一种便携式取暖装置的制作方法

本发明涉及取暖装置，特别涉及一种便携式自动控温取暖装置。

背景技术：

传统的取暖方法是用热水袋、电暖袋或电热宝。但使用此类产品保暖时会因处理不当造成烫伤，这主要是因为上述保暖装置均为显热发热。材料储存热能通常有两种方式：显热和潜热。显热储存是利用材料的比热容和材料的温度变化来进行的；潜热储存是利用物质在物态转变过程中伴随着能量吸收和释放而进行的，其中潜热储存通常比显热储存具有高得多的储能密度，因此利用材料的潜热进行储能储热具有更为广阔的前景，其中相变材料就是利用这种潜热储能来进行储热。

目前相变储能材料已经成为材料科学研究的热门，实验室中研制出的新材料层出不穷，但是实现产业化规模生产的却为数不多，这些新材料普遍存在着原料成本高、制备工艺复杂、使用不便、产品寿命短等缺陷。目前使用的取暖装置中的相变材料主要是利用盐的过饱和溶液凝结放热的原理。饱和溶液是溶液中的溶质的浓度与其可溶质量相等时所形成的溶液；而当溶液中的浓度比其可溶性还要高时，此时的溶液便称为过饱和溶液。市面上的暖手袋中的液体就是醋酸钠过饱和溶液，由于过饱和溶液的浓度太高而导致其很不稳定。因此，当对其进行轻微扰动时，便可使溶液结晶，从而放出热量。这样的暖手宝中一般会放置一个金属片，当需要取暖时，轻轻拨动金属片便可进行使用。当使用完毕之后，可以将其放入沸水中进行加热，又可重复利用。但是，这种暖手宝在加热之后会析出有毒物质，因此，安全性有待思考。

同时，现在的取暖装置普遍为高压充电，且充电位置在固定场所如家里、工作地点等地，导致使用受限。

由于上述原因，本发明人对现有的取暖装置进行了研究，以便设计出能够解决上述问题的一种便携、安全的取暖装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种取暖装置，该取暖装置采用新型相变材料作为储能材料，保温持续时间长，配备低电压移动电源便于携带充电，降低了充电、取暖对地点的依赖性，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

1、一种便携式取暖装置，所述取暖装置包括供电单元、加热单元1和温控系统。

2、根据上述1所述的取暖装置，其中，

所述供电单元与加热单元1连接，向加热单元1提供电能，其包括变压元件2以及与变压元件2可拆卸相连的移动电源3，

所述变压元件2与外部高压电源相连，通过变压元件2中的变压器将外部高电压转化为低电压，和/或

所述移动电源3包括电源壳体和位于电源壳体内部的充电电池，移动电源3可在加热单元1移动的情况下对加热单元1供电。

3、根据上述2所述的取暖装置，其中，所述电源壳体上设有开关元件31和充电指示灯32，所述开关元件31控制移动电源3向加热单元1的电输出，所述充电指示灯32显示移动电源3的工作状态。

4、根据上述2所述的取暖装置，其中，所述电源壳体上设置USB接口33，所述USB接口33可与外部设备连接，将移动电源3的电能传输至外部设备。

5、根据上述1所述的取暖装置，其中，所述加热单元1与移动电源3电连接，其包括保温外壳11、加热元件12和储能元件13，

所述保温外壳11套设于加热单元1外，对加热单元1进行防护和保温，所述加热元件12置于保温外壳11内部，将电能转化成热能以向储能元件13提供热量，所述储能元件13为内部封装保温材料的袋装结构，储能元件13包覆在加热元件12外，进行热量的吸收和传递。

6、根据上述1所述的取暖装置，其中，所述加热单元1中的保温外壳11、加热元件12和储能元件13之间为可拆卸连接，

所述保温外壳11为具有固定外形的箱式保温外壳，或外形可变的袋式保温外壳，保温外壳11上设有可供其往复开合以取放加热元件12和储能元件13的连接件。

7、根据上述1所述的取暖装置，其中，所述温控系统包括测温元件和温度控制元件，所述测温元件位于加热单元1内，以测定加热单元1内部温度，并将温度信号传送至温度控制单元，

温度控制元件位于移动电源3的电源壳体内，其接收测温元件的温度信号，并与设定温度进行比较，控制加热单元1加热状态。

8、根据上述7所述的取暖装置，其中，所述测温元件为温度传感器，其型号为LM35；

所述温度控制元件为集成电路板，其包括控温电路41、加热电路42和外部设备充电电路43，

其中，控温电路41控制加热电路42的导通或断开，外部设备充电电路43将电压转换后电输出至USB接口33以对外部设备充电。

9、根据上述8所述的取暖装置，其中，

在控温电路41中，经变压元件2转化后的低压电源与测温元件相连，测温元件的信号输出端与比较器的正极输入端相连；电位器与比较器的负极输入端相连；固态继电器与比较器的输出端相连，通过控制固态继电器的导通或断开进而控制加热电路42的导通或断开。

10、根据上述8所述的取暖装置，其中，加热电路42包括两并联连接的保护电阻和加热电阻，保护电阻与充电指示灯32串连，使通过充电指示灯32的电流为低电流，加热电阻将电能转化成热能，

其中，所述保护电阻的阻值为800Ω～1200Ω，所述加热电阻的阻值为0.5Ω～1.5Ω。

根据本发明提供的一种便携式取暖装置，具有以下有益效果：

(1)安全：本发明装置采用12V输出电压，安全可靠，不会产生触电危险；相变材料熔点低，一般可接触到的温度为60℃左右，是人体可适应温度，更适合人体保暖，即便相变材料漏出也不会烫伤人体，且产品加有测温装置，温度达到60℃，即停止加热；

(2)保温时间长：本发明装置采用长链醇类相变材料为保温材料，储能较多，散热慢，可持续很长的保温时间(常温下可持续保温6-7小时)，节约能源，减少充电频率；

(3)充电快速：本发明装置采用长链醇类相变材料为保温材料，加热时间比一般暖手宝所用时间短，加热速度快，可在很短时间内完成加热；

(4)方便；本发明装置除直接充电加热外，其储蓄的能量还可以用于蓄电池充电，适合远途使用，且外观小巧可爱，包装美观大方，携带方便。

附图说明

图1示出本发明中便携式取暖装置结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的变压元件与外部高压电源连接示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的加热单元结构示意图；

图4示出根据本发明另一种优选实施方式的加热单元结构示意图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的温控系统的电路图。

附图标号说明：

1-加热单元；

11-保温外壳；

12-加热元件；

13-储能元件；

2-变压元件；

3-移动电源；

31-开关元件；

32-充电指示灯；

33-USB接口；

41-控温电路；

42-加热电路；

43-外部设备充电电路。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

如图1所示，本发明的目的是提供一种便携式取暖装置，该装置包括供电单元、加热单元1和温控系统；

所述供电单元与加热单元1连接，向加热单元1提供电能，其包括变压元件2和与变压元件2可拆卸相连的移动电源3。

如图1和图2所示，所述变压元件2与外部高压电源相连，通过变压元件2中的变压器将外部高电压转化为低电压。所述外部高电压普遍为220V，转化后的低电压为12V，其直接向移动电源3供电。转化后的低电压远小于人的安全电压36V，降低了发生触电的可能性。

进一步地，变压元件2中设有桥式整流器，桥式整流器通过两两对接的四个二极管将通过变压元件2的交流电转变为直流电。

本发明中，移动电源3包括电源壳体和位于电源壳体内部的充电电池，移动电源3可在加热单元1移动的情况下对加热单元1供电。电源壳体上设有开关元件31和充电指示灯32，所述开关元件31控制移动电源3向加热单元1的电输出，所述充电指示灯32显示移动电源3的工作状态。本发明中，对充电电池的种类不做限定，满足使用要求即可。

进一步地，电源壳体上设置USB接口33，所述USB接口33可与外部设备连接，将移动电源3的电能传输至外部设备，用于蓄电池的充电，如连接手机后对手机电池充电。

本发明中，加热单元1与移动电源3电连接。所述加热单元1包括保温外壳11、加热元件12和储能元件13。所述保温外壳11套设于加热单元1外，对加热单元1进行防护和保温，其具备导热性小、耐高温、重量轻的特点。所述加热元件12置于保温外壳11内部，将电能转化成热能以向储能元件13提供热量。所述储能元件13为内部封装保温材料的袋装结构，储能元件13包覆在加热元件12外，用于热量的吸收和传递。其中，所述保温材料为相变材料，优选为长链醇类相变材料。长链醇类相变材料熔点低，相变温度为60℃左右，是人体可适应温度，更适合人体保暖，即便相变材料漏出也不会烫伤人体。

在一种优选的实施方式中，加热单元1中保温外壳11、加热元件12和储能元件13之间为可拆卸连接，便于各元件的更换或取放。加热完成后，可将加热元件12取出，直接通过带有保温外壳11的储能元件13取暖；或者将储能元件13取出，直接或外套其它袋体后进行取暖。

在进一步优选的实施方式中，所述保温外壳11为具有固定外形的箱式保温外壳，或外形可变的袋式保温外壳。保温外壳11上设有可供其往复开合的连接件，如保温外壳11为高分子纤维材料的保温袋时，连接件可为拉链或纽扣。

如图3所示，所述加热元件12为一个或多个内部缠绕有电阻丝的加热片，储能元件13与加热元件12呈层状间隔排列。

如图4所示，储能元件13的尺寸较加热元件12大，加热元件12插入储能元件13折叠而成的层状结构中，以增大加热元件12与储能元件13的接触面积。

本发明中，温控系统包括测温元件和温度控制元件，所述测温元件位于加热单元1内，以测定加热单元1内部温度，并将温度信号传送至温度控制单元。优选地，所述测温元件为温度传感器，优选为LM35温度传感器。

温度控制元件位于移动电源3的电源壳体内，其接收测温元件的温度信号，并与设定温度进行比较，控制加热单元1加热状态。

如图5所示，所述温度控制元件为集成电路板，其包括控温电路41、加热电路42和外部设备充电电路43，其中，控温电路41控制加热电路42的导通或断开，外部设备充电电路43将电压转换后电输出至USB接口33以对外部设备充电。

在控温电路41中，经变压元件2转化后的低压电源(如12V)与测温元件(如LM35温度传感器)的1脚和3脚相连。测温元件的信号输出端(2脚)与比较器的正极输入端相连，以将测温元件的温度信号传输至比较器的正极输入端；比较器的负极输入端与电位器R2连接，通过电位器R2改变负极输入端的电位，即通过电位器R2改变加热温度阈值；比较器的输出端与固态继电器(SSR)相连，以控制其导通或断开。当比较器的正极输入端的电压高于负极输入端的电压时，比较器的输出端输出高电平，固态继电器导通，可向加热电路42供电启动加热；当比较器的正极输入端的电压低于负极输入端的电压时，输出低电平，固态继电器断开，停止向加热电路42供电。优选地，所述比较器的型号为LM393。

优选地，经变压元件2转化后的低压电源与稳压元件相连，所述稳压元件包括稳压电阻R1和稳压二极管，用于稳定控温电路41中的电压。优选地，所述稳压二极管的型号为ICL8069，稳压电阻R1为阻值较大的电阻，优选其电阻为400Ω～600Ω。

所述加热电路42的电输入端与经变压元件2转化后的低压电源的正极相连，电输出端经固态继电器与低压电源的负极相连。加热电路42包括两并联连接的保护电阻R3和加热电阻R4，其中，保护电阻R3与充电指示灯32(如LED灯)串连，使通过充电指示灯32的电流为低电流。加热电阻R4将电能转化成热能，用于产生热量。所述保护电阻R3为大阻值的电阻，优选其电阻为800Ω～1200Ω。所述加热电阻R4为小阻值的电阻，优选其阻值为0.5Ω～1.5Ω。

所述外部设备充电电路43上连接有电压转换芯片(如7805芯片)，电压转换芯片的输入端(1脚)与低压电源的正极相连，接地端(2脚)与低压电源的负极相连，其输出端(3脚)连接至USB接口33。USB接口33电压为5V。优选地，所述电压转换芯片的型号为7805。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。