專利名稱：電熱毯及類似產(chǎn)品的技術(shù)改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的產(chǎn)品在本文中被統(tǒng)稱為“電熱毯”，這一稱呼在大多數(shù)場(chǎng)合下是恰當(dāng)?shù)?，但?shí)際上它們并不都是“毯子”一類的物品，而是更廣泛意義的“平面材料”。只是這些平面材料總是帶有電加熱裝置，而我們習(xí)慣把這樣的帶電加熱裝置的平面材料稱作電熱毯。我們?cè)谙挛闹芯椭挥谩半姛崽骸边@個(gè)名稱，以使行文簡(jiǎn)潔，但讀者應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明還可以應(yīng)用到其它各種平面材料加熱場(chǎng)合，如電熱片或是暖椅墊。
無論如何，本發(fā)明更具體地涉及上述毯子的加熱裝置。
傳統(tǒng)地，電熱毯包括采用長(zhǎng)型管的加熱裝置，后者最里層是芯管，然后由里到外依次是一級(jí)電阻加熱導(dǎo)體(又叫做內(nèi)層電阻加熱導(dǎo)體)、緊貼內(nèi)層導(dǎo)體的塑料(如聚乙烯材料)熔管、緊貼塑料熔管的二級(jí)電阻加熱導(dǎo)體(又叫做外層電阻加熱導(dǎo)體)，最外層是外管護(hù)套。熔管在兩層導(dǎo)體之間形成一個(gè)熔斷保護(hù)層。
在加熱裝置的一端，加熱導(dǎo)體與交流電源裝置相連或待作連接，另一端與一個(gè)單向整流器(如二極管)相連，這樣只有半個(gè)周期的波形能夠通過加熱導(dǎo)體。一般都是將電源波形的正半周期通過加熱導(dǎo)體。
我們把裝置中的塑料管叫做“熔管”，因?yàn)樗茉陔姛崽杭訜徇^度的時(shí)候起到熔斷保險(xiǎn)的作用。熔管熔斷后，或是造成兩層加熱導(dǎo)體間短路(如果是加熱裝置靠近電源一端熔斷)，或是造成電源波形的負(fù)半周期通過加熱導(dǎo)體，這兩種情況都能被系統(tǒng)檢測(cè)到，從而及時(shí)斷開電源。
盡管這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有一些缺陷，絕大多數(shù)電熱毯還是采用了上述結(jié)構(gòu)。它的缺陷之一是，如果出現(xiàn)熔斷情況，加熱裝置不可修復(fù)，電熱毯將報(bào)廢。顯然，這將造成極大的浪費(fèi)。
人們已經(jīng)開始各種嘗試，希望在過熱時(shí)能夠?qū)﹄娫醇右钥刂?，使電熱毯不至于?bào)廢。方法之一是在裝置中加入第三級(jí)電導(dǎo)體(比如金屬箔類型的材料)。這第三級(jí)導(dǎo)體被放置在芯管中，用一層經(jīng)特殊涂層處理的聚氯乙烯把它與相鄰的內(nèi)層加熱導(dǎo)體分隔開，并在這兩層導(dǎo)體間形成一個(gè)電阻。涂層聚氯乙烯的電阻值具有負(fù)溫度特性(NTC)，也就是說當(dāng)材料的溫度升高時(shí)，它的電阻值會(huì)降低。它的負(fù)溫度特性相當(dāng)顯著，在室溫條件下，一級(jí)導(dǎo)體與三級(jí)導(dǎo)體間的電阻值是兆歐數(shù)量級(jí)，而在比如說70攝氏度的條件下，電阻值只有幾百歐姆。電熱毯中如果添加了第三級(jí)導(dǎo)體，就可以利用它的負(fù)溫度特性，用電子技術(shù)檢測(cè)其電阻值是否因加熱過度而發(fā)生變化，從而可以在電熱毯熔斷前對(duì)電源進(jìn)行調(diào)整，這樣即使加熱過度，電熱毯也不至于報(bào)廢。同樣的設(shè)計(jì)還可用來進(jìn)行溫度控制，用戶可以自行調(diào)整最舒適的加熱溫度。
三級(jí)導(dǎo)體系統(tǒng)也有它的缺陷，包括加入了第三級(jí)導(dǎo)體和負(fù)溫度特性材料后，裝置厚度會(huì)增加，電熱毯的厚度也相應(yīng)增加，不易折疊，當(dāng)然價(jià)格也更昂貴。另外，如果三級(jí)導(dǎo)體電熱毯的第三級(jí)導(dǎo)體控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，它還是要根據(jù)熔斷原理來工作，與二級(jí)導(dǎo)體的電熱毯沒有不同。
即使我們將上面介紹過的負(fù)溫度特性材料應(yīng)用于二級(jí)導(dǎo)體加熱裝置，要在整個(gè)加熱系統(tǒng)中獲得均勻的加熱性能是很困難的。為此需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)控制，既不經(jīng)濟(jì)，又浪費(fèi)時(shí)間。
市場(chǎng)銷售的各種加熱設(shè)備尺寸各異，不同設(shè)備的加熱裝置長(zhǎng)度也不同，因而控制單元得到的負(fù)溫度特性反饋數(shù)值也彼此不一，為此也需要對(duì)各臺(tái)設(shè)備單獨(dú)進(jìn)行校準(zhǔn)。
另一種方法叫做正溫度特性(PTC)方法。這一系統(tǒng)是美國(guó)人發(fā)明的，采用兩根并行母線，為加碳聚合物材料加熱，加熱裝置能夠自行調(diào)節(jié)。從理論上說這一系統(tǒng)十分完美，但它的缺點(diǎn)是成本高。生產(chǎn)難度大。體積臃腫，使得整個(gè)加熱設(shè)備體積過大，并且由于歐洲通用電壓為240伏，而美國(guó)是110伏，在歐洲使用時(shí)容易出現(xiàn)故障。
我們也可以在裝置中加入雙金屬片來檢測(cè)高溫，但這樣做增加了成本和設(shè)備體積，而且裝配難度很大。
本發(fā)明涉及的是二級(jí)導(dǎo)體(加熱裝置僅需要一個(gè)導(dǎo)體)而非三級(jí)導(dǎo)體型的電熱毯，它能夠檢測(cè)到過熱情況，而又不至于燒毀加熱部件和電熱毯，困而電熱毯可以重復(fù)使用。
根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明，我們采用加長(zhǎng)型設(shè)計(jì)，整個(gè)電熱毯加熱裝置由以下部分組成一級(jí)導(dǎo)體，沿裝置的縱長(zhǎng)方向走線，用于產(chǎn)生電熱毯的熱量二級(jí)導(dǎo)體，同樣沿裝置的縱長(zhǎng)方向走線；一級(jí)和二級(jí)導(dǎo)體間的熔斷層，其材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得它具有負(fù)溫度特性，并帶有電子控制裝置，可檢測(cè)到熔斷層的電阻值變化，來提供一種手段，控制向電熱毯提供熱量的導(dǎo)體的電源，從而保護(hù)熔斷層不被損毀。
在首選設(shè)計(jì)中，二級(jí)導(dǎo)體也是提供熱量的導(dǎo)體，兩級(jí)導(dǎo)體都可以包括電熱線。
也可以采用另外一種設(shè)計(jì)方案，即二級(jí)導(dǎo)體可以為傳感或檢測(cè)導(dǎo)體，如果電熱毯溫度出現(xiàn)異常，可以提供一條電流通道。具體地，傳感導(dǎo)體具有正溫度特性(PTC)，當(dāng)它的溫度升高時(shí)，電阻值也增加，電子控制裝置就可以利用這一特性來調(diào)節(jié)電源對(duì)加熱導(dǎo)體的輸出。
傳感導(dǎo)體還可同時(shí)提供電流通道，這一通道同樣通過負(fù)溫度特性層，如果負(fù)溫度特性層顯示溫度過高，就能切斷電源對(duì)加熱導(dǎo)體的輸出。
熔斷層最好是負(fù)溫度特性，熔點(diǎn)不要足夠高(通常以120到130攝氏度)，這樣電熱毯就能夠滿足現(xiàn)行法規(guī)(如IEC規(guī)程)一般的安檢要求。如果考慮這一點(diǎn)，涂層聚氯乙烯的熔點(diǎn)過高，不滿足要求，但改進(jìn)型軟式聚氯乙烯材料就能夠滿足要求。舉例來說，Stantonin銻材料涂層、涂層所占重量為20％的軟式聚氯乙烯，就很合適。
熔斷層的設(shè)計(jì)應(yīng)該使之具有較小的負(fù)溫度特性，電子器件的設(shè)計(jì)使之能夠在熔斷層熔斷前就檢測(cè)到其電阻極微小的變化。
一般說來，在上面介紹過的三級(jí)導(dǎo)體型電熱毯中，由于電子裝置比較簡(jiǎn)單，負(fù)溫度特性必須十分明顯，以便上述的控制裝置能令人滿意地工作。而對(duì)用作熔斷目的的塑料材料而言，如果要求它們有較高的負(fù)溫度特性，必須有很厚的涂層，會(huì)損害它們的熔斷特性，甚至不能再用作熔斷目的。為此才需要采用三級(jí)導(dǎo)體。
而采用本發(fā)明，熔斷層(低熔點(diǎn)特性)同時(shí)具有負(fù)溫度特性，因此就不再需要第三級(jí)導(dǎo)體了。實(shí)際上，熔斷層可以做得很小，電加熱部件可以更薄、更精巧。這種設(shè)計(jì)特別適用于所謂的“大包毯”，能夠從外部加熱，供人畜取暖。
熔斷特性及負(fù)溫度特性可以從單一材料中獲得，也可以選用熔斷塑料材料，如聚乙烯或交叉分子結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯，經(jīng)涂層或混合處理，以獲得所需的負(fù)溫度特性。
由于負(fù)溫度特性最好比較低，因此需要采用合適的、高質(zhì)量的電子器件，從而能夠在熔斷實(shí)際發(fā)生前就能探測(cè)到熔斷層中的微小變化，防止在出現(xiàn)過熱情況時(shí)加熱部件和電熱毯燒毀。
下面用實(shí)例說明本項(xiàng)發(fā)明的具體應(yīng)用，各例均有附圖，說明如下

圖1給出應(yīng)用實(shí)例一的加熱裝置電路圖；圖2是應(yīng)用實(shí)例二的加熱裝置側(cè)視圖；以及圖3是圖二所示加熱裝置的電路圖。
參考這些示意圖，電路由輸入端10和12組成，交流電源電壓就加在這兩個(gè)終端上。電源電壓經(jīng)整流后輸入電熱毯的加熱裝置14(圖中未顯示)。電源電壓要通過由開關(guān)16、保險(xiǎn)絲18、內(nèi)層導(dǎo)體20、二極管22(它裝在電熱毯中，僅允許交流電壓波形的正半周通過)、外層導(dǎo)體24、二極管26、硅樹脂控制的整流器28(對(duì)電源實(shí)施控制，下文將有介紹)、保險(xiǎn)絲30和開關(guān)32(與開關(guān)16相連，協(xié)調(diào)運(yùn)作)等元件組成的電路。參考號(hào)為34的元件是熔斷層，它同時(shí)具有較低的負(fù)溫度特性。
按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，如果出現(xiàn)熔斷情況，內(nèi)外兩層導(dǎo)體20和24接觸，會(huì)發(fā)生下述兩種情況之一(具體取決于接觸點(diǎn)距加熱裝置兩端的距離)如果是在二極管22所在一端或距這一端較近，兩層導(dǎo)體接觸會(huì)使得電源電壓的負(fù)半周也能通過加熱裝置(通過包括開關(guān)32、保險(xiǎn)絲30、并聯(lián)電阻器對(duì)36和38、并聯(lián)二極管對(duì)40和42、外層導(dǎo)體24、兩層導(dǎo)體的接觸部位、內(nèi)層導(dǎo)體20、保險(xiǎn)絲18和開關(guān)16的電路)。電流使得電阻器36和38的溫度升高，而它們與保險(xiǎn)絲30有熱接觸，使之熔斷，從而切斷電源。如果發(fā)生這種情況，加熱裝置被燒毀，電熱毯也將報(bào)廢。
如果熔斷和接觸是發(fā)生在裝置的另一端(輸入端)，那么隨之而來的僅僅是短路情況，保險(xiǎn)絲18燒斷，切斷電源。但電熱毯同樣會(huì)報(bào)廢。
但在瞬時(shí)反應(yīng)模型中，整流器28能夠在電子控制電路的幫助下對(duì)電源實(shí)施控制，正常工作時(shí)，即使出現(xiàn)過熱，也不至于熔斷。這里講到的控制電路用50、52、54和56號(hào)線路標(biāo)示。
該電路的驅(qū)動(dòng)電壓來自主電源，在本例中是一個(gè)8.2伏的直流電壓，用二極管58、電阻器60、齊納二極管62、二極管64和電容器66進(jìn)行簡(jiǎn)單裝配就可以了。
控制電路包括一個(gè)4093B四芯導(dǎo)線與非門68，與它的附件(68A，68B)一起構(gòu)成一個(gè)脈沖信號(hào)荷周比可變的脈沖發(fā)生器，它的“接通”時(shí)間和“關(guān)閉”時(shí)間通過電阻器70、72和74、76與主電源波形的零點(diǎn)交叉同步。電源第六擋(如圖示)的“接通”時(shí)間占整個(gè)周期的95％，而電源第一擋的“接通”時(shí)間只占5％。周期全長(zhǎng)約在5秒的數(shù)量級(jí)。這種電路不需要體積龐大、價(jià)格昂貴的抗無線頻率干擾器件，它本身也是一項(xiàng)獨(dú)立的發(fā)明成果。
下面我們介紹本項(xiàng)發(fā)明應(yīng)用實(shí)例的工作原理。
正常工作時(shí)，也就是說沒有出現(xiàn)過熱情況，二極管40和42連接處(點(diǎn)“A”)的電壓相對(duì)于地線78(零電壓)總是為正值。正半周期的波形被二極管80阻斷，不能進(jìn)入控制電路。
如果電熱毯整個(gè)或部分地出現(xiàn)過熱情況，負(fù)溫度特性的熔斷層24將作出反應(yīng)，電阻值略有降低，產(chǎn)生少許漏電，通過導(dǎo)體20和24，形成一個(gè)電流旁路，繞過半波整流二極管22，從而形成負(fù)半周期波形的電流。負(fù)半周期波形電流通過限流電阻82、電容器84和齊納二極管86，其平均值為一個(gè)負(fù)數(shù)的安全直流電壓，在本例中為8.2伏。這個(gè)電壓加在“B”點(diǎn)上，通過齊納二極管88，進(jìn)入與非門68A的電壓被縮減到0伏，使得門電路68失效。這樣一來整流器28就被關(guān)閉，電源輸入被切斷，從而不會(huì)發(fā)生熔斷，即使出現(xiàn)過熱，電熱毯也不至于燒毀。當(dāng)然，如果控制電路由于各種各樣的原因發(fā)生故障，出現(xiàn)過熱情況時(shí)通常的熔斷機(jī)制會(huì)作出反應(yīng)，此時(shí)電熱毯也就報(bào)廢了。
圖2和圖3是本發(fā)明的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，它的實(shí)用性更強(qiáng)。參考圖示，圖2中的加熱裝置是一根軟式電纜，從中心向外，分別是纖芯10x、加熱裝置導(dǎo)線12X(螺旋纏繞在纖芯10X外圈)、低熔點(diǎn)(120-130攝氏度)的負(fù)溫度特性熔斷層14x、正溫度特性的傳感導(dǎo)線16X和外層18X(這是一個(gè)聚氯乙烯或其它類似材料制成的護(hù)套)。加熱導(dǎo)線12X是標(biāo)準(zhǔn)的電熱毯電熱線，而選用的纖芯是軟式加熱裝置生產(chǎn)中常用的材料。熔斷層14X最好是擠塑型的，并具有較低的負(fù)溫度特性。傳感導(dǎo)線可以用純銅或純鎳制成。外層18X最好也是擠塑型的，還要能夠防水。
正溫度特性傳感導(dǎo)線16選材時(shí)要仔細(xì)考慮其厚度，使得無論加熱設(shè)備尺寸如何(長(zhǎng)度預(yù)先確定)，傳感裝置的電阻值始終保持不變。這樣一來，同一個(gè)控制單元可以用于各種型號(hào)的產(chǎn)品，無需進(jìn)行校準(zhǔn)，為生產(chǎn)廠家提供了方便。
參考圖3，這是圖2所示加熱裝置的電路圖，裝置的各元件在20X處標(biāo)示。用單獨(dú)一根加熱導(dǎo)線12X與兩只閘流晶體管22X和24X串聯(lián)，跨接240伏的交流電源，用火線L和中線N分別標(biāo)示，中線接地，如26X處所示。閘流晶體管22X和24X能阻斷電源波形的負(fù)半周期，使之不能通過導(dǎo)線12X。中線N帶熱保險(xiǎn)絲28X。
閘流晶體管2X通過它的門電路與負(fù)溫度特性控制單元30相連，該控制單元位于串聯(lián)電路(由單元30、電阻器32X、二極管34X、電阻器36X和二極管38X組成)中，該電路跨接火線L和中線N。
閘流晶體管24X的門電路與正溫度特性單元40X相連，40X串聯(lián)在火線L和中線N之間的電路中，電路組成為單元40x、電阻器42x、二極管44x、二極管對(duì)46X和48X(并聯(lián)結(jié)構(gòu)，以確保安全)以及并聯(lián)電阻對(duì)50X和52X。正溫度特性單元與溫控測(cè)量?jī)x54X連接，用戶可以用這個(gè)溫控測(cè)量?jī)x設(shè)置電熱毯工作的平均加熱溫度。
正溫度特性傳感導(dǎo)線16X聯(lián)接在火線L和中線N之間的電路中，電路組成為二極管56X、傳感導(dǎo)線16X、電阻器36X和二極管38X。
最后，在傳感導(dǎo)線16X上再并聯(lián)一只二極管60X，用于電路保護(hù)。
各電路之間的連接情況在圖中均有清楚標(biāo)示。
上述電路的工作原理如下。
圖示的電路中有三個(gè)基本的控制系統(tǒng)，分別是連續(xù)過熱保護(hù)系統(tǒng)(與圖1所示電路系統(tǒng)類似)，如果出現(xiàn)過熱，該系統(tǒng)可以保護(hù)電熱毯不被損毀；精確溫控系統(tǒng)(同樣與圖1類似)，用戶可以通過該系統(tǒng)精確調(diào)節(jié)加熱溫度；熔斷系統(tǒng)，如果熔斷層14X熔斷，該系統(tǒng)能切斷電源。本應(yīng)用實(shí)例的優(yōu)點(diǎn)在于，傳感導(dǎo)線12X在全部三個(gè)控制系統(tǒng)中都發(fā)揮了作用。
一般說來，連續(xù)非報(bào)廢型過熱保護(hù)系統(tǒng)是用負(fù)溫度特性單元30X來進(jìn)行調(diào)控。精確溫控系統(tǒng)(用戶用這一系統(tǒng)來精確調(diào)節(jié)加熱溫度)是用正溫度特性單元40X來進(jìn)行調(diào)控。它們彼此獨(dú)立地運(yùn)作。
我們首先考慮正溫度特性控制系統(tǒng)。電源波形的正半周期依次通過二極管56X、正溫度特性傳感導(dǎo)線16X、電阻器36X(它是一個(gè)電流感測(cè)電阻)、二極管38X、熱保險(xiǎn)絲28X，最后通過中線N。在溫度約為20攝氏度時(shí)，連接點(diǎn)(A)處的正值電壓約為4.6伏。隨著電熱毯溫度的升高，由于傳感導(dǎo)線16X的正溫度特性，它的電阻值也將增加，造成連接點(diǎn)(A)處的電壓值下降(50攝氏度時(shí)約為4伏)。正溫度特性控制單元40X探測(cè)到這一電壓變化，它的比較器和邏輯電路將會(huì)作出反應(yīng)。舉例來說，如果用戶設(shè)置的最高溫度為45攝氏度，超過該溫度時(shí)閘流晶體管24X將關(guān)閉。向加熱裝置12X的電源輸出將被切斷。如果溫度恢復(fù)到45攝氏度以下，閘流晶體管24X重新接通，加熱過程繼續(xù)。
控制邏輯電路40X，實(shí)際為負(fù)溫度特性邏輯電路，只在主電源波形的零交叉點(diǎn)才允許接通或關(guān)閉。這樣做是為了保證系統(tǒng)不受無線頻率干擾(RFI)。通過采用這種設(shè)計(jì)，可以精確控制電熱毯溫度。如果溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或是電熱毯出現(xiàn)局部過熱(正溫度特性系統(tǒng)不能探測(cè)局部過熱情況)，則負(fù)溫度特性系統(tǒng)(它的設(shè)置溫度要高于裝置的一般工作溫度)將發(fā)揮作用。
負(fù)溫度特性系統(tǒng)是以并行模式工作的。也就是說，加熱裝置中任何局部過熱的情況都能被探測(cè)到。如圖3所示，沿加熱裝置的整個(gè)長(zhǎng)度方向，加熱裝置12X和正溫度特性傳感器16X之間都用負(fù)溫度特性的熔斷層14X隔開，溫度升高時(shí)該熔斷層14X電阻值降低。如果是這樣，將出現(xiàn)以下情況電源波形的負(fù)半周期從中線N通過熱保險(xiǎn)絲28X、電阻器50X和52X(它們與熱保險(xiǎn)絲28X有熱接觸)、二極管46X和48X、正溫度特性傳感導(dǎo)線16X，穿過故障路線、負(fù)溫度特性熔斷層14X、加熱裝置導(dǎo)線12X，最后返回火線L。二極管56X阻斷了波形的負(fù)半周期，使之不能進(jìn)入短路電路。二極管38X能夠防止加熱器電阻50X和52X被傳感器電阻36X短路。如果負(fù)半周期漏電，即使電流十分微弱，也能在(A)點(diǎn)處產(chǎn)生負(fù)半周期電壓。負(fù)溫度特性的比較器和控制邏輯電路30X能檢測(cè)到這個(gè)負(fù)電壓。如果它超過預(yù)設(shè)值，邏輯電路30X將關(guān)閉閘流晶體管22X，從而切斷電源。請(qǐng)注意，為了安全起見，正溫度特性及負(fù)溫度特性的探測(cè)器40X和30X是完全電氣地分開的。其中一個(gè)出現(xiàn)故障并不會(huì)影響另一個(gè)。
為了滿足審核要求，我們?nèi)匀徊捎昧藷崛蹟嘞到y(tǒng)。這一系統(tǒng)利用了熔斷層14X的負(fù)溫度特性。它是一種標(biāo)準(zhǔn)的熔斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工作期間，如果正溫度特性和負(fù)溫度特性系統(tǒng)均發(fā)生故障，在下述情況下，軟式加熱裝置將出現(xiàn)局部過熱，最終導(dǎo)致負(fù)溫度特性的熔斷層14X熔斷(熔斷溫度約為120到130攝氏度)波形的負(fù)半周期從中線通過熱保險(xiǎn)絲28x、加熱電阻器50X和52X、二極管46X和48X、傳感導(dǎo)線16X(或是直接通過，或是經(jīng)過二極管60X)、再經(jīng)熔斷區(qū)通過加熱裝置12X，最后到達(dá)火線端L。這一電流使得加熱電阻50X和52X溫度迅速升高。它們與熱保險(xiǎn)絲28X有熱接觸，到達(dá)額定溫度(如102攝氏度)時(shí)保險(xiǎn)絲熔斷，從而斷開加熱裝置電源。
從以上介紹可以看出，圖2和圖3所示的電路系統(tǒng)是一個(gè)三重過熱保護(hù)機(jī)制。沒有其它哪個(gè)系統(tǒng)能夠用如此簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)完成如此精密的功能。正溫度特性和負(fù)溫度特性的比較器和邏輯控制塊可以采用多種多樣的形式。從電子方面來說，多種系統(tǒng)都能滿足要求。
如果要從不同的加熱裝置設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)選，就圖2和圖3所示的應(yīng)用實(shí)例，正溫度特性部分的選材、厚度、以及沿導(dǎo)體長(zhǎng)度方向每單位長(zhǎng)度的繞線圈數(shù)等參數(shù)，要使得長(zhǎng)度彼此不同的各種加熱裝置，傳感導(dǎo)線電阻值都相同，這樣同一個(gè)控制單元就可以用于各種型號(hào)的產(chǎn)品，無需分別校準(zhǔn)，令生產(chǎn)過程大大簡(jiǎn)化。
熔斷/負(fù)溫度特性層可用多種材料制成，我們?cè)谶@里推薦使用涂層聚氯乙烯，這是一種擠塑型聚氯乙烯，其中混合有25％的Stannotin銻(以獲得所需的負(fù)溫度特性)，但只要適用，也可以選擇其它材料。
權(quán)利要求
1.一種用于電熱毯的加長(zhǎng)形加熱裝置，包括一級(jí)導(dǎo)體，沿裝置的縱向延伸，用于為電熱毯提供熱量；二級(jí)導(dǎo)體，同樣沿裝置的縱向延伸；位于一級(jí)和二級(jí)導(dǎo)體間的熔斷層，其材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得它具有負(fù)溫度特性，并帶有電子控制裝置，電子控制裝置用于檢測(cè)熔斷層的電阻值變化，以提供一種手段，來改變向電熱毯提供熱量的導(dǎo)體的電源輸出，從而保護(hù)熔斷層不被損毀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱裝置，其中二級(jí)導(dǎo)體也是供熱導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱裝置，其中一個(gè)導(dǎo)體或兩個(gè)導(dǎo)體為電熱線制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱裝置，其中二級(jí)導(dǎo)體具有傳感或檢測(cè)導(dǎo)體，當(dāng)電熱毯的溫度偏離預(yù)設(shè)的值時(shí)，該傳感導(dǎo)體提供一電流通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱裝置，其中傳感導(dǎo)體的電阻值具有正溫度特性(PTC)，溫度升高時(shí)電阻值增加，電子控制系統(tǒng)就是利用這一特性控制電源對(duì)供熱導(dǎo)體的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的加熱裝置，其中傳感導(dǎo)體還提供一電流通道，如果負(fù)溫度特性層溫度過高，電流將穿過熔斷層，從而切斷電源對(duì)供熱導(dǎo)體的輸出。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的加熱裝置，其中負(fù)溫度特性層熔點(diǎn)較低(通常為120到130攝氏度)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的加熱裝置，其中熔斷層可設(shè)計(jì)得使之具有較小的負(fù)溫度特性，電子器件可設(shè)計(jì)得使之能夠在實(shí)際熔斷層熔斷前就檢測(cè)到其電阻極微小的變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的加熱裝置，其中在出現(xiàn)過熱情況時(shí)，電阻值的變化使得漏電流穿過熔斷層，而不至于造成熔斷層損壞，控制電路探測(cè)到這一漏電流后切斷電源對(duì)供熱導(dǎo)體的輸出。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的加熱裝置，其中熔斷層由熔斷塑料材料制成，如氯化聚乙烯、聚乙烯或交叉分子結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的加熱裝置，其中熔斷塑料上混合或涂覆一層涂料或其它適用材料，以獲得所需的負(fù)溫度特性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的加熱裝置，其中熔斷層材料為stantonin銻涂層的聚氯乙烯。
13.上述參照附圖描述的加熱裝置。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的加熱裝置，電子控制器除外。
15.包括根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)的加熱裝置的電熱毯。
全文摘要
電熱毯及類似產(chǎn)品的技術(shù)改進(jìn)本項(xiàng)發(fā)明的構(gòu)成如下:電熱毯采用二級(jí)導(dǎo)體設(shè)計(jì),兩級(jí)導(dǎo)體間用電阻值為負(fù)溫度特性(NTC)的熔斷層隔開。另外配備控制電路,出現(xiàn)過熱情況時(shí),負(fù)溫度特性熔斷層尚未熔斷,漏電流通過熔斷層,造成兩級(jí)導(dǎo)體間短路,切斷電源對(duì)加熱導(dǎo)體的輸出,從而避免了熔斷層熔斷(這將使電熱毯報(bào)廢),因而電熱毯可重復(fù)使用。
文檔編號(hào)H05B3/56GK1286012SQ98812968
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期1998年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月5日
發(fā)明者格雷厄姆·杰勒特 申請(qǐng)人:溫特沃姆有限公司