一种电热件及其发热方法与流程

本发明涉及一种电热件及其发热方法。

背景技术：

随着柔性加热技术的发展，提高电热织物加热能力并提高加热稳定性的各种电热织物被研发出来。

美国专利us5484983提出了一种具有基本网状结构的电热织物。其中，这种电热织物用于生产非平面织物层压材料或纺织复合材料。一对电极分别设置在导电的电热织物两侧，以给电热织物提供电流。这样，导电的电热织物可以在电流的作用下发热。目前，这种导电的电热织物可在诸多领域起到发热功效，例如在可穿戴发热设备领域、医疗领域、家用和户外领域等。如此广阔的应用范围是由这种电热织物的特殊性质决定，这些性质包括材料中所使用的纱线本身的性质和织物的性质两方面。纱线的性质主要有纱线的电阻率、刚度和细度；织物的性质包括织造方法(例如针织、机织和编织)、织物密度和织物结构。进一步地，在该专利中，电热织物采用细铜线作为导电线。这种方案使得电热织物在可延展性能方面存在缺陷，无法适应凹凸不平的弯曲支撑物。如果支撑物处于弯曲状态，电热织物的阻抗特性会被破坏。德国专利de4233118a1提出了一种电热编织物，包括导电柔性碳基电阻线。这种电热编织物的导电电阻太大。美国专利us4983814提出了一种柔性纤维加热织物；该织物的纱线包括纤维芯，该纤维芯上涂覆有一层或多层导电层。然而，纱线直径、电阻值等参数的不规律会影响织物的发热性能，具体来说，在织物的正面和背面不同的情况下，局部过热会造成加热效果不均匀的现象。美国专利us5861610提出了一种电热线，这种电热线包括两个导体，该两个导体分别被一绝缘材料包裹，并被这种绝缘材料隔开。这种双绝缘方案使得电热线非常粗、硬且重， 这会影响用户的舒适度。美国专利us6548789提出了一种具有加热功能的织物，其中，金属线直接和服装编织在一起。由金属线形成导电通路，引起电流通过并在金属线所覆盖的范围内产生热能。然而，这种织物的加热方式并不是对平面进行加热，更确切地说，这种织物所发出的热可能只在一个方向上传播。进一步地，美国专利us7173223b2提出了一种二维柔性电热装置，其为纺织材料类的加热器件，该加热器件是由普通纺织用纱和金属纱共同织造而成。在实际应用中，金属纱和普通纱之间的比例以及相邻两金属纱之间的距离决定织物阻抗的大小。该织物型电热装置在织物厚度方向的横截面(也可以称织物三维方向上)无法均匀加热。美国专利us4983814提出了一种柔性纤维加热织物，该柔性纤维加热织物由纱线织成，纱线包括纤维芯，以及涂覆在纤维芯上的导电聚氨酯树脂。在这种织物中，纱线直径、或电阻等参数可能不规律。此外，这种织物采用了溶剂、氰酸和其他有毒物质，这些物质会在高温下释放。美国专利us7268320b2公开了一种电热复合织物，具有至少一层织物层和电热件。电热件仅用于复合织物中。这种复合织物还包括保护层和蒸气透水层，以保护电路或抵抗物理压力。这种复合织物可实现更好的电热性能。然而，单独使用这种织物会具有风险。由于编织过程的原因，持续的摩擦和相邻纱线之间交错会发生，导电纱线的纤维会发生磨损；这个过程会使导电纱形成的结构变得松散，从先前的结构滑移引起织物的短路。此外，当导电纱与其它导电金属纱接触时，也有可能造成短路。

技术实现要素：

本发明针对现有电热织物在被通电时，无法获得均匀的温度的问题，提出了一种电热件及其发热方法。

本发明提出的解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提出了一种电热件，包括电热织物，该电热织物包括电热纱线单元；该电热纱线单元包括导电纱线和电阻纱线；导电纱线和电阻纱线并列地连接在一起；

电热件还包括分别穿插在电热织物正面和背面、用于给电热织物正面和背 面之间提供电压的一对电极。

本发明上述的电热件中，导电纱线为银涂层导电纱线。

本发明上述的电热件中，银涂层导电纱线包括作为基底的绝缘芯线，该绝缘芯线上涂覆有银。

本发明上述的电热件中，绝缘芯线为锦纶复丝、pet纤维芯或芳纶纤维。

本发明上述的电热件中，导电纱线和电阻纱线的数量比为1:2、2:1或1:1。

本发明上述的电热件中，电热织物的两个相邻电热纱线单元具有固定连接节点；电热织物的密度为220圈/平方英寸-260圈/平方英寸。

本发明上述的电热件中，电热织物具有1×1罗纹结构、全米兰诺结构、半米兰诺结构、开襟衫结构或阿兰花结构。

本发明上述的电热件中，电极为纯银线；两条纯银线分别被缝在电热织物正面和背面上。

本发明还提出了一种电热件的发热方法，包括以下步骤：

步骤s1、提供如上所述的电热件；

步骤s2、给电热织物正面和背面之间提供36v以下的直流电压，以使电热织物发热。

本发明的电热件具有由导电纱线和电阻纱线编织成的电热织物，通过给穿插在织物中的纯银导电丝两端提供电压使整块导电织物通过电流，并且由于松散的织物结构和较小的织物密度使本发明的电热件发热均匀。本发明的电热件发热均匀，可应用于矫形器等多个应用领域中。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1示出了本发明电热织物的第一实施例的线圈图；

图2为本发明电热织物的第二实施例的示意图；

图3为本发明实施例的电热纱线单元的截面图；

图4为本发明实施例的电热件的温度测试位置示意图；

图5为本发明实施例的电热件的测试1在15v的电压下的温度测量结果 图；

图6为本发明实施例的电热件的测试2在20v的电压下的温度测量结果图。

具体实施方式

本发明针对现有电热织物在被通电时，无法获得均匀的温度的问题，提出了一种电热件，该电热件在平面或三维方向上可实现均匀的电热性能；本发明的电热件重量轻、柔软、加热均匀，避免了限制现有织物应用范围的局部过热的问题。电热件包括电热织物，该电热织物包括导电纱线，该导电纱线可传导低电压电流；此外，电热织物还包括电阻纱线，该电阻纱线用于阻碍电流的通过而产生热能并有一定的保温作用。电热织物可为纺织复合材料或层状织物，并由导电纱线和电阻纱线编织而成。在一定直流电压下，电热织物上可以产生分布均匀温度。

参照图1和图2，图1示出了本发明电热织物的第一实施例的线圈图；图2为本发明电热织物的第二实施例的示意图。其中，图1示出了全米兰诺结构，图2示出了移圈结构。

如图1和图2所示，在电热织物的第一实施例和第二实施例中，电热织物的正面和背面具有相同的结构。电热织物包括电热纱线单元；该电热纱线单元包括导电纱线和电阻纱线；导电纱线和电阻纱线并列地连接在一起；如图3所示。同时，电热织物的两个相邻电热纱线单元具有固定并且保持一定距离的固定连接节点。

图2还采用箭头标出了热量传递的过程，热量在电热织物的正面和背面以及横截面间传递，热量遇到圈会通过，遇到电热纱线单元会返回。在这里，电阻纱线起到了阻碍电流而产生热量并防止热量散发的保温作用。

对于导电纱线，在一实施例中，导电纱线为金属导电纱线。这样，导电纱线不仅具有适当的电阻，而且还具有一定的机械性能。优选地，导电纱线为银涂层导电纱线，包括作为基底的绝缘芯线，该绝缘芯线上涂覆有银。这里，绝缘芯线为锦纶复丝、pet长丝、pet纤维芯、芳纶纤维或其他人造纤维。同时， 导电纱线的等效直径为70d-300d。导电纱线的选择可根据市场需求和具体应用来确定。实际上，大多数导电纱线为银涂层导电纱线。

对于电阻纱线，由于尼龙/棉混纺纱线具有良好的保温性能，因此，在本发明中，电阻纱线采用尼龙/棉混纺纱线。导电纱线和电阻纱线连接形成的电热纱线单元是克服现有电热织物局部发热的关键之一。因为导电纱和不导电纱混合织入材料中可增大整体电阻、降低并平衡发热热量从而避免局部过热。

在导电纱线和电阻纱线组合过程中，电阻纱线的百分比决定于电热织物所需要的阻抗。导电纱线与电阻纱线的数量比优选为1:2、2:1或1:1。

进一步地，电热织物采用纬编工艺制成。相比于其他编织工艺，由纬编工艺编织成的针织结构可以具有更好的空间稳定性，可以避免织物在应用过程中发生位移和不对齐。通过对电热织物的制造过程中的一些参数的设置，电热织物可具有重量轻、可伸缩性高的优点。更具体地，纬编工艺使电热织物的正面和背面具有一致的结构，这些结构可以为1×1罗纹、全米兰诺、半米兰诺或开襟衫等。对于电热织物的结构参数，电热织物的密度可以更低，密度可为220圈/平方英寸-260圈/平方英寸。电热织物的制造过程可通过电脑横机完成。在电热织物中，热量在线圈之间产生，使得电热织物内部及正反面的温度分布均匀。在电压的作用下，通电一定时间的电热织物可达到预定温度，也可承受超出指定的温度。

本发明的电热件还包括分别穿插在电热织物正面和背面、用于给电热织物正面和背面之间提供直流电压的一对电极。在本发明中，采用金属电源线作为电极。两条金属电源线均匀穿插通过电热织物的正面和背面。纯银金属丝可考虑作为金属电源线，因为其与织物导电纱具有相近的电阻率。给所述一对电极之间施加的直流电压会控制在36v以下，这样，通过电热织物的电流可被控制在一定范围内，以避免因短路和局部过热而引起的严重事故。

电热件可被应用于智能压缩绷带系统(smartcompressionbandagesystem)中，用于触发形状记忆功能。通过形状记忆细丝和弹性纤维细丝的结合可以制造智能压缩绷带系统。在该应用中，通过将电热件夹设在智能压缩绷带系统中，使压缩绷带均匀受热，并可以很好的控制智能压缩绷带系统的温度。进一步地， 通过调整电热件的一对电极之间的电压，可以控制电热织物的发热效率。这种内部加热方式有助于促进电热织物发热，消除了外部发热刺激，也确保解决了安全问题。通过改变电热织物的几何参数和结构参数，考虑电极的相应结构、电热织物的电热纱线单元之间的间距以及电热织物的针织方式可以实现对电热件发热量的设计。

在本发明中，电热织物还可以被组合于纺织复合材料或层状织物中。如果电热织物中的某一电热纱线单元被破坏，该电热纱线单元还可以具有发热功能。在该应用中，电热织物的高效率的发热可减小热损失。

本发明的电热件还可以用于矫形器，该矫形器由温度触发其中的形状记忆纺织复合材料。同时，电热件可作为热源，以用作矫形器的促动器。电热件组合于矫形器的过程是相对简单方便的，这会有助于根据病人情况而改变矫形器的形状。由于电热件的结构是主体，而形状记忆聚合物是热塑性材料，在矫形器的角度修正过程中，温度可以长时间的保持在55℃和60℃之间。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更加清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明提出了一种电热件的一优选实施例。在该实施例中，电热件包括电热织物，该电热织物包括电热纱线单元；该电热纱线单元包括导电纱线和电阻纱线；导电纱线和电阻纱线并列地连接在一起；

这里，导电纱线为银涂层导电纱线，电阻纱线为尼龙/棉混纺纱线；导电纱线和电阻纱线的数量比采用1:1。其中，导电纱的细度为60d，尼龙/棉混纺纱的细度为32s/2。

电热件还包括分别设置在电热织物正面和背面、用于给电热织物正面和背面之间提供直流电压的一对电极。该一对电极均为纯银金属丝。

测试过程

本实施例将电热件制作成如图4所示的袜状矫形器。

测试1：

给电热件的一对电极之间提供15v的电压，并记录开始时刻；并在自开 始时刻起180s后，测量如图4所示的位置1、位置2、位置3和位置4的温度。

该温度测量结果如图5所示，位置1处的温度为17℃，位置2处的温度为16℃，位置3处的温度为16℃，位置4处的温度为15℃。

测试2：

给电热件的一对电极之间提供20v的电压，并记录开始时刻；并在自开始时刻起180s后，测量如图4所示的位置1、位置2、位置3和位置4的温度。

该温度测量结果如图6所示，位置1处的温度为36℃，位置2处的温度为34℃，位置3处的温度为33℃，位置4处的温度为30℃。

从测试1和测试2可以看到，在给热织物中穿插的银电极两端提供一个直流电压，使得电热织物在三维方向上产生的温度分布均匀。

本发明的电热件具有由导电纱线和电阻纱线编织成的电热织物，通过给电热织物的正面和背面之前提供一个电压，使得电热织物产生均匀的温度分布。本发明的电热件发热均匀，可应用于矫形器等多个应用领域中。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。