CN102802288A - 发热线安全控制结构 - Google Patents
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Abstract
一种发热线安全控制结构，包括依序串联的开关、第一加热线、第二加热线及过流保护元件，且第一加热线及第二加热线之间设有绝缘可熔层。藉此，在正常状态下，以触发电路触发开关，即可让第一加热线及第二加热线在预定的温度内进行加热动作；但当第一、第二加热线产生异常的高温而使绝缘可熔层熔化时，由于第一、第二加热线呈短路状态，即可瞬间提高电流值，从而让过流保护元件中断电路呈断路状态，以停止继续加热。
Description
技术领域
本发明有关一种发热线安全控制结构，尤指一种在加热线产生异常高温时，能中断电源停止加热，以确保使用安全，适用于电热毯、热敷垫等发热装置使用。
背景技术
诸如热敷垫之类的发热装置在目前市面上已被广泛的使用，而让加热线在加热到使用者所设定的温度之后自动中断，则可让发热装置保持在预定的加热范围内，以提供诸如热敷之类的功能，并确保使用安全。
为了有效达到控温的效果，美国第5,861,610号专利案是以正温度系数(PositiveTemperature Coefficient，PTC)元件做为侦测线，以感测温度的变化，并同时搭配加热线以进行控温加热。上述技术在美国第6,300,597号、第6,310,322号及第6768086号专利案中已同时被揭露。而另一美国第7,180,037号专利案则是通过时间差确定器电路持续量测不同零交叉信号的相移时间后，再由控制器持续运算并输出控制信号，以控制电路的导通或断路，达到定温加热的效果。
上述各电路结构主要是通过侦测及控制器的运算，以达到控温的效果。但是，各控温的电路皆相当复杂，当其中的侦测或控制器等电路元件损坏时，常会让加热线持续的加热，而造成危险。
有鉴于此，为了改善上述缺点，使发热线安全控制结构在加热线产生异常的高温时，能有效确保使用安全，发明人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本发明的产生。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种发热线安全控制结构，通过在二条串联的加热线之间设置一绝缘可熔层，且在二条串联的加热线的两端分别连接一开关及一过流保护元件的结构，俾能在产生异常高温以熔化绝缘可熔层，并使二条加热线短路时，通过瞬间增加的电流以使过流保护元件中断电路，使中断电源停止加热，以确保使用安全。
为达上述发明的目的，本发明所设的发热线安全控制结构包括一加热线、一开关以及一过流保护元件。其中，该加热线包括第一加热线、第二加热线、介于第一加热线及第二加热线之间的绝缘可熔层及包覆于第二加热线及绝缘可熔层外周缘的披覆层。该第一加热线及第二加热线分别包括一第一端及一第二端，第一加热线的第一端耦合第二加热线的第二端。该开关的一端耦合第一加热线的第二端，开关的另一端耦合电源的一个极性，且该开关是通过触发电路的触发使呈导通或断路状态。而该过流保护元件的一端耦合第二加热线的第一端，过流保护元件的另一端耦合电源的相反极性。
藉此，当第一、第二加热线的温度过高而使绝缘可熔层熔化时，由于第一、第二加热线呈短路状态，即可让整体电阻值变小，而瞬间提高电流值，让过流保护元件中断电路呈断路状态，以停止继续加热。
实施时，该开关、第一加热线、第二加热线及过流保护元件是依序连接呈串联状态。
实施时，该过流保护元件是高分子正温热敏电阻(Polyer Positive TemperatureCoefficent，PPTC)。
与现有技术相比，本发明所述的发热线安全控制结构，在加热线产生异常高温时，能中断电源停止加热，以确保使用安全，适用于电热毯、热敷垫等发热装置使用。
为便于对本发明能有更深入的了解，兹详述于后：
附图说明
图1是本发明的发热线的立体外观图。
图2是本发明的较佳实施例的电路方块示意图。
图3是本发明的较佳实施例在短路时的电路方块示意图。
附图标记说明：发热线安全控制结构-1；发热线-2；芯材-21；第一加热线-22；第一端-221、231；第二端-222、232；第二加热线-23；绝缘可熔层-24；披覆层-25；开关-3；触发电路-4；过流保护元件-5；处理器-6；电源-9。
具体实施方式
请参阅图1、图2所示，其为本发明发热线安全控制结构1的较佳实施例，包括一发热线2、一开关3、一触发电路4以及一过流保护元件5。其中，该发热线2可供设置在电热炉、热敷垫等发热装置内，以做为加热的元件。
该发热线2包括一芯材21、一第一加热线22、一第二加热线23、一绝缘可熔层24及一披覆层25。第一加热线22卷绕于芯材21的外周缘，绝缘可熔层24是聚乙烯(PE)材质，供包覆在第一加热线22及芯材21的外周缘，实施时，绝缘可熔层24也可为其他具有绝缘性质，且可在特定高温下熔化的材质。第二加热线23卷绕于绝缘可熔层24的外周缘，以使绝缘可熔层24介于第一加热线22及第二加热线23之间，而披覆层25包覆于第二加热线23及绝缘可熔层24的外周缘。
第一加热线22及第二加热线23分别具有一电阻值，第一加热线22的电阻值等于第二加热线23的电阻值。第一加热线22及第二加热线23分别具有一第一端(221、231)及一第二端(222、232)，第一加热线22的第一端221耦合第二加热线231的第二端232。
当电源9为交流(AC)电源，开关3是硅控整流器(SCR)，所述的开关3也可为双向闸流体(TRIAC)之类的闸流体。开关3的一端耦合第一加热线22的第二端222，开关3的另一端耦合电源9的一个极性，且开关3的闸极与触发电路4连接，触发电路4受一处理器6的控制，以经由触发电路4的触发，使开关3呈导通或断路状态，并使第一加热线22及第二加热线231保持在预设的温度内。实施时，该电源也可为直流(DC)电源，开关3是金氧半场效电晶体(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。
而过流保护元件5是高分子正温热敏电阻(Polyer Positive TemperatureCoefficent，PPTC)，所述的过流保护元件5也可为陶瓷正温热敏电阻(Ceramic PTC)或其他可在过流状态下中断电路以保护电路的元件或电路。该过流保护元件5的一端耦合第二加热线23的第一端231，过流保护元件5的另一端耦合电源9的相反极性，藉以使开关3、第一加热线22、第二加热线23及过流保护元件5依序串联。
如此一来，在一般加温状态下，通过触发电路4的触发及处理器6的控制，即可使开关3导通或断路，以形成可控制第一加热线22及第二加热线23加热温度的一回路。而如图3所示，在不可预期的状态下，例如：控制器6或开关3损坏，而使得开关3持续导通时，第一加热线22及第二加热线23将会持续加热，在到达大约120℃左右的高温时，将绝缘可熔层24熔化，使第一加热线22与第二加热线23接触而呈短路状态。
此时，在固定的电压下，由于第一加热线22与第二加热线23的电阻值相等，无论是第一加热线22的第一端221与第二加热线23的第一端231接触、第一加热线22的第二端222与第二加热线23的第二端232接触，或是第一加热线22的第一端221与第二端222之间的任一位置与第二加热线23的第一端231与第二端232之间的任一位置接触时，皆会让流过第一加热线22与第二加热线23的电阻值变成原先总电阻值的1/2。
基于电流值＝电压值/电阻值的公式，在固定电压下，当总电阻值减少为原来的1/2时，电流值将会增加为原来的2倍。而当电流值瞬间提高时，通过高分子正温热敏电阻的特性，将会立即中断电路呈断路状态，以停止对第一加热线22与第二加热线23继续加热。
举例而言：过流保护元件5的过电流值设定为0.8安培(A)，第一加热线22及第二加热线23的电阻值分别为130欧姆(Ω)，在110伏特(V)的电压下，通过过流保护元件5的电流值为110/260＝0.42(A)，此时，过流保护元件5可以正常运作，让电流导通。而当第一加热线22与第二加热线23短路时，第一加热线22及第二加热线23的总电阻值即降为130欧姆(Ω)，到达过流保护元件5的电流值即瞬间提高为110/130＝0.85(A)，因0.85A超过过流保护元件5的过电流设定值0.8A，即可让过流保护元件5呈断路状态，而基于高分子正温热敏电阻的特性，当故障排除后，高分子正温热敏电阻即会恢复为低阻抗的状态，而重新让电流导通。
实施时，该第一加热线22的电阻值也可略大于或略小于第二加热线23的电阻值，但并不适合有太大的差异，其中，该二个加热线的电阻值的差异大小受限于实体过流保护元件5的过电流设定值。如此一来，当第一加热线22的电阻值与第二加热线23的电阻值差异性不大时，同样可以有效利用高分子正温热敏电阻的特性，以快速反应，确保使用安全。
因此，本发明具有以下的优点：
1、本发明可在加热线加热到达不正常的温度时，通过电流值的变化以直接停止加热线继续加热，因此，不但在时间反应上相当迅速，且可有效确保使用安全。
2、本发明可以串联电路及整体电流值的变化，以自动决定是否要保持继续加热状态，因此，不但在结构上相当简单，且可有效降低生产成本。
综上所述，依上文所揭示的内容，本发明确可达到发明的预期目的，提供一种不仅能反应迅速以有效确保使用安全，且能使元件的组成简单，以节省生产制造成本的发热线安全控制结构，极具产业上利用的价值，依法提出发明专利申请。
Claims (8)
1.一种发热线安全控制结构，其特征在于，包括：
一加热线，包括一第一加热线、一第二加热线、一介于第一加热线及第二加热线之间的绝缘可熔层及一包覆于第二加热线及绝缘可熔层外周缘的披覆层，其中，第一加热线及第二加热线分别包括一第一端及一第二端，第一加热线的第一端耦合第二加热线的第二端；
一开关，其一端耦合第一加热线的第二端，该开关的另一端耦合电源的一个极性，且该开关是通过一触发电路的触发使呈导通或断路状态；以及
一过流保护元件，其一端耦合第二加热线的第一端，该过流保护元件的另一端耦合电源的相反极性，以在第一加热线、第二加热线的温度过高而熔化绝缘可熔层，并使第一加热线、第二加热线呈短路状态时，瞬间提高电流值，以使过流保护元件中断电路呈断路状态。
2.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，该开关、第一加热线、第二加热线及过流保护元件是依序连接呈串联状态。
3.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，更包括一芯材，该第一加热线卷绕于该芯材的外周缘。
4.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，该第一加热线的电阻值等于该第二加热线的电阻值。
5.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，该电源是AC电源，该开关是闸流体。
6.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，该电源是DC电源，该开关是金氧半场效电晶体。
7.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，该过流保护元件是高分子正温热敏电阻。
8.如权利要求1所述的发热线安全控制结构，其特征在于，该绝缘可熔层是由聚乙烯构成。
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