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CN106676747B - 编织的智能感受器加热毯 - Google Patents

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CN106676747B CN201610958652.5A CN201610958652A CN106676747B CN 106676747 B CN106676747 B CN 106676747B CN 201610958652 A CN201610958652 A CN 201610958652A CN 106676747 B CN106676747 B CN 106676747B
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Abstract

本发明的题目是编织的智能感受器加热毯。公开了加热毯。该加热毯可以包括导体纱线和多条感受器纱线，导体纱线配置为接收电流并且响应于电流生成磁场，多条感受器纱线由包含居里点的磁性材料组成。导体纱线和多条感受器纱线可以交错以形成织物层。

Description

编织的智能感受器加热毯
技术领域
本公开内容一般涉及加热毯，并且更具体地涉及纺织加热毯及其制造方法。
背景技术
加热毯可以用于许多不同的目的。例如，加热毯可以用于家庭和医院以保持床铺和居住者温暖。在另一个实例中，通过提供热的局部施加，加热毯可用于制造和修复复合结构。然而，常规加热毯不提供正在被加热的区域上的均匀温度。因此，该区域上的差温加热导致某些点被过度加热，而其它点加热不足。
发明内容
根据一个实施方式，公开了加热毯。加热毯可以包括导体纱线和多条感受器纱线，导体纱线配置为接收电流并响应于电流生成磁场，多条感受器纱线由包含居里点的磁性材料组成。导体纱线和多条感受器纱线可以交错以形成织物层。
在一种改良方式中，织物层可以夹在第一层和第二层之间。
在另一种改良方式中，第一层和第二层中的每个可以由织物材料组成。
在另一种改良方式中，导体纱线可以包括李兹线(Litz wire)。
在另一种改良方式中，导体纱线可以包括李兹线的多个并联电路。
在另一种改良方式中，多条感受器纱线可以包括多条合金感受器线。
在另一种改良方式中，多条合金感受器线可以包括至少第一合金感受器线和第二合金感受器线，第一合金感受器线具有第一居里点和第二合金感受器线具有与第一居里点不同的第二居里点。
在另一种改良方式中，导体纱线可以是纬纱并且多条感受器纱线可以是经纱。
在另一种改良方式中，导体纱线和多条感受器纱线可以编织在一起。
在另一种改良方式中，导体纱线和多条感受器纱线可以以平纹编织模式编织在一起。
在另一种改良方式中，导体纱线和多条感受器纱线可以针织在一起。
在另一种改良方式中，导体纱线和多条感受器纱线中的每个可以包括由尼龙或聚酯中的一种组成的绝缘体。
根据另一个实施方式，公开了加热毯。该加热毯可以包括由织物材料组成的第一层和第二层，以及夹在第一层和第二层之间的内层。内层可以由与多条感受器纱线编织在一起的导体纱线形成。导体纱线可以配置为接收电流并且响应于电流生成磁场。多条感受器纱线可以由包含居里点的磁性材料组成并且被配置为响应于由导体纱线生成的磁场生成热。
在一种改良方式中，导体纱线可以包括李兹线。
在另一种改良方式中，多条感受器纱线可以包括多条合金感受器线。
在另一种改良方式中，导体纱线和多条感受器纱线可以以平纹编织、斜纹编织、缎纹编织或针织模式中的一种编织在一起。
在另一种改良方式中，织物材料可以包括棉、聚酯或其组合中的一种。
在另一种改良方式中，多条感受器纱线和导体纱线中的每种包括绝缘体。
在另一种改良方式中，绝缘体可以由尼龙或聚酯中的一种组成。
根据另一个实施方式，公开了制造加热毯的方法。该方法可包括选择多条感受器经纱和导体纬纱，导体纬纱被配置为接收电流并响应于电流生成磁场，多条感受器经纱由包含居里点的磁性材料组成；将多条感受器经纱和导体纬纱编织在一起以形成织物；和将电源连接至导体纬纱。
在阅读了下面的具体实施方式之后，当结合附图阅读时，这些以及其它方面和特征将变得更加明显。此外，虽然关于具体示例性实施方式公开了各个特征，但是应当理解，这些不同的特征可以彼此结合，或者单独使用，或者与任何不同的示例性实施方式结合，而不背离本公开内容的范围。
附图说明
图1是根据本公开内容的一个实施方式的加热毯的立体剖面图；
图2是根据另一个实施方式的智能织物层的示意图；
图3是根据另一个实施方式的包含斜纹编织模式的智能织物层的侧视图；
图4是根据另一个实施方式的包含缎纹编织模式的智能织物层的侧视图；
图5是根据另一个实施方式的包含针织模式模式的智能织物层的侧视图；
图6是图2的智能织物层的放大剖面图；
图7是根据另一个实施方式的包含导体纱线的多个并联电路的智能织物层的示意图；和
图8是图解根据另一个实施方式的用于制造加热毯的方法的流程图。
虽然本公开内容容易进行各种变化和可选构造，但是其某些说明性实施方式将被示出并在下面详细地描述。本公开内容不限于公开的具体实施方式，而是包括其所有的变化、可选构造和等价物。
具体实施方式
现在将详细参见具体的实施方式或特征，其实施例在附图中图解。一般而言，相应的附图标记将贯穿附图被使用以指相同的或相应的部分。
图1图解了根据本公开内容的实施方式的加热毯20的横截面视图。加热毯20可以包括第一层22、第二层24和夹在其间的智能织物层26。第一层22和第二层24中的每一个由织物材料组成，比如天然或人造织物。织物的实例包括棉、聚酯或其组合。但是，其他织物或非织物材料可用于第一和第二层22、24。
加热毯20可以具有比在内部智能织物层26周围的第一层22和第二层24更多的层。而且，加热毯20可以具有多于一个智能织物层26，比如堆叠在一起的多个智能织物层。在另一个实施方式中，加热毯20可以包括不含有任何周围层——比如第一层22或第二层24——的智能织物层(一个或多个)26。
现在参考图2，并且继续参考图1，示出了根据本公开内容的实施方式的智能织物层26。智能织物层26可以包括交错以形成织物层的至少一条导体纱线28和多条感受器纱线30。如本文所使用，术语“纱线”可以指实心股线或绞合(ply)在一起成为单个绳的多个纤维。导体纱线28被配置为接收电流并响应于电流生成磁场。在一个实施例中，导体纱线28可以包括李兹线，但是也可以使用其他适合类型的导体。
导体纱线28可操作地连结至便携式或固定电源32，比如经由接线34。电源32可以提供交流电功率至导体纱线28并且可以连结至常规的电器插口。此外，电源32可以以较高的频率操作。例如，最小实际功率可以是大约10千赫兹，并且最大实际功率可以是大约400千赫兹。但是，可以使用其它频率。此外，电源32可以连接至控制器36和电压传感器38或者其他感测设备，其配置为指示由电源32提供的电压水平。基于由电压传感器38指示的电压水平，控制器36可以在预定的范围内调节电源32的交流电，从而有助于将加热毯20应用至不同的加热需求。
多条感受器纱线30被配置为响应于由导体纱线28生成的磁场生成热。更具体地，多条感受器纱线30吸收来自导体纱线28的电磁能并将该能量转化为热。此外，多条感受器纱线30由具有居里点的磁性材料组成。居里点是多条感受器纱线30变为非磁性的温度。
在接近居里点温度时，由多条感受器纱线30生成的热减少。例如，如果多条感受器纱线30的磁性材料的居里点是125°F，则多条感受器纱线30可以在100°F下生成2瓦特每平方英寸，可以在110°F下减少热生成至1瓦特每平方英寸，并且可以在120°F下进一步减少热生成至0.5瓦特每平方英寸。这样，由于较大散热而较冷的加热毯20的部分生成较多的热并且由于较小散热器而较热的加热毯20的部分生成较少的热，从而导致加热毯20的所有部分达到大约相同的平衡温度并且可靠地在整个加热毯20上提供均匀温度。
因此，智能织物层26可以提供均匀施加热至加热毯20施加的区域，弥补将热拉离正在被加热毯20加热的区域的部分的散热。例如，智能织物层26将继续加热还没有达到居里点的区域的部分，同时，停止提供热至已经达到居里点的区域的部分。这样做，与温度有关的磁特性，比如在多条感受器纱线30中使用的磁性材料的居里点，可以阻止加热毯20施加的区域的过度加热或加热不足。
多条感受器纱线30的磁性材料可以以多种组成提供，比如金属、合金、金属氧化物、钛酸盐和具有接近任何期望温度的居里点的任何其它适合的材料。例如，多条感受器纱线30可以包括多条合金感受器线。在一个实施例中，多条感受器纱线30可以由合金31组成，合金31具有31％的Ni和69％的Fe并且具有大约180°F的居里点。
在其它实施例中，多条感受器纱线30的磁性材料可以包括合金30，其具有30％的Ni和70％的Fe以及大约100°F的居里点，或者合金34，其具有34％的Ni和66％的Fe以及大约400°F的居里点。但是，其它组成可以用于多条感受器纱线30的磁性材料。此外，多条感受器纱线30的热生成还可以取决于其它因素，比如每条纱线的直径和感受器线的规格。虽然这些因素可以影响在加热毯20中生成的每平方英寸的瓦特数，但是多条感受器纱线30的居里点将仍然决定加热毯20的最终温度。
而且，多条感受器纱线30可以包含两种或多种不同的磁性材料。例如，多条感受器纱线30可以包括由第一磁性材料组成的多个第一感受器纱线40和由第二磁性材料组成的多个第二感受器纱线42。多个第一感受器纱线40的第一磁性材料可以具有与多个第二感受器纱线42的第二磁性材料的居里点不同的居里点。在另一个实施例中，多条感受器纱线30中的每个可以由卷绕在一起形成单线股的两种或多种不同的磁性材料组成。通过将具有不同居里点的不同磁性材料掺入多条感受器纱线30，可以通过智能织物层26实现在较宽的温度范围内的增加的温度调节。
导体纱线28和多条感受器纱线30可以以不同模式并通过不同的过程一起交错以形成用于智能织物层26的织物或纺织品。在一个实施例中，导体纱线28可以是纬纱并且多条感受器纱线30可以是经纱。例如，导体纱线28和多条感受器纱线30可以编织在一起，比如以平纹编织44。
导体纱线28和多条感受器纱线30的其他编织模式可以包括图3中示出的斜纹编织46，或者图4中示出的缎纹编织48，但是可以使用任何类型的编织模式。在另一个实施例中，导体纱线28和多条感受器纱线30可以以图5中示出的针织模式50针织在一起。但是，也可以使用除了编织和针织之外的其他织物或纺织品生产过程以形成智能织物层26。导体纱线28与多条感受器纱线30的接近距离可以在大约千分之二十英寸(20密尔)至100密尔的包含性范围内，但是可以使用其他距离。此外，如果导体纱线28与多条感受器纱线30的接近距离大于100密尔，则增加的电流可以施加至导体纱线28从而实现热生成。
现在参考图6，并且继续参考图1-5，导体纱线28可以包括绝缘体52。例如，如果导体纱线28包括李兹线，比如在单个线股上具有氟化乙丙烯(FEP)或其他含氟聚合物绝缘的四十美国线规格(American Wire Gauge)(AWG)的125个线股，绝缘体52可以是在李兹线中的线股的束周围的另外的绝缘层。绝缘体52可以包括由尼龙、聚酯、合成纤维、天然纤维或其他材料组成的涂层。在该实施例中，绝缘体52可以是千分之十英寸(10密尔)厚，但是可以使用其他厚度。此外，应当理解，导体纱线28和绝缘体52的上述配置仅仅是实例并且可以使用其他配置。
此外，多条感受器纱线30中的每个可以包括绝缘体54。例如，如果多条感受器纱线30中的每个包括20密尔直径的合金31线，则每个绝缘体54可以围绕每条线并且包括由尼龙、聚酯、合成纤维、天然纤维或其他材料组成的涂层。在该实施例中，绝缘体54的每个可以是10密尔厚，但是可以使用其他厚度。此外，应当理解，多条感受器纱线30和绝缘体54的上述配置仅仅是实例并且可以使用其他配置。通过在导体纱线28和多条感受器纱线30上设置绝缘体52、54，加热毯20可以单独地由智能织物层26组成而不需要周围层比如图1中的第一层22和第二层24。
现在转向图7，并且继续参考图1-6，智能织物层56可以包括多条导体纱线58、60、62、64、66。多条导体纱线58、60、62、64、66中的每个可以包括并联连接至电源32的李兹线。多条感受器纱线30可以与多条导体纱线58、60、62、64、66交错以形成单个织物层。例如，导体纱线58、60、62、64、66的多个并联电路可以被并入智能织物层56从而减小驱动大尺寸加热毯20上的电流所必需的电压。虽然智能织物层56具有五条导体纱线58、60、62、64、66，但是可以使用任何数目的导体纱线或者并联电路。
一般而言，上述公开内容在与加热毯有关的不同应用中提供了许多技术效果和益处。例如，公开的加热毯可以用于医院和家里，用于在制造和修复复合结构期间的工业应用中，以及其他应用中。公开的加热毯对表面区域提供均匀的、控制的加热。更具体地，智能织物层中感受器纱线的居里点用于控制加热毯施加的区域中的温度均匀性。正在被加热的区域的所有部分可以实现相同的温度，比如感受器纱线的居里点，从而有助于阻止正在被加热的区域的某些部分的过度加热或加热不足。
此外，通过提供交错的导体纱线(一条或多条)和感受器纱线的配置作为织物层，加热毯不是必定地需要基体，或嵌入导体纱线和感受器纱线中的介质。虽然基体帮助传导热至被毯覆盖的区域，但是其可以贡献增加的重量和刚度。因而，在没有基体的情况下，智能织物层的开放编织配置可以有助于相对轻质的加热毯。此外，仅具有织物层的编织的加热毯可以提供增加的柔韧性和较低的制造成本，同时仍然提供温度均匀性。但是，在另一个实施方式中，智能织物层可以嵌入基体而不背离本公开内容的范围。此外，通过提供绝缘至导体和感受器纱线，智能织物可用于制造不需要外层的加热毯。
现在参考图8，并且继续参考图1-7，示出了根据本公开内容的另一个实施方式的用于制造加热毯20的方法70。在方框72，可以选择至少一条导体纬纱28和多条感受器经纱30。导体纬纱28被配置为接收电流并响应于电流生成磁场。多条感受器经纱30由包含居里点的磁性材料组成。多条感受器经纱30被配置为响应于由导体纬纱28生成的磁场生成热。
例如，李兹线可以被选择为绝缘或不绝缘的至少一条导体纬纱28。基于加热毯20被应用的加热需求，多条感受器经纱30的磁性材料(一种或多种)可以被选择具有期望的居里点(一个或多个)。若需要，多条感受器经纱30的每条还可以包含绝缘材料。此外，导体纬纱28和多条感受器经纱30的线的规格可以被选择以为加热毯20的具体应用提供期望的热密度、重量和柔韧性。
在方框74，多条感受器经纱30和导体纬纱28编织在一起以形成织物。例如，多条感受器经纱30和导体纬纱28可以以平纹编织44、斜纹编织46、缎纹编织48或针织模式59交错。但是，可以使用除了编织和针织之外的其他织物制造方法。
在方框76，由多条感受器经纱30和导体纬纱28编织在一起形成的织物可以夹在第一层22和第二层24之间。但是，方框76是任选的。在其他实施方式中，方法70可以不包括方框76并且加热毯20可以仅由织物组成而不包含外层22、24，织物由编织在一起的多条感受器经纱30和导体纬纱28形成。在方框708，电源32连接至导体纬纱28以形成电路，比如经由接线34。在方框80，控制器36和电压传感器38可以可操作地耦合至电源32从而为各种加热需求提供控制的功率。
应当理解，图8中的流程图仅作为实例被示出和描述以帮助公开所公开的系统和技术的特征，并且与示出的相比更多或更少的步骤可以被包含在与公开的系统的上述的不同特征对应的过程中，而不背离本公开内容的范围。
进一步，本公开内容包括根据以下条款的实施方式：
条款1.加热毯，其包括：导体纱线，其配置为接收电流并响应于电流生成磁场；和多条感受器纱线，其由包含居里点的磁性材料组成，导体纱线和多条感受器纱线交错以形成织物层。
条款2.条款1的加热毯，其中织物层夹在第一层和第二层之间。
条款3.条款2的加热毯，其中第一层和第二层中的每个由织物材料组成。
条款4.条款1的加热毯，其中导体纱线包括李兹线。
条款5.条款1的加热毯，其中导体纱线包括李兹线的多个并联电路。
条款6.条款1的加热毯，其中多条感受器纱线包括多条合金感受器线。
条款7.条款6的加热毯，其中多条合金感受器线包括至少第一合金感受器线和第二合金感受器线，第一合金感受器线具有第一居里点和第二合金感受器线具有与第一居里点不同的第二居里点。
条款8.条款1的加热毯，其中导体纱线是纬纱并且多条感受器纱线是经纱。
条款9.条款1的加热毯，其中导体纱线和多条感受器纱线编织在一起。
条款10.条款9的加热毯，其中导体纱线和多条感受器纱线以平纹编织模式编织在一起。
条款11.条款1的加热毯，其中导体纱线和多条感受器纱线针织在一起。
条款12.条款1的加热毯，其中导体纱线和多条感受器纱线中的每个包括由尼龙或聚酯中的一种组成的绝缘体。
条款13.加热毯，其包括：由织物材料组成的第一层和第二层；和夹在第一层和第二层之间的内层，内层由与多条感受器纱线编织在一起的导体纱线形成，导体纱线配置为接收电流并且响应于电流生成磁场，多条感受器纱线由包含居里点的磁性材料组成并且被配置为响应于由导体纱线生成的磁场生成热。
条款14.条款13的加热毯，其中导体纱线可以包括李兹线。
条款15.条款13的加热毯，其中多条感受器纱线包括多条合金感受器线。
条款16.条款13的加热毯，其中导体纱线和多条感受器纱线以平纹编织、斜纹编织、缎纹编织或针织模式中的一种编织在一起。
条款17.条款13的加热毯，其中织物材料可以包括棉、聚酯或其组合中的一种。
条款18.条款13的加热毯，其中多条感受器纱线和导体纱线中的每个包括绝缘体。
条款19.条款18的加热毯，其中绝缘体由尼龙或聚酯中的一种组成。
条款20.制造加热毯的方法，其包括选择多条感受器经纱和导体纬纱，导体纬纱被配置为接收电流并响应于电流生成磁场，多条感受器经纱由包含居里点的磁性材料组成；将多条感受器经纱和导体纬纱编织在一起以形成织物；和将电源连接至导体纬纱。
虽然上面的详细描述已经给出并且关于某些具体的实施方式提供，但是应当理解，本公开内容的范围应当不限于这些实施方式，而是仅出于充分公开和最佳模式目的而被提供。本公开内容的宽度和精神比具体公开的和所附权利要求书中涵盖的实施方式要宽。而且，虽然一些特征结合某些具体的实施方式进行了描述，但是这些特征不限于仅仅与同它们一起描述的实施方式一起使用，而是可以与连同可选实施方式公开的其他特征一起使用或者连同可选实施方式公开的其他特征可以分开使用。

Claims (14)

1.加热毯(20)，其包括：
导体纱线(28)，其配置为接收电流并响应于所述电流生成磁场；和
多条感受器纱线(30)，其由包含居里点的磁性材料组成，所述导体纱线(28)和所述多条感受器纱线(30)交错以形成智能织物层(56)。
2.权利要求1所述的加热毯(20)，其中所述智能织物层(56)夹在第一层和第二层之间。
3.权利要求2所述的加热毯(20)，其中所述第一层和所述第二层中的每个由织物材料组成。
4.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)包括李兹线。
5.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)包括李兹线的多个并联电路。
6.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述多条感受器纱线(30)包括多条合金感受器线。
7.权利要求6所述的加热毯(20)，其中所述多条合金感受器线包括至少第一合金感受器线和第二合金感受器线，所述第一合金感受器线具有第一居里点和所述第二合金感受器线具有与所述第一居里点不同的第二居里点。
8.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)是纬纱并且所述多条感受器纱线(30)是经纱。
9.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)和所述多条感受器纱线(30)编织在一起。
10.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)和所述多条感受器纱线(30)针织在一起。
11.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)和所述多条感受器纱线(30)中的每个包括由尼龙或聚酯中的一种组成的绝缘体。
12.权利要求1、2或3所述的加热毯(20)，其中所述导体纱线(28)和所述多条感受器纱线(30)以平纹编织(44)、斜纹编织(46)、缎纹编织(48)或针织模式(50)中的一种编织在一起。
13.权利要求3所述的加热毯(20)，其中所述织物材料包括棉、聚酯或其组合中的一种。
14.制造加热毯(20)的方法(70)，其包括：
选择(72)多条感受器纱线(30)和导体纱线(28)，所述导体纱线被配置为接收电流并响应于所述电流生成磁场，所述多条感受器纱线(30)由包含居里点的磁性材料组成；
将所述多条感受器纱线(30)和所述导体纱线(28)编织在一起以形成智能织物(26)；和
将电源连接(78)至导体纱线(28)。
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