TWI740033B - 溫控織物及使用其製成的可穿戴物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種溫控織物，其包括第一導電織布與第二導電織布。第一導電織布具有第一金屬。第二導電織布具有不同於所述第一金屬的第二金屬。所述第一導電織布與所述第二導電織布具有厚度。所述第一導電織布的側面接觸所述第二導電織布的側面，且所述第一導電織布電性連接所述第二導電織布，以形成兩個連結處。當直流電源的正負兩端分別電性連接所述第一導電織布的上下表面時，所述兩個連結處形成冷端與熱端。

Description

溫控織物及使用其製成的可穿戴物
本發明有關於一種織物，且特別是一種能夠可以用來致冷的溫控織物及使用其製成的可穿戴物。
隨著科技的進步，目前有不少業者開始嘗試在衣服中加入電子元件，以形成智慧衣。智慧衣除了可以用來測量穿戴者(使用者)的生理信號，更可以用來產生熱能給穿戴者。多數的智慧衣是由晶片、紗、電線(例如漆包線)與電阻構成，其中電線埋設或編織於在由紗編織成的織物中，並且連接到電阻與晶片。電線可以連接到外部的電源，並以使外部的電源供電給電阻與晶片。晶片可以包括控制器與用以量測生理信號的感測器。電阻在被供電時，會將電能轉換成熱能，以加熱智慧衣。如此一來，在寒冷的環境下，透過加熱智慧衣，智慧衣可以使穿戴不會因此感冒或感覺到寒冷。
然而，在炎熱的環境下，若要致冷，則目前多數作法是以特定材質來被動產生涼感的效果。另外，上述智慧衣因為要加熱的原因，更不會使用具有涼感效果的特定材質來作為智慧衣的織物。因此，現有智慧衣多數不具有致冷效果。
傳統上致冷的方式有很多種，例如透過壓縮機，壓縮空氣體積以降低氣體溫度，來達到致冷效果。然而，壓縮機尺寸甚大，根本無法與織物或智慧衣整合。另外一種致冷方式可以使用帕爾帖效應，且利用帕爾帖效應致冷的方式說明如下。
當電流流過兩種不同導體的界面時，界面從外界吸收熱量或向外界放出熱量的效應稱為帕爾帖效應(Peltier effect)。請參照圖1A與圖1B，圖1A是利用帕爾帖效應的致冷裝置的示意圖，以及圖1B是圖1A的致冷裝置的等效電路圖。致冷裝置1包括兩片不同材質的金屬11與12，其中金屬11與12彼此接觸連結，且直流電源VDC的正負兩端分別電性連接金屬11的兩相對側邊。
由於金屬11與12的材質不同，且通過直流電源VDC形成一個閉迴路，因此帕爾帖效應會發生，導致金屬11與12的兩個連結處JN1與JN2(金屬11與12的兩側界面)之間產生了溫差，從而連結處JN1與JN2會分別吸收與放出熱量，或者，連結處JN1與JN2會分別放出與吸收熱量(何者放出與吸收熱量係由金屬11與12的塞貝克(Seebeck)係數所決定)。如此，連結處JN1與JN2中的其中一者為冷端，而其另一者為熱端。
由於上述致冷裝置不具有水洗與抗拉扯的特性，而是單純地應用於剛性的裝置中，故皆無法作為智慧衣的溫控織物使用。再者，若不考慮致冷裝置是否具有水洗與抗拉扯的特性，而直接地上述致冷裝置設置於智慧衣，則形成的智慧衣也會讓穿戴者感受到異物感，從而導致穿戴者不佳的穿戴體驗。
基於本發明的至少一個實施例的目的，本發明提供一種具有冷端與熱端的溫控織物，以透過冷端降低活體或物品進行冷卻，或透過熱端對活體或物品進行加熱。
基於本發明的至少一個實施例，本發明提供一種溫控織物，包括兩個第一導電織布與第二導電織布。兩個第一導電織布具有第一金屬。第二導電織布具有不同於所述第一金屬的第二金屬。所述第二導電織布位於所述兩個第一導電織布之間，並接觸與電性連接所述兩個第一導電布，以形成兩個連結處。當直流電源的正負兩端分別電性連接所述兩個第一導電織布，所述兩個連結處形成冷端與熱端。
可選地，所述第二導電織布的上下表面分別接觸一個第一導電織布的下表面與另一個第一導電織布的上表面。
可選地，所述溫控織物更包括兩個絕緣導熱薄膜，且所述兩個絕緣導熱薄膜分別設於所述兩個第一導電織布未接觸所述第二導電織布的上下表面。
可選地，所述兩個第一導電織布與所述第二導電織布的每一者包括多條導信紗，且所述導信紗包括短織纖與片狀導體。短織纖的強度係為26至40支之間，且短織纖並用以作為撐材。片狀導體以螺旋行進方式圍繞所述短織纖的周遭表面。所述第一導電織布的所述導信紗的所述片狀導體的材質為所述第一金屬，以及所述第二導電織布的所述導信紗的所述片狀導體的材質為所述第二金屬。
可選地，所述第二導電織布的兩側邊分別接觸一個第一導電織布的側邊與另一個第一導電織布的側邊。
可選地，所述兩個第一導電織布與所述第二導電織布係一體成形的一塊織布，其中所述一體成形的織布包括多條複合導信紗，且所述複合導信紗包括短織纖與複合片狀導體。短織纖的強度係為26至40支之間，且短織纖並用以作為撐材。複合片狀導體以螺旋行進方式圍繞所述短織纖的周遭表面。所述複合片狀導體係由所述第一金屬的片狀導體、所述第二金屬的片狀導體與所述第一金屬的片狀導體依序接合而成。
基於本發明的至少一個實施例，本發明提供一種溫控織物，其包括第一導電織布與第二導電織布。第一導電織布具有第一金屬。第二導電織布具有不同於所述第一金屬的第二金屬。所述第一導電織布與所述第二導電織布具有厚度。所述第一導電織布的側面接觸所述第二導電織布的側面，且所述第一導電織布電性連接所述第二導電織布，以形成兩個連結處。當直流電源的正負兩端分別電性連接所述第一導電織布的上下表面時，所述兩個連結處形成冷端與熱端。
可選地，所述溫控織物更包括兩個絕緣導熱薄膜，且所述之兩個絕緣導熱薄膜分別設於所述第一導電織與所述第二導電織布的上表面與所述第一導電織與所述第二導電織布的下表面。
可選地，所述第一導電織布與所述第二導電織布係一體成形的一塊織布，其中所述一體成形的織布包括多條複合導信紗，且所述複合導信紗包括短織纖與複合片狀導體。短織纖的強度係為26至40支之間，且短織纖並用以 作為撐材。複合片狀導體以螺旋行進方式圍繞所述短織纖的周遭表面。所述複合片狀導體係由所述第一金屬的片狀導體與所述第二金屬的片狀導體。
基於本發明的至少一個實施例，本發明提供一種可穿戴物，其具有上述溫控織物。
綜上所述，本發明實施例提供一種溫控織物，其具有冷端與熱端，故能用以針對不同環境與應用對活體或物品進行升溫或降溫。另外，上述溫控織物不會讓穿戴者感受到異物感，故使用溫控織物作成的可穿戴物能夠提供穿戴者較佳的穿戴體驗。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
1:致冷裝置
11、12:金屬
2、5、7:溫控織物
21、23、51、53、71:第一導電織布
22、52、72:第二導電織布
24、25、73、74:絕緣導熱薄膜
3:織物
4:導信紗
41、61:短織纖
42、621~623:片狀導體
42’:導體線
6:複合導信紗
62:複合片狀導體
H:人手
JN1、JN2:連結處
T:厚度
VDC:直流電源
X:導體線之圓形截面的直徑
4X:片狀導體的截面的長度
X/5:片狀導體的截面的寬度
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1A是利用帕爾帖效應的致冷裝置的示意圖。
圖1B是圖1A的致冷裝置的等效電路圖。
圖2是本發明實施例的溫控織物的爆炸圖。
圖3是本發明實施例的溫控織物應用於可穿戴物的示意圖。
圖4A是本發明實施例的導信紗的立體示意圖。
圖4B是本發明實施例的導信紗的截面剖面圖。
圖4C是本發明實施例的導信紗的片狀導體的形成示意圖。
圖5是本發明另一個實施例的溫控織物的平面圖。
圖6A是本發明實施例的複合導信紗的立體示意圖。
圖6B是本發明實施例的複合導信紗的截面剖面圖。
圖6C是本發明實施例的複合導信紗的複合片狀導體的示意圖。
圖7A是本發明又一個實施例的溫控織物的立體示意圖。
圖7B是本發明又一個實施例的溫控織物的剖面示意圖。
本發明實施例提供一種溫控織物，其具有可水洗與抗拉扯的特性，且能與其他織物縫合，以作為可穿戴物(例如，智慧衣、智慧鞋、智慧褲、護腕或護膝)的一部分。再者，溫控織物不僅能用來形成可穿戴物，且可以拿來進行農作物、電子設備、養殖動物或其他物品或活體的溫控。
於本發明實施例中，溫控織物具有至少一第一導電織布與第二導電織布，其中至少一第一導電織布具有第一金屬，第二導電織布具有第二金屬，且第一金屬不同於第二金屬(亦即具有不同的塞貝克(Seebeck)係數)。至少一第一導電織布與第二導電織布之間具有兩個連結處，直流電源的正負端電性連接至少一第一導電織布，且直流電源的正負端對應兩個連結處，以使得兩個連結處作為冷端與熱端。
於一個實施例中，第一導電織布的數量為兩個。兩個第一導電織布分別設置與接觸於第二導電織布的上表面與下表面，且電性連接第二導電織 布。當直流電源的正負兩端分別電性連接兩個第一導電織布，第二導電織布的上表面與下表面作為前述兩個連結處，並且分別作為冷端與熱端(或熱端與冷端)，以分別吸收與放出熱量(或放出與吸收熱量)。第一導電織布與第二導電織布於此實施例中，係由不同金屬形成的導信紗編織而成。
於另一個實施例中，第一導電織布的數量為兩個。兩個第一導電織布的側邊分別設置與接觸於第二導電織布的兩相對側邊，且電性連接第二導電織布。當直流電源的正負兩端分別電性連接兩個第一導電織布，第二導電織布的兩相對側邊作為前述兩個連結處，並且分別作為冷端與熱端(或熱端與冷端)，以分別吸收與放出熱量(或放出與吸收熱量)。第一導電織布與第二導電織布於此實施例中，係由不同金屬形成的多條導信紗編織而成，或者，第一導電織布與第二導電織布係一體成形，由具有不同金屬形成的多條複合導信紗編織而成。
於又一個實施例中，第一導電織布的數量為一個。第一導電織布的側面與第二導電織的側面布彼此電性連接與接觸，第一導電織布與第二導電織布具有一定厚度，例如，1公釐以上。當直流電源的正負兩端分別電性連接第一導電織布的上下兩側時，第一導電織布的側面(或第二導電織布的側面)的上下處作為前述兩個連結處，並且分別作為冷端與熱端(或熱端與冷端)，以分別吸收與放出熱量(或放出與吸收熱量)。第一導電織布與第二導電織布於此實施例中，係由不同金屬形成的多條導信紗編織而成，或者，第一導電織布與第二導電織布係一體成形，由具有不同金屬形成的多條複合導信紗編織而成。
接著，將進一步地依照圖式說明前述溫控織物的實現細節。然而，應該注意的是，下述實施例並非用以限制本發明，且圖式的內容為示意圖，其尺寸與材質等實現的方式亦非用來限制本發明。
請參照圖2，圖2是本發明實施例的溫控織物的爆炸圖。溫控織物2包括兩個第一導電織布21、23、第二導電織布22以及兩個絕緣導熱薄膜24、25。於此實施例中，第一導電織布21的上表面係接觸第二導電織布22的下表面，且第一導電織布21電性連接第二導電織布22。第一導電織布23的下表面係接觸第二導電織布22的上表面，且第一導電織布23電性連接第二導電織布22。兩個絕緣導熱薄膜24、25分別設置與接觸第一導電織布21的下表面與第一導電織布22的上表面。
第一導電織布21與23具有相同的金屬，第二導電織布22具有的金屬不同於第一導電織布21與23的金屬。換言之，第一導電織布21與23的塞貝克(Seebeck)係數不同於第二導電織布22的塞貝克(Seebeck)係數。另外，第一導電織布21、23、第二導電織布22以及絕緣導熱薄膜24、25可以透過黏合、縫合或其他方式以形成溫控織織布2，且溫控織物2可以再與其他物品或織物黏合、縫合或連接。
當直流電源VDC的正負兩端分別電性連接第一導電織布21與23時，帕耳帖效應會發生，使得第一導電織布21、23與第二導電織布22形成的兩個連結處可以作為冷端與熱端(或熱端與冷端)。於此實施例中，前述兩個連結處即為第一導電織布21的上表面與第一導電織布23的下表面(或者，第二導電織布22的上下表面)，從而使得第一導電織布21與23整體可以分別作為吸熱界面與放 熱界面(或放熱界面與吸熱界面)。附帶說明的是，前述冷端與熱端係由第一導電織布21、23與第二導電織布22的塞貝克(Seebeck)係數與/或直流電源VDC的極性來決定。
於此實施例中，絕緣導熱薄膜24、25可以是非必要的元件。然而，當使用溫控織物3於活體時，若要使得冷端與熱端的溫差較大，則需要較大的電流的直流電源VDC，故此時仍建議設置絕緣導熱薄膜24、25，以避免電流過大傷害到活體。
於此實施例中，第一導電織布21、23與第二導電織布22係由不同金屬形成的多條導信紗編織而成，而且導信紗的細節將於後面配合圖4A至圖4C的描述中說明，於此先省略不提。
接著，請參照圖3，圖3是本發明實施例的溫控織物應用於可穿戴物的示意圖。於此實施例中，可穿載物例如為智慧衣，其具有溫控織物2與織物3，其中織物3與溫控織物4縫合。溫控織物2的位置係對應於人手H的腕部位置，如此一來，溫控織物2的內側(接觸手腕那側)可以設計為冷端，以及溫控織物的外側(非接觸手腕那側)可以設計為作為熱端，以在炎熱環境下讓人體感覺清涼。相反地，在寒冷環境下，溫控織物2的外側(非接觸手腕那側)可以設計為冷端，以及溫控織物2的內側(接觸手腕那側)可以設計為作為熱端，以讓人體感覺溫暖。前述冷端或熱端的決定方式取決於圖2中第一導電織布21、23與第二導電織布22的塞貝克(Seebeck)係數與/或直流電源VDC的極性來決定(若將直流電源VDC正負兩端改成分別電性連接第一導電織布23與21，則冷端與熱端的位置會對調)。
接著，請參照圖4A與圖4B，圖4A是本發明實施例的導信紗的立體示意圖，以及圖4B是本發明實施例的導信紗的截面剖面圖。導信紗4包括短織纖41與片狀導體42。短織纖41用以作為撐材，以支撐圍繞其之片狀導體42。片狀導體42以螺旋行進方式圍繞短織纖41的周遭表面。片狀導體42以螺旋行進方式圍繞短織纖41的周遭表面之方式可以增加導信紗5之抗拉扯的強度。
可選地，還能夠透過對短織纖41之強度的選擇與/或片狀導體42對應於螺旋行進方式的截面之長寬比例的選擇來更進一步地增加導信紗4之抗拉扯的強度。於此實施例中，短織纖41之強度選擇為30支，以及片狀導體42對應於螺旋行進方式的截面之長寬比例選擇成約為20，但本發明不以此為限制。舉例來說，短織纖41的強度可以選為26、28或40支，或者，片狀導體42對應於螺旋行進方式的截面之長寬比例可選擇成約為10至30之間。
於此實施例中，短織纖41的材質為聚酯類、聚醯胺類、聚丙烯腈類、聚乙烯類、聚丙烯類、纖維素類、蛋白質類、彈性纖維類、聚全氟乙烯類、聚對苯撐苯並雙口惡唑類、聚醚酮類、碳素類與玻璃纖維類的其中一者，且本發明不以此為限制。短織纖41的材質可以依照實際需求來選擇。另外，片狀導體52的材質為金屬，以使其具有導電性。值得一提的是，前述圖2中第一導電織布21、23與第二導電織布22所使用的導信紗的片狀導體的金屬彼此不相同。
再者，請參照圖4C，圖4C是本發明實施例的導信紗的片狀導體的形成示意圖。於此實施例中，片狀導體42之截面的長度與寬度分別約為4X與X/5，其中X可以是導體線42’之圓形截面的直徑。導體線42’經軋鋼機軋輥而形成片狀導體42。然而，片狀導體42的形成方式並非用以作為本發明的限制。換言之，亦有不同的實施方式製成本發明實施例之片狀導體42。
另外，請同時參照圖5，圖5是本發明另一個實施例的溫控織物的平面圖。溫控織物5包括兩個第一導電織布51、53與第二導電織布52，其中第一導電織布51與53的側邊分別接觸第二導電織布52的兩相對側邊，並且第一導電織布51與53電性連接第二導電織布52。第一導電織布51與53接觸第二導電織布52的兩側邊分別形成連結處JN1與JN2。當直流電源VDC的正負兩端分別電性連接第一導電織布51與53時，連結處JN1與JN2可以分別作為冷端與熱端(或熱端與冷端)。
不同於圖2的實施例，溫控織物5中的連結處JN1與JN2係為直線，而非一整面。在使用時，溫控織物5可以捲曲使用，使得第一導電織布51與53接觸第二導電織布52的兩側邊分別接觸要進行溫控的物品(或活體)與外界環境。另外，於此實施例中，還可以視其應用，選擇性地設置絕緣導熱薄膜。
於此實施例中，第一導電織布51、53與第二導電織布52分別由多條導信紗編織而成，且第一導電織布51、53與第二導電織布52再以縫合、黏合或其他方式形成溫控織物5，其中第一導電織布51、53使用的導信紗的金屬不同於第二導電織布52使用的導信紗的金屬。另外，於此實施例中第一導電織布51、53與第二導電織布52也可以是一塊一體成形的織布，其係由具有不同金屬的多條複合導信紗編織而成，且細節說明如後。
請接著參照圖6A與圖6B，圖6A是本發明實施例的複合導信紗的立體示意圖，以及圖6B是本發明實施例的複合導信紗的截面剖面圖。複合導信紗6包括短織纖61與複合片狀導體62，其中短織纖61作為撐材，其材質與強度可以如前所述，以及複合片狀導體62以螺旋行進方式圍繞短織纖61的周遭表面。
接著，進一步地說明複合片狀導體的細節。請參照圖6C，圖6C是本發明實施例的複合導信紗的複合片狀導體的示意圖。複合片狀導體62可以 是由片狀導體621至623依序連結而形成的片狀體來實現，其中片狀導體621與623的金屬相同，但不同於片狀導體622的金屬。片狀導體621至623的位置定義了圖5中第一導電織布51、第二導電織布52與第一導電織布53的位置。
接著，請參照圖7A與圖7B，圖7A是本發明又一個實施例的溫控織物的立體示意圖，以及圖7B是本發明又一個實施例的溫控織物的剖面示意圖。溫控織物7包括第一導電織布71、第二導電織布72與兩個絕緣導熱薄膜73與74。第一導電織布71具有的金屬不同於第二導電織布72的金屬。第一導電織布71與第二導電織布72具有一定的厚度T，例如，等於大於1公釐。第一導電織布71的側面接觸第二導電織布72的側面，且第一導電織布71電性連接第二導電織布72，以在彼此接觸的側面上形成兩個連結處JN1與JN2。兩個絕緣導熱薄膜73與74分別設置在第一導電織布71與第二導電織布72的上表面與下表面。當直流電源VDC的正負兩端分別電性連接第一導電織布71的上下表面時，連結處JN1與JN2可以分別作為冷端與熱端(或熱端與冷端)。
不同於圖2的實施例，溫控織物7的連結點JN1與JN2係為直線而非一整個面，再者，不同於圖2與圖5的實施例，第一導電織布71僅有一個。於此實施例中，第一導電織布71與第二導電織布72分別由多條導信紗編織而成，且第一導電織布71與第二導電織布72再以縫合、黏合或其他方式形成溫控織物7，其中第一導電織布71使用的導信紗的金屬不同於第二導電織布72使用的導信紗的金屬。另外，於此實施例中第一導電織布71第二導電織布72也可以是一塊一體成形的織布，其係由具有不同金屬的多條複合導信紗編織而成，且所述複合導信紗的實現方式類似於圖6A至圖6C的複合導信紗的實現方式，但是複合片狀導體僅由兩個不同金屬的片狀導體依序連結而成。
綜上所述，本發明實施例所提供的溫控織物係可以由其至少一第一導電織布與第二導電織布所形成的連結處來作冷端與熱端，從而達到對物品或活體進行溫控的功能。由於本發明實施例的溫控織物可以進行水洗，並具有良好的抗拉扯能力，故可作為可穿戴物的一部分，如此，可以方便使用者清洗可穿戴物。再者，由於本發明實施例的溫控織物是織布形式，且不會讓使用者感受到異物感，因此，使用本發明實施例的溫控織物所作成的可穿戴物可以讓穿戴者有更好的穿戴體驗。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
7:溫控織物
71:第一導電織布
72:第二導電織布
73、74:絕緣導熱薄膜
JN1、JN2:連結處
T:厚度
VDC:直流電源

Claims (3)

  1. 一種溫控織物，包括：兩個第一導電織布，具有第一金屬；以及第二導電織布，具有不同於所述第一金屬的第二金屬，所述第二導電織布位於所述兩個第一導電織布之間，並接觸與電性連接所述兩個第一導電布，以形成兩個連結處；其中當直流電源的正負兩端分別電性連接所述兩個第一導電織布，所述兩個連結處形成冷端與熱端其中所述第二導電織布的兩側邊分別接觸一個第一導電織布的側邊與另一個第一導電織布的側邊，其中所述兩個第一導電織布與所述第二導電織布係一體成形的一塊織布，其中所述一體成形的織布包括多條複合導信紗，且所述複合導信紗包括：短織纖，其強度係為26至40支之間，並用以作為撐材；以及複合片狀導體，以螺旋行進方式圍繞所述短織纖的周遭表面；其中所述複合片狀導體係由所述第一金屬的片狀導體、所述第二金屬的片狀導體與所述第一金屬的片狀導體依序接合而成。
  2. 一種溫控織物，包括：第一導電織布，具有第一金屬；以及第二導電織布，具有不同於所述第一金屬的第二金屬，所述第一導電織布與所述第二導電織布具有厚度，所述第一導電織布的側面接觸所述第二導電織布的側面，且所述第一導電織布電性連接所述第二導電織布，以形成兩個連結處； 兩個絕緣導熱薄膜，分別設於所述第一導電織與所述第二導電織布的上表面與所述第一導電織與所述第二導電織布的下表面；其中當直流電源的正負兩端分別電性連接所述第一導電織布的上下表面時，所述兩個連結處形成冷端與熱端，其中所述第一導電織布與所述第二導電織布係一體成形的一塊織布，其中所述一體成形的織布包括多條複合導信紗，且所述複合導信紗包括：短織纖，其強度係為26至40支之間，並用以作為撐材；以及複合片狀導體，以螺旋行進方式圍繞所述短織纖的所述周遭表面；其中所述複合片狀導體係由所述第一金屬的片狀導體與所述第二金屬的片狀導體依序接合而成。
  3. 一種可穿戴物，包括：如請求項第1至2項其中一項所述之溫控織物。
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