固定功率電熱裝置制造方法
【專利摘要】一種固定功率電熱裝置，包含一個電源模塊、數個電熱元件及一個切換單元。電源模塊配合取得數種具有不同輸入電壓的電池中的任一種電池的直流電源；所述電熱元件具有可受直流電源的電能驅使產生熱能的負載；切換單元依據不同輸入電壓切換不同的負載，令加載于負載的輸出功率控制在恒定范圍；由于適用多種電池，不但令消費者方便使用，且廠商也容易控管材料/零件。
【專利說明】固定功率電熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明有關一種電熱裝置，特別是指一種配合多種輸入電壓而可維持固定輸出功率的固定功率電熱裝置。
【背景技術】
[0002]在寒冷的季節里，穿著貼身的電熱衣或電熱靴是不可或缺的御寒方式，為了方便行動，必須使用電池供電。
[0003]參閱圖1及圖2，已知一種電熱裝置主要包括一個控制盒940及一根電熱絲913。
[0004]電熱絲913自身彎折成數個彎折段以使一個預定區域內均勻受熱，亦可以管狀或塊狀電熱元件取代電熱絲913 ；電熱絲913及控制盒940之間以導線914電性連接。
[0005]控制盒940具有一個控制電路920及一個電池組930，控制電路920具有一個開關元件921及一個溫度自動控制電路922，開關元件921用以控制電流導通與否，溫度自動控制電路922可感應溫度高低而自動控制加溫；當開關元件921開啟后可使電池組930的電流流通電熱絲913,而達到御寒的功效。
[0006]但是，類似的電熱裝置只能使用單一輸入電壓規格的電池，無法使用不同輸入電壓規格的電池作為電力供應來源。
[0007]另外，已知美國第5576512號專利的熱電裝置(thermoelectric apparatus)可以應用于高低輸入電壓，具有感測電路、串聯電路及并聯電路，感測電路可檢測電壓源為低電壓(lower operating voltages)或高電壓(higher operating voltages),并借助在低電壓時控制電熱元件的并聯配置方式(parallel electrical configuration)達成全冷卻或全加熱(full cooling or heating),以及在高電壓時控制電熱元件的串聯配置方式(serial electrical configuration)達成半冷去P或半力口熱(half cooling or heating)的切換。
[0008]但是，如前述的電熱裝置的電路設計較為復雜，且無法依據不同電壓輸出固定的功率。
【發明內容】
[0009]因此，為了克服上述缺失，本發明的目的是提供一種可節省元件成本且可使用不同輸入電壓規格的電池作為電力供應來源的固定功率電熱裝置。
[0010]該固定功率電熱裝置適用于接受數種不同輸入電壓的任一種電池供電，包含一個電源模塊、多個電熱元件及一個切換單元。該電源模塊電性連接其中一種輸入電壓的電池以配合取得一個對應于該輸入電壓的直流電源；這些電熱元件電性連接該電源模塊，各該電熱元件具有一個可受該直流電源的電能驅使產生熱能的負載；該切換單元電性連接于該電源模塊及這些電熱元件之間，依據不同輸入電壓值切換各該電熱元件的接地與否，令各該電熱元件的負載的總輸出功率控制在恒定范圍。
[0011]較佳的，各該電熱元件彼此緊鄰地平行并列，或彼此緊鄰地交錯布設于同一區域內。
[0012]較佳的，該電源模塊提供一個第一電壓值或一個大于該第一電壓值的第二電壓值的直流電源；這些電熱元件包括一個第一電熱元件及一個第二電熱元件，該第一電熱元件接收該直流電源，該第二電熱元件分別連接該第一電熱元件及接地；及該切換單元是至少一個開關元件，該開關元件連接于該第一電熱元件及該第二電熱元件之間，可切換為一種使該第一電熱元件直接接地的第一模式，或一種使該第一電熱元件及該第二電熱元件串聯后接地的第二模式；當該開關元件切換為該第一模式，該第一電熱元件及該第二電熱元件并聯的一個第一阻值與該第一電壓值相配合輸出一個第一功率；當該開關元件切換為該第二模式，該第一電熱兀件及該第二電熱兀件串聯的一個第二阻值，與該第二電壓值相配合，輸出一個第二功率；藉此，使不同輸入電壓值的該第一功率及該第二功率控制在恒定范圍。
[0013]較佳的，該電源模塊提供一個第一電壓值、一個大于該第一電壓值的第二電壓值，或一個大于該第二電壓值的第三電壓值的直流電源；這些電熱元件包括一個第一電熱元件、一個第二電熱兀件及一個第三電熱兀件，該第一電熱兀件接收該直流電源，該第二電熱元件分別連接該第一電熱元件及該第三電熱元件，該第三電熱元件分別連接該第二電熱元件及接地；及該切換單元包括一個第一開關及一個第二開關；當該電源模塊提供該第一電壓值，該第一開關為通路及該第二開關為開路，使該第一電熱元件直接接地的第一阻值，與該第一電壓值相配合，輸出一個第一功率；當該電源模塊提供該第二電壓值，該第一開關為開路及該第二開關為通路，使該第一電熱元件及第二電熱元件串聯后接地的第二阻值，與該第二電壓值相配合，輸出一個第二功率；當該電源模塊提供該第三電壓值，該第一開關及該第二開關皆為開路，使該第一電熱元件、該第二電熱元件及該第三電熱元件串聯后接地的第三阻值，與該第三電壓值相配合，輸出一個第三功率；藉此，使不同輸入電壓值的該第一功率、該第二功率及該第三功率控制在恒定范圍。
[0014]本發明固定功率電熱裝置的有益效果在于:適用數種具有不同輸入電壓的電池的電源模塊提供任一種電池的直流電源；切換單元依據不同輸入電壓對應切換負載，令負載的輸出功率控制在恒定范圍，讓不同輸入電壓規格的電池可作為電力供應來源；由于適用多種電池，不但令消費者方便使用，且廠商也容易控管材料/零件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是一種現有的使用電池供電的一種電熱裝置的示意圖；
[0016]圖2是一個如圖1所示的電熱裝置的控制電路的電路圖；
[0017]圖3是本發明一個較佳實施例的的固定功率電熱裝置的系統方塊圖；
[0018]圖4是本發明的固定功率電熱裝置的開關元件為通路的系統方塊圖；
[0019]圖5是本發明的固定功率電熱裝置的開關元件為開路的系統方塊圖；
[0020]圖6是本發明的固定功率電熱裝置的各電熱元件彼此平行配置方式的示意圖；
[0021]圖7是本發明的固定功率電熱裝置的各電熱元件彼此交錯配置方式的示意圖；
[0022]圖8是本發明的固定功率電熱裝置的切換三組電熱元件接地方式使第一開關為通路及第二開關為開路的系統方塊圖；
[0023]圖9是本發明的固定功率電熱裝置的切換三組電熱元件接地方式使第一開關為開路及第二開關為通路的系統方塊圖；[0024]圖10是本發明的固定功率電熱裝置的切換三組電熱元件接地方式使第一開關及第二開關皆為開路的系統方塊圖。
【具體實施方式】
[0025]為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。首先需要說明的是，本發明并不限于下述【具體實施方式】，本領域的技術人員應該從下述實施方式所體現的精神來理解本發明，各技術術語可以基于本發明的精神實質來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構件采用相同的附圖標記表示。
[0026]參閱圖3，本發明是提供一種使用不同輸入電壓規格的電池作為電力供應來源的固定功率電熱裝置100，固定功率電熱裝置100可制作成一條電熱毯、一件電熱衣、一個電熱鞋或一條電熱褲等電熱產品，需注意的是，本發明所定義的“固定功率”是在例如誤差低于I至數瓦的范圍內，也就是意指使用者感受不致有大差異的輸出功率為“固定功率”。
[0027]固定功率電熱裝置100適用于接受數種不同輸入電壓的任一種電池供電，包含一個電源模塊1、多個電熱元件31?3η及一個切換單元2。
[0028]電源模塊I電性連接其中一種輸入電壓的電池以配合取得一個對應于該輸入電壓的直流電源，以寒帶國家為例，由于寒帶國家的消費者通常多會使用電熱保暖產品或電動工具等，如電熱靴是使用7.4V的電池，電動工具(battery power tool)又有11.1V及18V的電池，為方便說明起見，本發明設計為使用上述電池規格如7.4伏、11.1伏或18伏，當然，除了前述規格的電池，其他類似的不同電壓的電源也可應用本發明的概念，不以前述規格的電池為限制。
[0029]如此一來，消費者可以使用家中的既有電池而不需再另行購買；再者，銷售此類電熱裝置的廠商(多為寒帶運動用品商或是電動工具商)也不必準備多種規格的電池，而利于材料/零件控管。
[0030]所述電熱元件31?3n受直流電源的電能驅使產生熱能，各電熱元件31?3n電性連接電源模塊1，各電熱元件31?3n具有一個可受該直流電源的電能驅使產生熱能的負載；切換單元2電性連接于電源模塊I及這些電熱元件31?3n之間，供電給各電熱元件31?3n，配合不同電池的輸入電壓值設定對應的切換模式以切換各電熱元件31?3n的接地與否，令不同輸入電壓值的直流電源加載于所述電熱元件31?3n時，其相配合的所述電熱元件31?3n的總輸出功率皆控制在恒定范圍。
[0031]本較佳實施例中，切換單元2是依據不同輸入電壓值，以切換各該電熱元件31?3n接地與否的方式，使不同輸入電壓值的輸出功率皆控制在恒定范圍。
[0032]參閱圖4及圖5，為切換各電熱元件31?32接地與否的方式的第一例，其中，電源模塊I的正(+)端提供一個第一電壓值Vl (如圖4)或一個大于第一電壓值Vl的第二電壓值V2(如圖5)的直流電源；所述電熱兀件包括一個第一電熱兀件31及一個第二電熱兀件32，第一電熱元件31接收直流電源，第二電熱元件32分別連接第一電熱元件31及接地(電源模塊I的負(_)端)。
[0033]在本較佳實施例中的切換單元21是一個開關元件，其連接于第一電熱元件31及第二電熱元件32之間，可切換為一種使第一電熱元件31直接接地的第一模式(如圖4)，或一種使第一電熱元件31及第二電熱元件32串聯后接地的第二模式(如圖5)。[0034]參閱圖4，當電源模塊I的正(+)端提供第一電壓值Vl(如:7.4伏)，可將切換單元21切換為第一模式，使第一電熱元件31直接接地的一個第一阻值(如:7.4歐姆)與第一電壓值(7.4伏)相配合輸出一個第一功率(7.4瓦)。
[0035]參閱圖5，當電源模塊I的正⑴端提供第一電壓值Vl (如:11.1伏)，切換單元21切換為第二模式，使第一電熱元件31及第二電熱元件32串聯后接地的一個第二阻值(如:
16.6歐姆)與第二電壓值(11.1伏)相配合輸出一個第二功率(7.3瓦)，且第二功率(7.3瓦)與第一功率(7.4瓦)皆控制在恒定范圍。
[0036]較佳的，第一電熱元件31及第二電熱元件32可為電熱線、管狀或塊狀電熱元件，并布設于電熱毯、電熱衣、電熱鞋或電熱褲任一種電熱產品的織物的同一區域內。
[0037]參閱圖6，第一電熱元件31及第二電熱元件32彼此緊鄰地平行布設于該預定區域內，其配置方式是例如:第一電熱元件31自體彎折成數個彎折段以使該預定區域內均勻受熱，同樣的，第二電熱元件32自體彎折成數個彎折段以使該預定區域內均勻受熱；然而，第一電熱元件31及第二電熱元件32之間的配置為彼此緊鄰地平行布設，也就是第一電熱元件31及第二電熱元件32之間的間距d遠小于第一電熱元件31 (或第二電熱元件32)自體的彎折段的內徑，或者間距d等于0，如此一來，無論第一電熱元件31或第二電熱元件32發熱，由于位置相近，在使用者的感受上較不會因為位置不同而有所差異。
[0038]參閱圖7，第一電熱元件31及第二電熱元件32彼此緊鄰地交錯布設于預定區域內，其配置方式是例如:第一電熱元件31自體以內徑D彎折成數個彎折段以使該預定區域內均勻受熱，同樣的，第二電熱元件32自體也以內徑D彎折成數個彎折段以使該預定區域內均勻受熱；然而，第一電熱元件31及第二電熱元件32之間的配置為彼此緊鄰地交錯布設，也就是第一電熱元件31及第二電熱元件32之間的間距d遠小于內徑D或者間距d等于0，如此一來，無論第一電熱元件31或第二電熱元件32發熱，由于位置相近，在使用者的感受上較不會因為位置不同而有所差異。
[0039]需特別說明的是，圖6及圖7僅為例示而非限制，熟知本領域人士當知各電熱元件配置方式只要兩兩相鄰的間距極小，可達到類似的效果，皆屬于本發明概念所及的范疇。
[0040]請參閱圖8至圖10，為切換各第一電熱元件31、第二電熱元件32及第三電熱元件33接地與否的方式，第一電熱元件31、第二電熱元件32及第三電熱元件33可為電熱線、管狀或塊狀電熱元件，并列布設于電熱毯、電熱衣、電熱鞋或電熱褲任一種電熱產品的織物的同一區域內，亦可設計成彼此緊鄰地平行并列，或彼此緊鄰地交錯布設于同一區域內的鋪設方式。
[0041]本實施例中，第一電熱元件31的電阻值為7.4歐姆、第二電熱元件32的電阻值為
11.1歐姆，及第三電熱元件33的電阻值為27歐姆；切換單元22包括一個第一開關221及一個第二開關222,利用前述電路設計,可使不同輸入電壓值,包括一個第一電壓值Vl (如:
7.4伏)、一個大于第一電壓值Vl的第二電壓值V2(如:11.1伏)，或一個大于第二電壓值V2的第三電壓值V3(如:18伏)，設計其輸出功率皆控制在恒定范圍7.4?7.6瓦之間的原理說明如下。
[0042]參閱圖8，當電源模塊I的正⑴端提供第一電壓值Vl (如:7.4伏)，第一開關221為通路及第二開關222為開路，使第一電熱元件31直接接地的第一阻值(7.4歐姆)，與第一電壓值Vl(7.4伏)相配合，輸出一個第一功率(7.4瓦)。[0043]參閱圖9，當電源模塊I的正⑴端提供第二電壓值V2 (如:11.1伏)，第一開關221為開路及第二開關222為通路，使第一電熱元件31及第二電熱元件32串聯后接地的第二阻值(7.4+9.25=16.25歐姆)，與第二電壓值V2 (11.1伏)相配合，輸出一第二功率(7.58
) ο [0044]參閱圖10，當電源模塊I的正(+)端提供第三電壓值V3(如:18伏)，第一開關221及第二開關222皆為開路，使第一電熱元件31、第二電熱元件32及第三電熱元件33串聯后接地的第三阻值(7.4+9.25+27=43.25歐姆)，與第三電壓值V3 (18伏)相配合，輸出一個第三功率(7.49瓦)。
[0045]由前述設計，可使不同輸入電壓值Vl (如:7.4伏)、V2(如:11.1伏)及V3 (如:18伏)的輸出功率分別為7.49瓦、7.58瓦及7.49瓦，因此確實令可控制輸出功率在恒定范圍7.4~7.6瓦之間；另外，本實施例的第一電熱元件31、第二電熱元件32及第三電熱元件33可為電熱線，并可布設于電熱毯、電熱衣、電熱鞋或電熱褲等電熱產品的織物的同一區域內，讓該區域的受熱均勻。
[0046]因此，本發明的固定功率電熱裝置100的功效在于:
[0047]1.輸出功率恒定:電源模塊I可配合取得數種具有不同輸入電壓值的電池中的任一種電池的直流電源；切換單兀2供電給電熱兀件31~3n,依據不同電池的輸入電壓值設定對應的負載，令不同輸入電壓值的直流電源加載于電熱兀件31~3n時,其相配合的這些電熱元件31~3n的輸出功率皆控制在恒定范圍，讓不同輸入電壓規格的電池可作為電力供應來源而可得到恒定范圍的輸出功率。
[0048]2.適于大量生產并節省成本:適用多種電池，不但令消費者方便使用，且廠商也有利于材料/零件控管。
[0049]3.穩定度高:相較于采用微處理器的脈波控制方式容易導致發生過燙及電池易損毀的問題，本發明的輸出功率恒定，不會有過燙及電池損毀的問題。
[0050]4.發熱效率佳:只需簡單的電路元件，無需復雜的設計即可依據不同電壓輸出固定的功率，避免浪費電力在不必要的有源或無源元件，相較于復雜電路有較高的發熱效率。
[0051]5.電熱元件31~3n設計成彼此緊鄰地平行并列，或彼此緊鄰地交錯布設于同一區域內的鋪設方式，令使用者不易因為更換電池后的輸出功率有些微變化而感覺有所差
巳
[0052]綜上所述，本發明的固定功率電熱裝置100由于元件組成不復雜適于大量生產并節省成本，且輸出功率恒定，因此也不會有過燙及電池損毀的問題，故確實能達成本發明的目的。
[0053]應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1.一種固定功率電熱裝置，適用于接受數種不同輸入電壓的任一種電池供電，其特征在于:所述固定功率電熱裝置包含: 一個電源模塊，電性連接其中一種輸入電壓的電池以配合取得一個對應于該輸入電壓的直流電源； 多個電熱元件，電性連接該電源模塊，各該電熱元件具有一個可受該直流電源的電能驅使產生熱能的負載 '及 一個切換單元，電性連接于該電源模塊及這些電熱元件之間，依據不同輸入電壓值切換各該電熱元件的接地與否，令各該電熱元件的負載的總輸出功率控制在恒定范圍。
2.根據權利要求1所述的固定功率電熱裝置，其特征在于:各該電熱元件彼此緊鄰地平行并列，或彼此緊鄰地交錯布設于同一區域內。
3.根據權利要求2所述的固定功率電熱裝置，其特征在于:所述電源模塊提供一個第一電壓或一個大于該第一電壓的第二電壓的直流電源； 所述電熱兀件包括一個第一電熱兀件及一個第二電熱兀件，該第一電熱兀件接收該直流電源，該第二電熱元件分別連接該第一電熱元件及接地；及 該切換單元是至少一個開關元件，該開關元件連接于該第一電熱元件及該第二電熱元件之間，可切換為一種使該第一電熱元件直接接地的第一模式，或一種使該第一電熱元件及該第二電熱元件串聯后接地的第二模式；當該開關元件切換為該第一模式，該第一電熱元件及該第二電熱元件并聯的一個第一阻值與該第一電壓相配合輸出一個第一功率；當該開關元件切換為該第二模式，該第一電熱元件及該第二電熱元件串聯的一個第二阻值，與該第二電壓相配合，輸出一第二功率；藉此，使不同輸入電壓的該第一功率及該第二功率控制在恒定范圍。
4.根據權利要求2所述的固定功率電熱裝置，其特征在于:所述電源模塊提供一個第一電壓、一個大于該第一電壓的第二電壓，或一個大于該第二電壓的第三電壓的直流電源； 所述電熱兀件包括一個第一電熱兀件、一個第二電熱兀件及一個第三電熱兀件，該第一電熱元件接收該直流電源，該第二電熱元件分別連接該第一電熱元件及該第三電熱元件，該第三電熱元件分別連接該第二電熱元件及接地；及 該切換單元包括一個第一開關及一個第二開關；當該電源模塊提供該第一電壓，該第一開關為通路及該第二開關為開路，使該第一電熱元件直接接地的第一阻值，與該第一電壓相配合，輸出一個第一功率；當該電源模塊提供該第二電壓，該第一開關為開路及該第二開關為通路，使該第一電熱元件及第二電熱元件串聯后接地的第二阻值，與該第二電壓相配合，輸出一個第二功率；當該電源模塊提供該第三電壓，該第一開關及該第二開關皆為開路，使該第一電熱元件、該第二電熱元件及該第三電熱元件串聯后接地的第三阻值，與該第三電壓相配合，輸出一個第三功率；藉此，使不同輸入電壓的該第一功率、該第二功率及該第三功率控制在恒定范圍。
【文檔編號】H05B3/00GK103546995SQ201210239968
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優先權日:2012年7月12日
【發明者】喻孟華 申請人:喻孟華