱元件實作成一加熱板；而該壓力感測器實作成至少兩壓力條，分別設置於該加熱元件外緣之兩對向側。
4. 一種壓控加熱裝置，其包含：一電源，用來提供一電力；一加熱元件，用來在該電力供應時提供熱能；一壓力感測器，和該加熱元件製作於同一平面，用來偵測施加於該平面之一壓力；以及一控制電路，用來判斷該壓力感測器偵測到之該壓力之值是否超過一門檻值，並在該壓力之值超過該門檻值時開啟該電源以供應該電力至該加熱元件，其中：該加熱元件實作成一加熱網；而該壓力感測器實作成至少兩壓力條，分別設置於該加熱元件外緣之兩對向側。
5. 如請求項1至4中任一項所述之壓控加熱裝置，其中該控制電路另用 來：在該電源開啟時當該壓力感測器偵測到之該壓力之值不再超過該門檻值時，關閉該電源以停止供應該電力至該加熱元件。
6. 如請求項1至4中任一項所述之壓控加熱裝置，其中：該加熱元件採用聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate,PET)或聚醯亞胺(Polyimide,PI)的材質；而該壓力感測器採用金屬或氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)的材質。
7. 如請求項1至4中任一項所述之壓控加熱裝置，其中該加熱元件和該壓力感測器係在同一製程內製造。