一种基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置的制作方法

本发明涉及吹风机技术领域，具体涉及一种基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置。

背景技术：

吹风机通过产生特定温度的风起到干燥作用，通常用于头发的吹干和整型，主要由外壳、电动机、风叶和电热元件组成，吹风机主体由进风口吸入空气，形成一定温度和风速的风，并由出风口排出。其工作原理一般是电动机驱动转子带动风叶旋转，当风叶旋转时，空气从进风口吸入，由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出。

传统吹风机的加热元件一般是设置在风筒中的金属电热丝，通常使用云母架固定。而功率越大的吹风机，电阻丝越多，导致风筒粗长，笨重、耗电多，并且吹风时，产生的大量低频段电磁波辐射越强，对人体特别是头部的伤害就越大；另外吹风机必须在干燥的环境下使用，且使用时间长后，还会滋生和积累很多细菌，吹风机不具备抗菌的功能。此外，金属电热丝的温度是持续上升的，吹出的风越来越热，容易造成局部灼伤。

现有技术中，为了改善金属电热丝加热原理对人体造成的辐射，会在发热元件和风筒前嘴之间设置陶瓷发热体，但陶瓷体表面的碳粉层会不断衰竭，而且还必须在干燥条件下使用，使用的安全性受环境影响较大。

技术实现要素：

为解决现有技术中出现的上述问题，本发明提供一种基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置，其无需预热，便于携带，且安全性能高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置，所述热气流提供装置包括风筒和把手，所述热气流提供装置的进风口和出风口分别设置在所述风筒两端，其特征在于，所述风筒内设有加热部，所述加热部包括加热元件、温度传感器和环形支架；所述加热元件为柔性碳材料制成的蜂窝状结构；所述蜂窝状结构的蜂窝为所述加热元件的散热通孔，所述加热元件通过所述环形支架环向安装在所述风筒内壁上；多个所述温度传感器均布在所述加热元件内，或者所述热气流提供装置的出风口内侧。

进一步地，所述加热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层，所述柔性碳材料为在耐高温纤维上直接生长的微晶石墨或碳基柔性加热材料。

进一步地，所述加热元件为单片蜂窝状结构，所述加热元件以所述风筒内腔截面形状横向安装在所述风筒内。

进一步地，所述风筒内平行安装多个单片蜂窝状结构的所述加热元件，多个所述加热元件的散热通孔相互错位设置。

进一步地，所述加热元件为圆台型蜂窝结构，所述圆台型蜂窝结构的四周侧壁为密封结构，所述加热元件朝向所述进风口的左底面大于朝向所述出风口的右底面，所述左底面通过所述环形支架环向安装在所述风筒内壁上。

进一步地，所述加热元件的右底面为内凹型结构，所述加热元件的右底面侧壁与所述出风口相连。

进一步地，所述蜂窝状结构由多层瓦楞层叠加后按预设形状纵向切割而成，所述瓦楞层由平板层和波浪层组成，所述平板层用于所述蜂窝状结构的支撑固定，所述波浪层利用所述柔性碳材料以波浪形式制成，所述波浪层中形成的空隙为散热通孔。

进一步地，所述平板层为云母架、耐热性能良好的塑料支撑架或绝缘材料制成的支架。

进一步地，所述把手包括智能控温装置，所述智能控温装置包括电路控制板和微处理器，所述加热元件与所述电路控制板相连，所述温度传感器通过所述微处理器与所述电路控制板相连；所述电路控制板外接电源；

所述温度传感器实时监测所述加热元件的加热温度或所述风筒内腔的温度情况，并将所述温度信息传输至所述微处理器，所述微处理器通过所述电路控制板调节所述加热元件加热量。

进一步地，所述风筒采用高分子复合材料或仿金属质感材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的加热元件由柔性碳材料制成、并且将柔性碳材料制成蜂窝状。本发明通过将蜂窝状加热元件按特殊的形状结构安装在风筒内，减小了风筒尺寸，还减轻了热气流提供装置重量，增强了热气流提供装置的便携性。另外，与传统吹风机相比，形成的特殊风道结构能够提高加热效率，并在一定程度上均衡并提高风压。本发明还通过智能控温装置实现自助调温，使得出风口温度恒定。

柔性碳材料热电转换效率高、散热均匀，使得热气流提供装置耗电小且无需预热；同时，柔性碳材料热能辐射产生的远红外光波具有红外理疗功能，无有害电磁波辐射，可兼作身体部位理疗器械使用。

另外，在优选实现方式中，提供了耐高温纤维配合微晶石墨制成的柔性碳材料，该柔性碳材料还具有疏水、抑菌的效果，长时间使用也不会积累细菌，加强了热气流提供装置的安全性。

附图说明

图1为本发明基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置实施例一中加热元件的结构示意图；

图3为本发明基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置实施例二的结构示意图；

图4为本发明基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置实施例三的结构示意图；

图5为本发明中单层瓦楞层结构示意图

图6为本发明中蜂窝状结构示意图一；

图7为本发明中蜂窝状结构示意图二。

其中：1-风筒、2-把手、3-加热元件、4-反射层、5-隔热层、6-散热保护层、7-进风罩、8-出风罩、9-温度传感器、10-LED显示屏、11-温度旋钮、12-菜单功能单元、13-电源开关、14-电路控制板、15-固定装置、16-电动机、17-传动轴、18-风叶、19-负离子发生器、20-微处理器、21-防滑或手型纹路。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本申请文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例记载了一种基于蜂窝状加热材料的热气流提供装置，如图1所示，该热气流提供装置包括风筒1和把手2，风筒1下部与把手2相连，且内腔相通。

本实施例的风筒1采用耐高温的ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)、PPS(聚苯硫醚)、PC(聚碳酸酯)、PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)等一系列高分子复合材料或仿金属质感材料制成。在风筒1左右两端分别设有进风罩7和出风罩8，使风筒1内形成空气流通通道。

在风筒1内设有加热部，加热部通过向风筒1内腔辐射热量，加热风筒1内的气流。本实施例中加热部为单片蜂窝状结构，以风筒1内腔截面形状横向卡装在风筒1内，气流从加热部蜂窝状结构中的散热通孔穿过。在风筒1内也可平行设置多个该单片蜂窝状结构加热部，且多个加热部上的散热通孔相互错位设置，即蜂窝状结构的蜂窝水平轴线不重合，使得进入加热部的气流在散热通孔之间形成轻微扰流现象，进而提高加热效率，降低耗电量。

加热部包括加热元件3、反射层4、隔热层5、散热保护层6和环形支架。加热元件3通过环形支架安装在风筒1内壁上，隔热层5通过反射层4涂覆在环形支架外表面上和风筒1的整个内壁上，实现对环形支架和风筒1的耐高温保护，同时阻止风筒1内外热量交换。散热保护层6涂敷在加热元件3的两端面上，起到对加热元件3的保护作用。

其中，加热元件3与把手2内的电路控制板14相连，电路控制板14控制加热元件3加热，并向风筒1内腔辐射热量。本实施例的加热元件3采用柔性碳材料制成单片蜂窝状结构，如图2所示，质量轻，且为薄壁材料，在实现均匀散热的同时，还可以减小风筒1的长度，增强热气流提供装置的便携性。该柔性碳材料可以为碳纤维加热材料(一维丝状、二维膜状)、石墨烯加热材料(包括一维石墨烯纤维/一维碳纳米管、二维石墨烯薄膜(纸)、三维石墨烯)、石墨烯纤维(一维丝状、二维膜状)等一系列碳基柔性加热材料。

反射层4可采用铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料或陶瓷纤维等一系列反射材料制备。隔热层5可选用硅酸铝纤维棉、矿渣纤维棉、延绵、玻璃纤维棉、海泡纤维棉等一系列耐高温、防火、不燃的矿物纤维材料，或者蛭石、膨胀珍珠岩、硅酸钙保温绝热轻体材料等一系列不燃、防火的无机矿物类材料制备。散热保护层6可选用高导热系数材料制成，如耐高温的黑色导热橡胶、黑色导热布或黑色导热涂层。

环形支架可为云母架、耐热性能良好的塑料支撑架、玻璃纤维架、金属固定架等支架，也可选用耐高温的ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)、PPS(聚苯硫醚)、PC(聚碳酸酯)、PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)等一系列高分子复合材料的制备。

加热部还包括温度传感器9，多个温度传感器9均布在加热元件3内，或者设置在出风罩8内侧，并与把手2内的微处理器20相连，实时监测加热元件3的加热温度或风筒1内腔的温度情况，并将温度信息反馈给微处理器20。

该热气流提供装置还配有智能控温装置，该智能控温装置包括LED显示屏10、温度旋钮11、菜单功能单元12、电源开关13、电路控制板14和微处理器20。

其中，LED显示屏10、温度旋钮11、菜单功能单元12和电源开关13设置在把手2的一侧，与把手2内部的电路控制板14分别相连。LED显示屏10用于显示热气流提供装置实时温度和相应的吹风模式；温度旋钮11用于选择加热温度，如可根据发质选择合适的温度，通常热气流提供装置可实现60～300℃的可调温度；菜单功能单元12包括多种预设的吹风模式，包含但不局限于快干、慢干和常温下吹干，以满足不同条件下的需求；电源开关13用于开关热气流提供装置电源。电路控制板14通过导线外接电源，用于热气流提供装置内各部件的动作控制。

电路控制板14和微处理器20设置在把手2内，微处理器20与电路控制板14相连，用于接收温度传感器9的反馈，并传送指令给电路控制板14，通过电路控制板14及时调节加热元件3的加热温度，进而控制风筒1内腔中的温度恒定，实现自助调温。

在风筒1内，进风罩7与加热部之间还包括固定装置15、电动机16、传动轴17和风叶18，电动机16通过固定装置15固定在风筒1内，电动机16与电路控制板14相连，并通过传动轴17与风叶18相连，风叶18置于进风罩7内侧，电路控制板14根据吹风模式控制电动机16以相应功率驱动风叶18转动，将空气由进风罩7吸入风筒1内，经加热部加热后从出风罩8吹出。

在固定装置15上还安装有负离子发生器19，负离子发生器19与电路控制板14相连，负离子发生器19顶部位于风叶18内侧，在热气流提供装置工作时，负离子发生器19产生负离子，可以增强头发的保湿度，中和头发之间的静电，防止头发开叉。

另外，把手2设置成适合手持的纺锤形结构，把手2与风筒1设置成简约的直筒型，也可设置成符合人体工程尺寸要求的80°左右，在把手2的外壁上还可固定设有防滑或手型纹路21，其构造符合人体工学设计，以增强使用时的舒适感。

本实施例的热气流提供装置在使用时，接通电源后，首先选择合适的温度和吹风模式，然后加热元件3加热并辐射散热，加热风筒1内腔中的空气，电动机16通过传动轴17带动风叶18旋转将加热后的空气从出风罩8吹出，同时负离子发生器19工作，大量负离子混合在风筒1内腔的空气中，温度传感器9实时监测风筒1内腔或加热元件3的温度，并将温度信息反馈给微处理器20，微处理器20根据温度信息通过电路控制板14控制加热元件3加热量，以保证风筒1内腔中温度恒定在预设温度，以此完成整个工作过程。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于，加热部为蜂窝状圆台结构，加热元件3以柔性碳材料制成圆台型蜂窝结构，四周侧壁为密封结构。如图3所示，加热元件3朝向进风罩7的左底面大于朝向出风罩8的右底面，左底面通过环形支架环向安装在风筒1内壁上，散热保护层6涂敷在加热元件3的两端面及四周壁上。温度传感器9设置在加热元件3内。该加热部具有质量轻、强度高的优势。当气流经加热部加热后流向出风罩8时，受圆台结构的挤压：一保障了气流与加热元件的充分接触，提高了气流的辅热效率；二前宽后窄的结构降低了出风的分散性，提高导流效果，加大了气流的出风压。此外，出风罩8与加热部之间设有一定间距的缓冲区，在此区域，使气流受热均匀，风压均衡，达到均匀出风，避免出风口中间风力过大，四周风力低的问题。

实施例三

在实施例二的基础上，还可将加热元件3的右底面做成内凹型结构，如图4所示，其右底面侧壁与风筒1的出风口弧形相连，使其代替出风罩8作为热气流提供装置的出风口，减小了风筒1的长度，使其更便于携带，弧形出风简洁美观，可代替热气流提供装置的出风罩8，而该弧形区域作为气流缓冲区，在扩大出风面的同时，还能引导出风方向，同时，可避免加热部离人体过近，引起人体不适。

实施例四

上述三个实施例中所用的蜂窝状结构是由多层瓦楞层叠加而成，如图5、图6和图7所示，瓦楞层由平板层和波浪层组成，其中平板层用于蜂窝状结构的支撑固定，平板层可做成密封型和非密封型，可选用云母架、耐热性能良好的塑料支撑架或玻璃纤维等绝缘材料制成的支架，波浪层利用上述柔性碳材料以波浪形式制成，其中相邻波浪层的波浪形式可平行设置，也可对称设置，波浪层中形成的空隙为散热通孔。在波浪层中包含多个波纹顶点，波纹高度和相邻两个波纹顶点之间的距离可根据加热部的电极设计以及长度等进行调整设计，如波纹高度或者相邻两个波纹顶点之间的距离过大，会导致蜂窝的空隙太大，会影响热气流提供装置的加热效率；距离过窄，又会导致蜂窝空隙太小，气流不能顺利通过，影响热气流提供装置的出风量。优选地，本实施例中，波纹高度设置在2.0mm-5.0mm之间，相邻两个波纹顶点之间的距离设置在5.5-6.6mm之间，即可在不同加热模式下满足对出风温度和出风量的需求。波浪层通过波纹顶点与平板层相连接，可采用耐高温的粘结剂使平板层和波浪层相互粘合连接。

多层瓦楞层堆砌形成层叠体后，通过对层叠体按预设形状进行纵向切割即可得到所需的蜂窝状结构的加热元件3。

实施例五

在一种优选实施例中，加热元件3采用本发明自制的新型加热元件，其采用在耐高温纤维上直接生长的微晶石墨获得的高性能电热材料制成。本实施例可以与上述任意一个实施例结合。

具体而言，本发明的新型加热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层。

电热材料的制备方法通常包括下述步骤：

步骤1：准备清洁的纤维材料；

步骤2：对纤维材料进行表面覆膜处理，所覆的膜层包含碳源裂解催化材料；

步骤3：将覆膜后的纤维材料置于真空反应腔中；

步骤4：向所述真空反应腔中通入保护气体和还原性气体，然后通入碳源，进行微晶石墨生长；

步骤5：在保护气体和还原性气体氛围下，对所述纤维材料进行降温，获得耐高温纤维层。

实例

具体地，以对石英纤维布覆镍处理后生长微晶石墨为例，具体说明该制备方法，具体过程如下：

步骤1：准备清洁的石英纤维布，采用超声清洗方式将石英纤维布清洗干净；

步骤2：利用常温喷镍方法在石英纤维布表面包镍，完成对石英纤维布表面的覆膜处理，控制镍膜厚度为30μm。

步骤3：将覆镍的石英纤维放入400℃的高温管式炉中，利用无油涡旋真空泵将反应腔内压强抽至10Pa以下。

步骤4：向高温管式炉中通入保护气体和还原性气体(Ar/H21000/1000sccm)，气流平稳后打开乙烯气体阀门，将流量控制为1000sccm。乙烯气进入反应腔后迅速裂解成活性碳物种，大量活性碳物种吸附到石英纤维表面，在表面迁移、碰撞，从而实现微晶石墨的成核和生长。

步骤5：加热元件材料的生长过程设置为120分钟，生长结束后迅速关闭阀门，并将Ar/H2设置为300/300sccm，开启降温过程。待反应腔内温度降至室温，关闭Ar/H2，开仓取出样品。

性能测试结果表明：采用液化气喷火枪对制备的电热纤维进行耐热性实验，测试结果为当温度大于1200℃时，纤维出现脆裂现象，具有不燃的特性；采用四探针测试仪对样品进行测试，测试结果为面电阻值为100Ω/sq。采用TIR 100-2发射率快速测定仪，将被测样品表面接收100℃半球形黑体辐射出的红外辐射，样品3反射的红外辐射被接收测出反射率并根据校准值得到发射率，测量结果为，远红外发射率0.96。采用德国布鲁克X射线能谱仪(QUANTAX EDS)系统对样品微区成分元素种类分析，未检测出镍元素残留。经分析可知，在T＝773～1573K温度范围内，碳在镍中固溶度较高，碳源在高温条件下于镍金属表面催化裂解后形成的碳原子或碳自由基会进入到镍金属基底体相里，降温时再从镍金属体相析出到表面形成较厚的微晶石墨层。

具体而言，申请人注意到，通过采用耐高温纤维内芯、覆镍裂解催化、微晶石墨包覆生长的方式制备的加热元件，不仅能够增加材料的韧性和透气性，还提高了材料的热辐射面积，进而进一步提高热转换效率，可以实现接近100％的电热转换效率。

本发明中所提供的电热纤维可以在低压情况下实现瞬时加热。

需要说明的是，覆镍的厚度不要超过100μm，以确保后续反应过程中金属无残留，申请人发现一旦纤维中有镍催化剂残留会出现纤维易老化断裂的情况。

另外，这里提到的稀疏结构膜层指的是非磁控溅射等方式实现的强结合力膜层，并非指的膜层内一定要存在间隙。优选地，覆镍采用覆纳米镍颗粒构造。

因此，该柔性碳材料制成的加热元件3发热时，热能以远红外光波形式辐射，无噪音，无有害电磁波辐射，远红外光波具有红外理疗功能，该热气流提供装置可兼作身体部位理疗器械使用，且该柔性碳材料具有良好的散热性，便于精准控温。另外，该柔性碳材料热电转换效率高，升温迅速，根据所需加热量安装相应数量的加热元件3后，可10s内达到预设温度，无需预热，在低压下也能满足使用需求。同时，该柔性碳材料具有疏水、抑菌的效果，加热元件3长时间使用也不会积累细菌，安全性能高。

对比例

采用超声清洗方式将石英纤维布清洗干净，利用磁控溅射的方法在石英纤维表面包铜，控制铜膜厚度为50μm；将覆铜的石英纤维布放入1100℃的高温管式炉中，利用无油涡旋真空泵将反应腔内压强抽至10Pa以下，通入Ar/H2 1000/1000sccm，气流平稳后打开甲苯气体阀门，将流量控制为1000sccm，甲苯蒸气进入反应腔后迅速裂解成活性碳物种，大量活性碳物种吸附到石英纤维表面，在表面迁移、碰撞，从而实现微晶石墨的成核和生长。碳材料生长过程设置为120分钟，生长结束后迅速关闭甲苯阀门，并将Ar/H2设置为300/300sccm，开启降温过程。待反应腔内温度降至室温，关闭Ar/H2，开仓取出样品。

实验结果表明：采用液化气喷火枪对制备的电热纤维布进行耐热性实验，测试结果为当温度大于800℃时，纤维布出现脆裂现象，说明本实施例的电热纤维材料能够耐800℃高温。在反应温度大幅度提高的情况下，反而耐高温性能较上面实例的实验结果有明显下降，说明磁控溅射配合铜的方式并不能获得良好效果。分析原因，一方面镍相比于铜可以明显降低反应温度，另一方面，为了确定是否是磁控溅射方式对反映结果会有影响，申请人采用磁控溅射覆镍方式也进行了实验，实验结果与磁控溅射铜实例类似，都会降低耐高温程度，可以确定是磁控溅射方式会降低电热纤维性能。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。