[0001] 本发明涉及一种电热件及其发热方法。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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 DE4233118 A1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 技术问题

[0004] 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。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 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；

[0006] 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。

[0007] 本发明上述的电热件中， 导电纱线为银涂层导电纱线。 [0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 本发明上述的电热件中， 电热织物具有 1 X 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。

[0013] 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。

[0014] 本发明还提出了一种电热件的发热方法， 包括以下步骤：

[0015] 步骤 Sl、 提供如上所述的电热件；

[0016] 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。

发明的有益效果

有益效果

[0017] 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。

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 图 1示出了本发明电热织物的第一实施例的线圈� �；

[0019] 图 2为本发明电热织物的第二实施例的示意图；

[0020] 图 3为本发明实施例的电热纱线单元的截面图；

[0021] 图 4为本发明实施例的电热件的温度测试位置示� �图；

[0022] 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；

[0023] 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。 发明实施例

本发明的实施方式

[0024] 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。

[0025] 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 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。

[0026] 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。

[0027] 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。

[0028] 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。

[0029] 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。

[0030] 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。

[0031] 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 X 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。

[0032] 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。

[0033] 电热件可被应用于智能压缩绷带系统 （Smart Compression Bandage System) 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， 消除了外部发热剌激， 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。

[0034] 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。

[0035] 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°C和 60°C之间。

[0036] 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。

[0037] 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；

[0038] 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。

[0039] 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。

[0040] 测试过程

[0041] 本实施例将电热件制作成如图 4所示的袜状矫形器。

[0042] 测试 1 :

[0043] 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。

[0044] 该温度测量结果如图 5所示， 位置 1处的温度为 17°C， 位置 2处的温度为 16°C， 位置 3处的温度为 16 °C， 位置 4处的温度为 15 V。 [0045] 测试 2:

[0046] 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。

[0047] 该温度测量结果如图 6所示， 位置 1处的温度为 36°C， 位置 2处的温度为 34°C， 位置 3处的温度为 33 °C， 位置 4处的温度为 30 °C。

[0048] 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。

[0049] 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。

[0050] 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。