一种智能温控保暖内衣的制作方法
一种智能温控保暖内衣的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用直流电加热的保暖衣，特别是涉及一种采用石墨烯加热膜作为加热元件的受控电加热保暖衣。
【背景技术】
[0002]出于保健或者保暖的需要，人们经常许要在身体表面的适当部位施加热敷，热源可以是蓄热的热水袋，也可以是利用化学反应产生热量的热贴等。近年来采用电池和多种类型的电加热膜结合制成的保暖内衣有出现。例如:中国专利CN201020511754设计了一种低压电热保暖内衣，所设计的保暖内衣包括衣物、导电丝、温度探头以及相互连接的锂离子电池和主控芯片，采用轻便的低压直流电源供电加热，可反复多次充电使用，升温容易，安全简便。这种电加热保暖内衣将电热和供电装置嵌入衣物中，可以控制在需要的时候打开加热和关闭，穿戴使用方便，活动自如。
[0003]现有技术中电热保暖内衣涉及的电加热原件有金属电热丝网膜、金属箔型电热膜、厚膜电热膜以及碳纤维电热膜等。由于这些电热元件的内阻偏高，一般都需要都需要加比较高的电压，比如两节或更多的3.8V锂电池串联使用，有些不便。也有的比如直接用电热丝盘绕的加热方式，发热不均匀。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种可以使用更低电压，甚至低至1.5V的干电池也可以工作的智能温控保暖内衣。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0006]一种智能温控保暖内衣，其上全部或局部设置有加热膜层，还包括温度控制模块和温度传感器，以对加热温度进行控制；电源通过温度控制模块连接于加热膜层，所述加热膜层可由一个低电压透明电热膜构成，或可由多个低电压透明电热膜通过导线串联或并联在一起构成；低电压透明电热膜通入低压直流电后产生热量。
[0007]优选地，加热膜层位于内衬层和外敷层之间。根据需要，可以在需要加热的部位将加热膜层设置于内衣内/或外，加热膜层外设外敷层，此时，内衣成为内衬层；或者，保暖内衣为内外层的双层结构，加热膜层固定设置于双层结构中，优选设置于需要加热的部位。
[0008]优选的，低电压透明电热膜根据保健或保暖需要，在内衣的特定部位设置一个或多个；
[0009]优选的，所述低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；电极由汇流条和内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；汇流条接电源的正极或负极，使得两相邻的内电极极性相反，通电时正极汇流条提供的电流由各正极内电极流入对应负极内电极最终全部汇入负极汇流条；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触；
[0010]进一步优选的，所述低电压透明电热膜可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。
[0011 ] 优选的，所述内电极中，位于电热膜边缘的内电极为单支电极，其余内电极为由多个单支电极组成的条分叉电极，所述分叉电极的单支电极间形成夹缝；
[0012]优选的，所述分叉电极可以均由两个单支电极组成，也可以分别由不同个数的单支电极组成；
[0013]优选的，所述内电极间的间距相等；
[0014]优选的，所述分叉电极的宽度相等，即每个分叉电极的单电极的宽度与其之间夹缝宽度之和是相等的；
[0015]优选的，每个分叉电极的单电极的宽度相等，且单支电极间的夹缝的宽度相等；
[0016]优选的，所述分叉电极中，单支电极间的间距为2 μπι至单支电极的宽度，宽度在此范围内，根据单支电极的线宽通过电流能力设定；
[0017]优选的，所述夹缝为直线形、折线形或者曲线形；
[0018]进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上。
[0019]优选的，所述汇流条上设有多个第一开孔，第一开孔设置的位置优选为相对电极的分叉电极所指向的位置；优选的，所述第一开孔为两头倒圆的长方形结构；进一步优选的，所述长边的长度与分叉电极的宽度相等；
[0020]优选的，所述透明导电层上位于内电极之间设有第二开孔；优选的，所述第二开孔的直径为不超过1_;优选的，所述第二开孔均匀分布于内电极形成间隔的中间，且形成与内电极平行走向的一排。
[0021]优选的，透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ΙΤΟ、FTO, AZO等；优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜浆、铝、ΙΤΟ、石墨烯等导电性能良好的材料；优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，更优选的电极材料为石墨烯；最佳电极材料为铜箔；优选地，电极被形成于透明导电层上；优选地，电极位于石墨烯层上且与石墨烯层一体形成；优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间；优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更优选地，聚合物可为:PET，PMMA,PVDF, ΡΑΝΙ，或者其组合物；优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯，最佳优选单层石墨稀;
[0022]进一步优选的，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂；优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料；优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。
[0023]优选的，所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，也可围成圆形、椭圆形或任意形状。
[0024]优选的，透明电热膜最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式:
[0025]T = kU2/d2R+t (I)
[0026]其中:
[0027]t 起始温度，单位为°〇；
[0028]T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ;
[0029]U——供电电压，单位为V，U彡12V ;
[0030]d--内电极间距，单位为cm ；
[0031]R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □;
[0032]k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。
[0033]优选的，透明电热膜的电极汇流条的设置应保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，满足如下公式(2):
[0034]η (η+1) I P ,/WR < 1/5 (2)
[0035]其中:
[0036]η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔；
[0037]P1--汇流条材料电阻率，单位为Ω.ηι;
[0038]I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ；
[0039]W一一汇流条宽度，单位为m ;
[0040]H--汇流条厚度，单位为m ；
[0041]R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。
[0042]优选的，所述电源电压为1.5V，可选用1.5V干电池作为电源。
[0043]优选的，所述一个或多个低电压透明电热膜上集成有作为温度传感器的薄膜热敏电阻，与温度控制模块电连接，以监控加热膜的温度，提供给温度控制模块以实现反馈控制。薄膜式温度传感器，实时检测加热膜的温度并反馈至控制模块，控制模块根据当前温度和温度控制目标，调整开关频率和占空比，实现所需目标温度的恒温加热控制。
[0044]优选的，温度控制模块设置了手动和无线智能遥控两种模式，可适应不同的应用条件的需要；
[0045]其中，
[0046]优选的，手动操作通过设置在控制模块上的一个或多个按键操作，提供一定的时序逻辑控制，使加热膜的供电按照预设的规律和强度进行，实现不同等级的加热；
[0047]优选的，无线智能遥控可以通过在温度控制模块外设有一个专用的遥控器，遥控器与设置在衣物内的温度控制模块通过无线方式实现单向或双向通讯，通过遥控器的按键操作，控制加热膜按照预设的控制逻辑，实施开关和加热等级操作；进一步优选的，无线智能遥控采用在温度控制模块内设置有蓝牙通讯模块，所述蓝牙通讯模块与智能手机实现数据通讯，使保暖衣加热膜的温度显示和控制通过安装在智能手机内的专用APP操作实现。可以实现定时、定温等智能化控制。
[0048]本发明通过采用特殊结构的电极、减小两内电极间的间距使得两电极间的透明导电层的电阻减小，从而可以使用低电压供电，正常可以采用日用的锂电池电压，即可达到迅速加热至90-180°C。可以将正、负两套电极分别设置于石墨烯两面，形成被石墨烯隔开的叉指电极，这样可进一步保证加热的均匀性，在同样的低电压下提高加热的温度。同时，分叉电极的设置，有在定程度上增加电热膜的加热整度和加热的均匀性。
[0049]电热 膜柔性如果不够，在变曲的曲度过大时，比如弯成球面形状时，比较困难，还会发出声间。本发明人发现，通过对内电极进行分叉电极的结构设置，有效的增加了电热膜的柔性，可以轻松自由弯曲，可形成球面结构和自由折叠，为使用带来了很大的便利。经柔性测式，以沿汇流条延伸方向分别向两面弯曲至电热膜两边相接触2min、再沿内电极延伸方向分别向两面弯曲至电热膜两边相接触2min为一次柔性测试单元，本发明低电压透明电热膜经20万次测试单元，电极和膜结构无受损现象，各性能不变。在其它条件不变的情况下，设有分叉电极结构的电热膜的柔性是未设有分叉结构的电热膜柔性的7倍以上。
[0050]同时，本发明中电热膜，由其是采用单层石墨烯薄膜作为加热元件时，具有超薄(厚度可达到250 μπι以下)、强度高、热响应快等突出优点；特别是，合理设计薄膜面积内的叉指电极分布，可以在不改变薄膜厚度的前提下获得任意所需要的电阻值，以适应不同的加热条件要求。进一步对内电极分叉设计，有效的增加了电热膜的柔性，使加热内衣穿着更加舒适、随意，放置时可以折叠，携带方便，同时增加了保暖内衣的使用寿命。
[0051]本发明通过温度控制模块与薄膜式温度传感器的设置，可实现无线摇控保暖内衣的温度，还可以通过手机控制温度，使用更加便捷和多样，更加人性化。
【附图说明】
[0052]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0053]图1是本发明实施例1的保暖衣石墨烯加热膜安装及系统电联接示意图；
[0054]图2是本发明实施例1集成了薄膜热敏电阻的低电压透明电热膜的示意图；
[0055]图3是本发明实施例1的电热膜的的剖面图；
[0056]图4是本发明实施例4的电热膜的电极分布图；
[0057]图5是本发明实施例6的电热膜的电极分布图；
[0058]图6是本发明实施例1的电热膜红外热像仪拍摄的温度分布照片；
[0059]图7是本发明实施例1的电热膜直线温度分布图，横坐标是电热膜从左到右的位置表示，纵坐标是温度；
[0060]图中，I—透明导电层，2—电极，21—汇流条，22-内电极，221-单支电极，222-夹缝，3—透明基材，4一透明覆盖层，5—第一开孔，6—低压透明电热膜，7 —电池、8-温度控制模块，9 一薄膜热敏电阻。
【具体实施方式】
[0061]首先需要指出，本发明的实施例仅仅公开几个优选的实施方式，不应该理解成对本发明实施的限制，本发明的保护范围仍以权利要求书所公开的内容为准。
[0062]在以下实施例中，虽然数值均同时满足两个公式，但对于粗汇流条细内电极的图案电极来说，只要参数满足至少任何一个公式均能实现本发明的发明目的，解决本发明要解决的技术问题。实施例中只是给出了同时满足两个公式的实施方式，但不会对本发明技术方案构成任何限制。
[0063]以下实施例中涉及到材料的电阻率都是本领域公知的，比如，铜的电阻率为
1.75 X 1(Γ8 Ω.m，银浆的电阻率为8 X 1(Γ8 Ω.m，石墨烯(单层)I X 1(Γ8 Ω.m。
[0064]实施例1:
[0065]如图1所示，一个实施例的保暖马甲，引入了如图2所示结构的低压透明电热膜6，在马甲与身体的脊椎、腰椎和腹部两侧位置各设置一片所述的低压透明电热膜6;提供加热能源和控制模块工作能源的的电池7通过触点或连接线与控制模块8电连接，电池7和控制模块8可以集成到一个盒子里，全部低压透明电热膜通过并联方式通过引线连接到控制模块8的控制电源输出接口上；在靠近控制模块8的一片低压透明电热膜上粘贴了一片薄膜热敏电阻9用以监控低压透明电热膜的实时温度。
[0066]在控制模块8上设计了一个操作按键、一个工作指示灯，并内嵌集成了方便与智能手机通讯的蓝牙4.0通讯模块。专门设计的智能手机APP可以采集显示低压透明电热膜6的当前温度，发送相关指令，通过控制电源的放电电流，使低压透明电热膜6的加热温度稳定至预设位置。
[0067]低压透明电热膜6参见图2、3所示，单层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜，I—透明导电层，2—电极，21—汇流条，22-内电极，3—透明基材，4—透明覆盖层，电极采用银浆印刷。图案形状如图2所示，内电极间距为6mm，宽1mm，银浆厚度25 μ
[0068]此种情况下，测得电热膜电阻为2.7Ω，将引线分别连接5V电源的正负极，经测试，60秒即可达到稳定状态，图6所示为使用红外热像仪拍摄的温度分布照片，图7所示为直线温度分布图，此时电热膜的平均温度可达66°C左右(室温为22°C )，符合公式T = kU2/d2R+t(k = 158)若电压为3.7V稳定后平均温度为42°C，若电压为7.4V稳定后平均温度为1030C，符合公式 T = kU2/d2R+t (k = 133)。
[0069]测试结果显示，使用我们发明的电极设计方案，使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右，而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右，要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至60V左右，这已经远远超过了人体安全电压。
[0070]实施例2:
[0071]本实施例基本同实施例1，不同之处在于，内电极和汇流条采用不同的材料。可以是透明导电材料作内电极，金属材料作汇流条；也可以是不同的金属材料分别作为内电极和汇流条；还可以是透明导电材料作汇流条，金属材料作内电极。本实施例优选金属铜箔或银浆作为汇流条的材料，至少5层的石墨烯作为内电极的材料。本实施例更优选以金属铂作为汇流条的材料和10层的石墨烯作为内电极的材料。单层石墨烯作为透明导电层的材料(方阻为250 Ω / □)。石墨稀内电极间距为5mm，长108mm，宽1mm，共32条，汇流条宽8mm，厚度 25 μ m。
[0072]此种情况下，测得电热膜电阻为1.9Ω，将引线分别连接12V电源的正负极，经测试，30S即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达243°C左右(室温为22°C )，符合公式 T = kU2/d2R+t (K = 96)。
[0073]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差1.5%，内电极上最大电压差不超过2.3%。
[0074]实施例3:
[0075]本实施例基本同实施例1，不同之处在于电极的具体设计。
[0076]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。
[0077]本实施例要求电极的设置为:内电极长108mm，共产生15个间隔，汇流条宽8mm，厚25 μπι。经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.2%。
[0078]将引线分别连接1.5V电源的正负极，经测试，75S钟即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达51°C左右(室温为22°C )。
[0079]实施例4
[0080]本实施例基本同实施例1，不同之处在于电热膜电极的具体设计。
[0081]图案形状如图4所示，双层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜(石墨烯经过掺杂，方阻为120 Ω / 口)，电极材料为铜箔(厚度为125 μ m)，内电极采用由两根电支电极组成的条型分叉结构，是对内电极采用刀模一次成型切出一条夹缝222，形成由单支电极221组成的分叉电极，优选的，夹缝宽度为单支电极的宽度，均为1mm。I—透明导电层，2-电极，21-汇流条，22-内电极，221-单支电极，222-夹缝，第一开孔_5，内电极间距为6mm，长108mm，共11条，共产生10个间隔。
[0082]此种情况下，测得电热膜电阻为2.7Ω，将引线分别连接7.5V电源的正负极，经测试，60秒即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达92.3°C左右(室温为22°C )，符合公式 T = kU2/d2R+t (k = 112)。
[0083]测试结果显示，使用我们发明的电极设计方案，使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右，而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右，要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至60V左右，这已经远远超过了人体安全电压。
[0084]实施例5:
[0085]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。本实施例在实施例4的基础上，对汇流条的宽度和作为内电极的分叉电极的条数进行了调整。具体为:内电极间距为6_，长10 8mm，共15条，共产生14个间隔，汇流条的宽度为8mm。
[0086]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.5%。
[0087]实施例6:
[0088]本实施例基本同实施例4，不同之处在于电热膜电极的具体设计。参见图4所示，双层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜(石墨烯经过掺杂，方阻为120 Ω / □)，电极材料材料铜箔(厚度为25 μ m μ m)，内电极间距为3mm，长108mm，共11条，共产生10个间隔；
[0089]测得电热膜电阻为2.5Ω，将引线分别连接3.7V锂离子电池的正负极，经测试，50S稳定后电热膜的温度可达143.8°C左右(室温为22°C )，符合公式T = kU2/d2R+t (K =96)。
[0090]实施例7:
[0091]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。本实施例在实施例6的基础上，对汇流条的宽度和作为内电极的分叉电极的条数进行了调整。具体为:最长内电极为130_，内电极间距为4mm，共产生10个间隔，汇流条宽10mm。
[0092]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差3.6%。
[0093]本发明结构的应用并不限于马甲，还可以应用于裤子，或者于护肩、下腹部等部位的需求在将衣物或保健产品设置低电压透明电热膜。
[0094]以上实施例中的内电极均可制作成相互平行的波浪状或锯齿状等其它形状，夹缝可切成波浪或其它曲线形状。
[0095]最后还应指出，任何单位和个人使用或实施本发明的技术方案都是对本发明的侵犯，任何单位和个人未经过本申请人的允许，都不能单独实施本专利。而任何单位和个人受到本发明的启发或经过简单调整而实施，也应认为是本专利的保护范围。
【主权项】
1.一种智能温控保暖内衣，其上全部或局部设置有加热膜层，其特征在于:还包括温度控制模块和温度传感器，以对加热温度进行控制；电源通过温度控制模块连接于加热膜层，所述加热膜层可由一个低电压透明电热膜构成，或可由多个低电压透明电热膜通过导线串联或并联在一起构成；低电压透明电热膜通入低压直流电后产生热量；优选地，加热膜层位于内衬层和外敷层之间。2.根据权利要求1所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:低电压透明电热膜根据保健或保暖需要，在内衣的特定部位设置一个或多个；优选的，所述低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；电极由汇流条和内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；汇流条接电源的正极或负极，使得两相邻的内电极极性相反，通电时正极汇流条提供的电流由各正极内电极流入对应负极内电极最终全部汇入负极汇流条；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触；进一步优选的，所述低电压透明电热膜可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。3.根据权利要求2所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述内电极中，位于电热膜边缘的内电极为单支电极，其余内电极为由多个单支电极组成的条形分叉电极，所述分叉电极的单支电极间形成夹缝；优选的，所述分叉电极可以均由两个单支电极组成，也可以分别由不同个数的单支电极组成；优选的，所述内电极间的间距相等；优选的，所述分叉电极的宽度相等，即每个分叉电极的单电极的宽度与其之间夹缝宽度之和是相等的；优选的，每个分叉电极的单电极的宽度相等，且单支电极间的夹缝的宽度相等；优选的，所述分叉电极中，单支电极间的间距为2 ym至单支电极的宽度，宽度在此范围内，根据单支电极的线宽通过电流能力设定；优选的，所述夹缝为直线形、折线形或者曲线形；进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上；优选的，所述汇流条上设有多个第一开孔，第一开孔设置的位置优选为相对电极的分叉电极所指向的位置；优选的，所述第一开孔为两头倒圆的长方形结构；进一步优选的，所述长边的长度与分叉电极的宽度相等；优选的，所述透明导电层上位于内电极之间设有第二开孔；优选的，所述第二开孔的直径为不超过1_;优选的，所述第二开孔均匀分布于内电极形成间隔的中间，且形成与内电极平行走向的一排。4.根据权利要求2所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ITO、FTO、AZO等；优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜浆、铝、ITO、石墨烯等导电性能良好的材料；优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，更优选的电极材料为石墨烯；最佳电极材料为铜箔；优选地，电极被形成于透明导电层上；优选地，电极位于石墨烯层上且与石墨烯层一体形成；优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间；优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更优选地，聚合物可为:PET，PMMA, PVDF, PANI，或者其组合物；优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯，最佳优选单层石墨烯； 进一步优选的，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂；优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料；优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。5.根据权利要求2所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，也可围成圆形、椭圆形或任意形状。6.根据权利要求2-5任一项所述的智能控温保暖内衣，其特征在于:透明电热膜最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式: T = kU2/d2R+t (I) 其中: t 起始温度，单位为°〇； T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ; U——供电电压，单位为V，U彡12V ； d--内电极间距，单位为cm ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □; k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。7.根据权利要求2-6任一项所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:透明电热膜的汇流条的设置应保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，满足如下公式(2):n(n+l)lp i/WHR < 1/5 (2) 其中: η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔； P 1--汇流条材料电阻率，单位为Ω.m ; I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ； W一一汇流条宽度，单位为m; H--汇流条厚度，单位为m ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。8.根据以上任一权利要求所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述电源电压为1.5V。9.根据以上任一权利要求所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述一个或多个低电压透明电热膜上集成有作为温度传感器的薄膜热敏电阻，与温度控制模块电连接，以检测电热膜的温度，提供给温度控制模块以实现反馈控制。10.根据以上任一权利要求所述的受控电加热的保暖衣，其特征是:温度控制模块设置了手动和无线智能遥控两种模式，可适应不同的应用条件的需要； 其中，优选的，手动操作通过设置在控制模块上的一个或多个按键操作，提供一定的时序逻辑控制，使加热膜的供电按照预设的规律和强度进行，实现不同等级的加热；优选的，无线智能遥控可以通过在温度控制模块外设有一个专用的遥控器，遥控器与设置在衣物内的温度控制模块通过无线方式实现单向或双向通讯，通过遥控器的按键操作，控制加热膜按照预设的控制逻辑，实施开关和加热等级操作；进一步优选的，无线智能遥控采用在温度控制模块内设置有蓝牙通讯模块，所述蓝牙通讯模块与智能手机实现数据通讯，使保暖衣加热膜的温度显示和控制通过安装在智能手机内的专用APP操作实现。
【专利摘要】本发明公开了一种智能温控保暖内衣，其上全部或局部设置有加热膜层，还包括温度控制模块和温度传感器，以对加热温度进行控制；电源通过温度控制模块连接于加热膜层，所述加热膜层可由一个低电压透明电热膜构成，或可由多个低电压透明电热膜通过导线串联或并联在一起构成；低电压透明电热膜通入低压直流电后产生热量。本发明通过温度控制模块与薄膜式温度传感器的设置，可实现无线摇控保暖内衣的温度，还可以通过手机控制温度，使用更加便捷和多样，更加人性化。
【IPC分类】A41D13/005, H05B3/03, H05B3/36
【公开号】CN104902594
【申请号】CN201510293575
【发明人】冯冠平, 朱惠忠
【申请人】冯冠平, 朱惠忠
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月1日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用直流电加热的保暖衣，特别是涉及一种采用石墨烯加热膜作为加热元件的受控电加热保暖衣。
【背景技术】
[0002]出于保健或者保暖的需要，人们经常许要在身体表面的适当部位施加热敷，热源可以是蓄热的热水袋，也可以是利用化学反应产生热量的热贴等。近年来采用电池和多种类型的电加热膜结合制成的保暖内衣有出现。例如:中国专利CN201020511754设计了一种低压电热保暖内衣，所设计的保暖内衣包括衣物、导电丝、温度探头以及相互连接的锂离子电池和主控芯片，采用轻便的低压直流电源供电加热，可反复多次充电使用，升温容易，安全简便。这种电加热保暖内衣将电热和供电装置嵌入衣物中，可以控制在需要的时候打开加热和关闭，穿戴使用方便，活动自如。
[0003]现有技术中电热保暖内衣涉及的电加热原件有金属电热丝网膜、金属箔型电热膜、厚膜电热膜以及碳纤维电热膜等。由于这些电热元件的内阻偏高，一般都需要都需要加比较高的电压，比如两节或更多的3.8V锂电池串联使用，有些不便。也有的比如直接用电热丝盘绕的加热方式，发热不均匀。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种可以使用更低电压，甚至低至1.5V的干电池也可以工作的智能温控保暖内衣。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0006]一种智能温控保暖内衣，其上全部或局部设置有加热膜层，还包括温度控制模块和温度传感器，以对加热温度进行控制；电源通过温度控制模块连接于加热膜层，所述加热膜层可由一个低电压透明电热膜构成，或可由多个低电压透明电热膜通过导线串联或并联在一起构成；低电压透明电热膜通入低压直流电后产生热量。
[0007]优选地，加热膜层位于内衬层和外敷层之间。根据需要，可以在需要加热的部位将加热膜层设置于内衣内/或外，加热膜层外设外敷层，此时，内衣成为内衬层；或者，保暖内衣为内外层的双层结构，加热膜层固定设置于双层结构中，优选设置于需要加热的部位。
[0008]优选的，低电压透明电热膜根据保健或保暖需要，在内衣的特定部位设置一个或多个；
[0009]优选的，所述低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；电极由汇流条和内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；汇流条接电源的正极或负极，使得两相邻的内电极极性相反，通电时正极汇流条提供的电流由各正极内电极流入对应负极内电极最终全部汇入负极汇流条；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触；
[0010]进一步优选的，所述低电压透明电热膜可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。
[0011 ] 优选的，所述内电极中，位于电热膜边缘的内电极为单支电极，其余内电极为由多个单支电极组成的条分叉电极，所述分叉电极的单支电极间形成夹缝；
[0012]优选的，所述分叉电极可以均由两个单支电极组成，也可以分别由不同个数的单支电极组成；
[0013]优选的，所述内电极间的间距相等；
[0014]优选的，所述分叉电极的宽度相等，即每个分叉电极的单电极的宽度与其之间夹缝宽度之和是相等的；
[0015]优选的，每个分叉电极的单电极的宽度相等，且单支电极间的夹缝的宽度相等；
[0016]优选的，所述分叉电极中，单支电极间的间距为2 μπι至单支电极的宽度，宽度在此范围内，根据单支电极的线宽通过电流能力设定；
[0017]优选的，所述夹缝为直线形、折线形或者曲线形；
[0018]进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上。
[0019]优选的，所述汇流条上设有多个第一开孔，第一开孔设置的位置优选为相对电极的分叉电极所指向的位置；优选的，所述第一开孔为两头倒圆的长方形结构；进一步优选的，所述长边的长度与分叉电极的宽度相等；
[0020]优选的，所述透明导电层上位于内电极之间设有第二开孔；优选的，所述第二开孔的直径为不超过1_;优选的，所述第二开孔均匀分布于内电极形成间隔的中间，且形成与内电极平行走向的一排。
[0021]优选的，透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ΙΤΟ、FTO, AZO等；优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜浆、铝、ΙΤΟ、石墨烯等导电性能良好的材料；优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，更优选的电极材料为石墨烯；最佳电极材料为铜箔；优选地，电极被形成于透明导电层上；优选地，电极位于石墨烯层上且与石墨烯层一体形成；优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间；优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更优选地，聚合物可为:PET，PMMA,PVDF, ΡΑΝΙ，或者其组合物；优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯，最佳优选单层石墨稀;
[0022]进一步优选的，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂；优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料；优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。
[0023]优选的，所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，也可围成圆形、椭圆形或任意形状。
[0024]优选的，透明电热膜最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式:
[0025]T = kU2/d2R+t (I)
[0026]其中:
[0027]t 起始温度，单位为°〇；
[0028]T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ;
[0029]U——供电电压，单位为V，U彡12V ;
[0030]d--内电极间距，单位为cm ；
[0031]R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □;
[0032]k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。
[0033]优选的，透明电热膜的电极汇流条的设置应保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，满足如下公式(2):
[0034]η (η+1) I P ,/WR < 1/5 (2)
[0035]其中:
[0036]η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔；
[0037]P1--汇流条材料电阻率，单位为Ω.ηι;
[0038]I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ；
[0039]W一一汇流条宽度，单位为m ;
[0040]H--汇流条厚度，单位为m ；
[0041]R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。
[0042]优选的，所述电源电压为1.5V，可选用1.5V干电池作为电源。
[0043]优选的，所述一个或多个低电压透明电热膜上集成有作为温度传感器的薄膜热敏电阻，与温度控制模块电连接，以监控加热膜的温度，提供给温度控制模块以实现反馈控制。薄膜式温度传感器，实时检测加热膜的温度并反馈至控制模块，控制模块根据当前温度和温度控制目标，调整开关频率和占空比，实现所需目标温度的恒温加热控制。
[0044]优选的，温度控制模块设置了手动和无线智能遥控两种模式，可适应不同的应用条件的需要；
[0045]其中，
[0046]优选的，手动操作通过设置在控制模块上的一个或多个按键操作，提供一定的时序逻辑控制，使加热膜的供电按照预设的规律和强度进行，实现不同等级的加热；
[0047]优选的，无线智能遥控可以通过在温度控制模块外设有一个专用的遥控器，遥控器与设置在衣物内的温度控制模块通过无线方式实现单向或双向通讯，通过遥控器的按键操作，控制加热膜按照预设的控制逻辑，实施开关和加热等级操作；进一步优选的，无线智能遥控采用在温度控制模块内设置有蓝牙通讯模块，所述蓝牙通讯模块与智能手机实现数据通讯，使保暖衣加热膜的温度显示和控制通过安装在智能手机内的专用APP操作实现。可以实现定时、定温等智能化控制。
[0048]本发明通过采用特殊结构的电极、减小两内电极间的间距使得两电极间的透明导电层的电阻减小，从而可以使用低电压供电，正常可以采用日用的锂电池电压，即可达到迅速加热至90-180°C。可以将正、负两套电极分别设置于石墨烯两面，形成被石墨烯隔开的叉指电极，这样可进一步保证加热的均匀性，在同样的低电压下提高加热的温度。同时，分叉电极的设置，有在定程度上增加电热膜的加热整度和加热的均匀性。
[0049]电热 膜柔性如果不够，在变曲的曲度过大时，比如弯成球面形状时，比较困难，还会发出声间。本发明人发现，通过对内电极进行分叉电极的结构设置，有效的增加了电热膜的柔性，可以轻松自由弯曲，可形成球面结构和自由折叠，为使用带来了很大的便利。经柔性测式，以沿汇流条延伸方向分别向两面弯曲至电热膜两边相接触2min、再沿内电极延伸方向分别向两面弯曲至电热膜两边相接触2min为一次柔性测试单元，本发明低电压透明电热膜经20万次测试单元，电极和膜结构无受损现象，各性能不变。在其它条件不变的情况下，设有分叉电极结构的电热膜的柔性是未设有分叉结构的电热膜柔性的7倍以上。
[0050]同时，本发明中电热膜，由其是采用单层石墨烯薄膜作为加热元件时，具有超薄(厚度可达到250 μπι以下)、强度高、热响应快等突出优点；特别是，合理设计薄膜面积内的叉指电极分布，可以在不改变薄膜厚度的前提下获得任意所需要的电阻值，以适应不同的加热条件要求。进一步对内电极分叉设计，有效的增加了电热膜的柔性，使加热内衣穿着更加舒适、随意，放置时可以折叠，携带方便，同时增加了保暖内衣的使用寿命。
[0051]本发明通过温度控制模块与薄膜式温度传感器的设置，可实现无线摇控保暖内衣的温度，还可以通过手机控制温度，使用更加便捷和多样，更加人性化。
【附图说明】
[0052]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0053]图1是本发明实施例1的保暖衣石墨烯加热膜安装及系统电联接示意图；
[0054]图2是本发明实施例1集成了薄膜热敏电阻的低电压透明电热膜的示意图；
[0055]图3是本发明实施例1的电热膜的的剖面图；
[0056]图4是本发明实施例4的电热膜的电极分布图；
[0057]图5是本发明实施例6的电热膜的电极分布图；
[0058]图6是本发明实施例1的电热膜红外热像仪拍摄的温度分布照片；
[0059]图7是本发明实施例1的电热膜直线温度分布图，横坐标是电热膜从左到右的位置表示，纵坐标是温度；
[0060]图中，I—透明导电层，2—电极，21—汇流条，22-内电极，221-单支电极，222-夹缝，3—透明基材，4一透明覆盖层，5—第一开孔，6—低压透明电热膜，7 —电池、8-温度控制模块，9 一薄膜热敏电阻。
【具体实施方式】
[0061]首先需要指出，本发明的实施例仅仅公开几个优选的实施方式，不应该理解成对本发明实施的限制，本发明的保护范围仍以权利要求书所公开的内容为准。
[0062]在以下实施例中，虽然数值均同时满足两个公式，但对于粗汇流条细内电极的图案电极来说，只要参数满足至少任何一个公式均能实现本发明的发明目的，解决本发明要解决的技术问题。实施例中只是给出了同时满足两个公式的实施方式，但不会对本发明技术方案构成任何限制。
[0063]以下实施例中涉及到材料的电阻率都是本领域公知的，比如，铜的电阻率为
1.75 X 1(Γ8 Ω.m，银浆的电阻率为8 X 1(Γ8 Ω.m，石墨烯(单层)I X 1(Γ8 Ω.m。
[0064]实施例1:
[0065]如图1所示，一个实施例的保暖马甲，引入了如图2所示结构的低压透明电热膜6，在马甲与身体的脊椎、腰椎和腹部两侧位置各设置一片所述的低压透明电热膜6;提供加热能源和控制模块工作能源的的电池7通过触点或连接线与控制模块8电连接，电池7和控制模块8可以集成到一个盒子里，全部低压透明电热膜通过并联方式通过引线连接到控制模块8的控制电源输出接口上；在靠近控制模块8的一片低压透明电热膜上粘贴了一片薄膜热敏电阻9用以监控低压透明电热膜的实时温度。
[0066]在控制模块8上设计了一个操作按键、一个工作指示灯，并内嵌集成了方便与智能手机通讯的蓝牙4.0通讯模块。专门设计的智能手机APP可以采集显示低压透明电热膜6的当前温度，发送相关指令，通过控制电源的放电电流，使低压透明电热膜6的加热温度稳定至预设位置。
[0067]低压透明电热膜6参见图2、3所示，单层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜，I—透明导电层，2—电极，21—汇流条，22-内电极，3—透明基材，4—透明覆盖层，电极采用银浆印刷。图案形状如图2所示，内电极间距为6mm，宽1mm，银浆厚度25 μ
[0068]此种情况下，测得电热膜电阻为2.7Ω，将引线分别连接5V电源的正负极，经测试，60秒即可达到稳定状态，图6所示为使用红外热像仪拍摄的温度分布照片，图7所示为直线温度分布图，此时电热膜的平均温度可达66°C左右(室温为22°C )，符合公式T = kU2/d2R+t(k = 158)若电压为3.7V稳定后平均温度为42°C，若电压为7.4V稳定后平均温度为1030C，符合公式 T = kU2/d2R+t (k = 133)。
[0069]测试结果显示，使用我们发明的电极设计方案，使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右，而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右，要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至60V左右，这已经远远超过了人体安全电压。
[0070]实施例2:
[0071]本实施例基本同实施例1，不同之处在于，内电极和汇流条采用不同的材料。可以是透明导电材料作内电极，金属材料作汇流条；也可以是不同的金属材料分别作为内电极和汇流条；还可以是透明导电材料作汇流条，金属材料作内电极。本实施例优选金属铜箔或银浆作为汇流条的材料，至少5层的石墨烯作为内电极的材料。本实施例更优选以金属铂作为汇流条的材料和10层的石墨烯作为内电极的材料。单层石墨烯作为透明导电层的材料(方阻为250 Ω / □)。石墨稀内电极间距为5mm，长108mm，宽1mm，共32条，汇流条宽8mm，厚度 25 μ m。
[0072]此种情况下，测得电热膜电阻为1.9Ω，将引线分别连接12V电源的正负极，经测试，30S即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达243°C左右(室温为22°C )，符合公式 T = kU2/d2R+t (K = 96)。
[0073]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差1.5%，内电极上最大电压差不超过2.3%。
[0074]实施例3:
[0075]本实施例基本同实施例1，不同之处在于电极的具体设计。
[0076]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。
[0077]本实施例要求电极的设置为:内电极长108mm，共产生15个间隔，汇流条宽8mm，厚25 μπι。经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.2%。
[0078]将引线分别连接1.5V电源的正负极，经测试，75S钟即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达51°C左右(室温为22°C )。
[0079]实施例4
[0080]本实施例基本同实施例1，不同之处在于电热膜电极的具体设计。
[0081]图案形状如图4所示，双层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜(石墨烯经过掺杂，方阻为120 Ω / 口)，电极材料为铜箔(厚度为125 μ m)，内电极采用由两根电支电极组成的条型分叉结构，是对内电极采用刀模一次成型切出一条夹缝222，形成由单支电极221组成的分叉电极，优选的，夹缝宽度为单支电极的宽度，均为1mm。I—透明导电层，2-电极，21-汇流条，22-内电极，221-单支电极，222-夹缝，第一开孔_5，内电极间距为6mm，长108mm，共11条，共产生10个间隔。
[0082]此种情况下，测得电热膜电阻为2.7Ω，将引线分别连接7.5V电源的正负极，经测试，60秒即可达到稳定状态，此时电热膜的平均温度可达92.3°C左右(室温为22°C )，符合公式 T = kU2/d2R+t (k = 112)。
[0083]测试结果显示，使用我们发明的电极设计方案，使用3.7V电压供电时加热膜的平均加热功率为1300w/m2左右，而电压为3.7V时使用传统的无内电极的电热膜平均加热功率为5w/m2左右，要达到与我们新设计的电热膜相同的加热效果使用电压需提高至60V左右，这已经远远超过了人体安全电压。
[0084]实施例5:
[0085]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。本实施例在实施例4的基础上，对汇流条的宽度和作为内电极的分叉电极的条数进行了调整。具体为:内电极间距为6_，长10 8mm，共15条，共产生14个间隔，汇流条的宽度为8mm。
[0086]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差0.5%。
[0087]实施例6:
[0088]本实施例基本同实施例4，不同之处在于电热膜电极的具体设计。参见图4所示，双层石墨烯作为加热构件的低电压透明电热膜(石墨烯经过掺杂，方阻为120 Ω / □)，电极材料材料铜箔(厚度为25 μ m μ m)，内电极间距为3mm，长108mm，共11条，共产生10个间隔；
[0089]测得电热膜电阻为2.5Ω，将引线分别连接3.7V锂离子电池的正负极，经测试，50S稳定后电热膜的温度可达143.8°C左右(室温为22°C )，符合公式T = kU2/d2R+t (K =96)。
[0090]实施例7:
[0091]为了保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，本实施例在制作时，对内电极产生的间隔数n、内电极最长长度1，汇流条的宽度W、汇流条的厚度H进行测算后精确处理，使其符合上述公式(2)。本实施例在实施例6的基础上，对汇流条的宽度和作为内电极的分叉电极的条数进行了调整。具体为:最长内电极为130_，内电极间距为4mm，共产生10个间隔，汇流条宽10mm。
[0092]经测试，汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差3.6%。
[0093]本发明结构的应用并不限于马甲，还可以应用于裤子，或者于护肩、下腹部等部位的需求在将衣物或保健产品设置低电压透明电热膜。
[0094]以上实施例中的内电极均可制作成相互平行的波浪状或锯齿状等其它形状，夹缝可切成波浪或其它曲线形状。
[0095]最后还应指出，任何单位和个人使用或实施本发明的技术方案都是对本发明的侵犯，任何单位和个人未经过本申请人的允许，都不能单独实施本专利。而任何单位和个人受到本发明的启发或经过简单调整而实施，也应认为是本专利的保护范围。
【主权项】
1.一种智能温控保暖内衣，其上全部或局部设置有加热膜层，其特征在于:还包括温度控制模块和温度传感器，以对加热温度进行控制；电源通过温度控制模块连接于加热膜层，所述加热膜层可由一个低电压透明电热膜构成，或可由多个低电压透明电热膜通过导线串联或并联在一起构成；低电压透明电热膜通入低压直流电后产生热量；优选地，加热膜层位于内衬层和外敷层之间。2.根据权利要求1所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:低电压透明电热膜根据保健或保暖需要，在内衣的特定部位设置一个或多个；优选的，所述低电压透明电热膜，包括透明基材、透明导电层、电极；电极由汇流条和内电极构成，内电极由汇流条相向延伸形成叉指电极；汇流条接电源的正极或负极，使得两相邻的内电极极性相反，通电时正极汇流条提供的电流由各正极内电极流入对应负极内电极最终全部汇入负极汇流条；电极位于透明导电层上且与透明导电层电接触；进一步优选的，所述低电压透明电热膜可以在透明导电层两面分别设置正、负两套电极，这两套电极的内电极错开一定距离，即正、负叉指电极分别置于透明导电层两侧，形成被透明导电层隔开的叉指电极，保证电流均匀通过透明导电层，这样可进一步保证加热的均匀性。3.根据权利要求2所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述内电极中，位于电热膜边缘的内电极为单支电极，其余内电极为由多个单支电极组成的条形分叉电极，所述分叉电极的单支电极间形成夹缝；优选的，所述分叉电极可以均由两个单支电极组成，也可以分别由不同个数的单支电极组成；优选的，所述内电极间的间距相等；优选的，所述分叉电极的宽度相等，即每个分叉电极的单电极的宽度与其之间夹缝宽度之和是相等的；优选的，每个分叉电极的单电极的宽度相等，且单支电极间的夹缝的宽度相等；优选的，所述分叉电极中，单支电极间的间距为2 ym至单支电极的宽度，宽度在此范围内，根据单支电极的线宽通过电流能力设定；优选的，所述夹缝为直线形、折线形或者曲线形；进一步优选的，所述分叉电极均由两个单支电极组成，均匀分布于汇流条上；优选的，所述汇流条上设有多个第一开孔，第一开孔设置的位置优选为相对电极的分叉电极所指向的位置；优选的，所述第一开孔为两头倒圆的长方形结构；进一步优选的，所述长边的长度与分叉电极的宽度相等；优选的，所述透明导电层上位于内电极之间设有第二开孔；优选的，所述第二开孔的直径为不超过1_;优选的，所述第二开孔均匀分布于内电极形成间隔的中间，且形成与内电极平行走向的一排。4.根据权利要求2所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:透明导电层的材料包含但不限于石墨烯、碳纳米管、ITO、FTO、AZO等；优选地，电极材料包含但不限于银、银浆、铜、铜浆、铝、ITO、石墨烯等导电性能良好的材料；优选地，电极可由透明导电材料制成，其中，更优选的电极材料为石墨烯；最佳电极材料为铜箔；优选地，电极被形成于透明导电层上；优选地，电极位于石墨烯层上且与石墨烯层一体形成；优选地，电极可形成于透明基材与透明导电层之间；优选地，透明基材可为玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更优选地，聚合物可为:PET，PMMA, PVDF, PANI，或者其组合物；优选地，所述透明导电层为单层或多层石墨烯，最佳优选单层石墨烯； 进一步优选的，石墨烯层可使用掺杂剂；更优选地，掺杂剂可为无机/有机掺杂剂；优选地，可在电极和石墨烯层上覆盖保护层；更优选地，保护层可采用柔性透明材料；优选地，透明覆盖层的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。5.根据权利要求2所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述内电极为直线形、波浪形或锯齿形，所述汇流条和内电极组成的图案形状根据电热膜的形状和应用需求，可呈直线形、曲线形，也可围成圆形、椭圆形或任意形状。6.根据权利要求2-5任一项所述的智能控温保暖内衣，其特征在于:透明电热膜最终升温温度、起始温度、供电电压、两内电极间距和透明导电层的方块电阻符合如下公式: T = kU2/d2R+t (I) 其中: t 起始温度，单位为°〇； T一一电热膜升温所至最终升温温度，单位为。C ; U——供电电压，单位为V，U彡12V ； d--内电极间距，单位为cm ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω / □; k一一常数，取值范围为10-200，k取值范围根据电热膜与空气之间的传导系数会有不同，与电热膜与空气之间的传导系数成反比。7.根据权利要求2-6任一项所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:透明电热膜的汇流条的设置应保证内电极设置在汇流条的不同位置最高电压和最低电压相差不超过10%，满足如下公式(2):n(n+l)lp i/WHR < 1/5 (2) 其中: η——内电极使汇流条围成的面积内共产生了 η个间隔； P 1--汇流条材料电阻率，单位为Ω.m ; I——内电极每根长度，长度不等时按其中最长内电极计算，单位为m ； W一一汇流条宽度，单位为m; H--汇流条厚度，单位为m ； R——透明导电层方块电阻，单位为Ω/口。8.根据以上任一权利要求所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述电源电压为1.5V。9.根据以上任一权利要求所述的智能温控保暖内衣，其特征在于:所述一个或多个低电压透明电热膜上集成有作为温度传感器的薄膜热敏电阻，与温度控制模块电连接，以检测电热膜的温度，提供给温度控制模块以实现反馈控制。10.根据以上任一权利要求所述的受控电加热的保暖衣，其特征是:温度控制模块设置了手动和无线智能遥控两种模式，可适应不同的应用条件的需要； 其中，优选的，手动操作通过设置在控制模块上的一个或多个按键操作，提供一定的时序逻辑控制，使加热膜的供电按照预设的规律和强度进行，实现不同等级的加热；优选的，无线智能遥控可以通过在温度控制模块外设有一个专用的遥控器，遥控器与设置在衣物内的温度控制模块通过无线方式实现单向或双向通讯，通过遥控器的按键操作，控制加热膜按照预设的控制逻辑，实施开关和加热等级操作；进一步优选的，无线智能遥控采用在温度控制模块内设置有蓝牙通讯模块，所述蓝牙通讯模块与智能手机实现数据通讯，使保暖衣加热膜的温度显示和控制通过安装在智能手机内的专用APP操作实现。
【专利摘要】本发明公开了一种智能温控保暖内衣，其上全部或局部设置有加热膜层，还包括温度控制模块和温度传感器，以对加热温度进行控制；电源通过温度控制模块连接于加热膜层，所述加热膜层可由一个低电压透明电热膜构成，或可由多个低电压透明电热膜通过导线串联或并联在一起构成；低电压透明电热膜通入低压直流电后产生热量。本发明通过温度控制模块与薄膜式温度传感器的设置，可实现无线摇控保暖内衣的温度，还可以通过手机控制温度，使用更加便捷和多样，更加人性化。
【IPC分类】A41D13/005, H05B3/03, H05B3/36
【公开号】CN104902594
【申请号】CN201510293575
【发明人】冯冠平, 朱惠忠
【申请人】冯冠平, 朱惠忠
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月1日
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