CN110013096B - 一种手持式热气流输出装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式热气流输出装置，该输出装置包括壳体和把手，壳体内设有加热部，加热部包括加热元件和温度传感器；加热元件采用柔性碳材料制成，加热元件设置在壳体内腔的内壁上，包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层；多个温度传感器均布在加热元件内，或者输出装置的出风口内侧；把手包括智能控温装置，智能控温装置包括电路控制板和微处理器，加热元件与电路控制板相连，温度传感器通过微处理器与电路控制板相连；温度传感器实时监测加热元件的加热温度或壳体内腔的温度情况，并将温度信息传输至微处理器，微处理器通过电路控制板调节加热元件加热量。本发明无需预热、散热均匀，且风噪低，安全性能高，便于携带，并实现自助调温。

Description

一种手持式热气流输出装置

技术领域

本发明涉及一种热气流输出装置，具体涉及一种手持式热气流输出装置。

背景技术

电吹风产品为人们日常生活中的常用电器，数量庞大，使用广泛，常被用于头发护理、实验室、理疗室、工业生产、美工等多种领域，最主要的是应用于头发的干燥和定型。吹风机的结构大同小异，一般是由壳体、手柄、电动机、风叶、加热元件、挡风板、开关、电源线等组成，工作原理一般是电动机驱动转子带动风叶旋转，当风叶旋转时，空气从进风口吸入，由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出。而传统吹风机的加热元件一般是金属材料，金属电热丝加热时，会产生大量的电磁波辐射，吹头发时会直接向人的头部辐射，对人体产生伤害；另外该吹风机必须在干燥的环境下使用，且使用时间长后，还会滋生和积累很多细菌，不具备抗菌的功能。此外，金属电热丝的温度是持续上升的，吹出的风越来越热，容易造成局部灼伤。

现有技术中，为了改善金属电热丝加热原理对人体造成的辐射，会在发热元件和风筒前嘴之间设置陶瓷发热体，但陶瓷体表面的碳粉层会不断衰竭，而且还必须在干燥条件下使用，使用的安全性受环境影响较大。

发明内容

为解决现有技术中出现的上述问题，本发明提供一种手持式热气流输出装置，其无有害电磁波辐射，具有抑菌功能，安全性能高，风噪小。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种手持式热气流输出装置，所述输出装置包括壳体和把手，其特征在于，所述壳体内设有加热部，所述加热部包括加热元件和温度传感器；所述加热元件采用柔性碳材料制成，所述加热元件设置在所述壳体内腔的内壁上；所述加热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层；多个所述温度传感器均布在所述加热元件内，或者所述输出装置的出风口内侧；

所述把手包括智能控温装置，所述智能控温装置包括电路控制板和微处理器，所述加热元件与所述电路控制板相连，所述温度传感器通过所述微处理器与所述电路控制板相连；所述电路控制板外接电源；

所述温度传感器实时监测所述加热元件的加热温度或所述壳体内腔的温度情况，并将所述温度信息传输至所述微处理器，所述微处理器通过所述电路控制板调节所述加热元件加热量。

进一步地，所述柔性碳材料为在耐高温纤维上直接生长的微晶石墨或碳基柔性加热材料。

进一步地，所述加热元件横向设置在所述壳体内腔的上下侧壁上。

进一步地，所述加热元件呈环形结构纵向设置在所述壳体内腔的侧壁上。

进一步地，所述加热部还包括隔热层和散热保护层，所述隔热层固定在所述壳体内，所述散热保护层设置在所述隔热层内侧，所述散热保护层与所述隔热层之间形成隔层，所述加热元件均布在所述隔层中。

进一步地，所述隔热层选用耐高温、防火、不燃的矿物纤维材料、或者不燃、防火的无机矿物类材料制备。

进一步地，所述散热保护层选用高导热系数材料制成。

进一步地，所述加热部还包括反射层，所述隔热层通过所述反射层安装在所述壳体内。

进一步地，所述反射层选用铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料或陶瓷纤维。

进一步地，所述壳体选用耐高温的高分子复合材料制备而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的加热元件采用柔性碳材料制成，该柔性碳材料升温速率快，无需预热、散热均匀，同时，其热能辐射产生的远红外光波具有红外理疗功能，无有害电磁波辐射，可兼作身体部位理疗器械使用，该柔性材料还具有疏水、抑菌的效果，长时间使用也不会积累细菌，提高了输出装置的使用安全性。本发明通过将加热元件布置在壳体内腔的内壁上，形成无风阻的风道形式，大大降低了风噪，并提高了用户使用的舒适性。本发明通过智能控温装置预设多种吹风模式供选择，并实现自助调温。

附图说明

图1为本发明手持式热气流输出装置的结构示意图。

其中：1-壳体、2-把手、3-加热元件、4-反射层、5-隔热层、6-散热保护层、7-进风罩、8-出风罩、9-温度传感器、10-LED显示屏、11-温度旋钮、12-菜单功能单元、13-电源开关、14-电路控制板、15-固定装置、16-电动机、17-传动轴、18-风叶、19-负离子发生器、20-微处理器、21-防滑或手型纹路。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本申请文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例记载了一种手持式热气流输出装置，如图1所示，该输出装置包括壳体1和把手2，壳体1下部与把手2相连，且内腔相通。

在壳体1左右两端分别设有进风罩7和出风罩8，在壳体1内腔的侧壁上设有加热部，辐射热量，空气由进风罩7进入壳体1内腔，经加热部加热后由出风罩8吹出。壳体1选用耐高温的ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)、PPS(聚苯硫醚)、PC(聚碳酸酯)、PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)等一系列高分子复合材料制备而成。

加热部包括加热元件3、反射层4、隔热层5和散热保护层6。隔热层5通过反射层4贴附在壳体1内壁上，散热保护层6设置在隔热层5内侧(即远离壳体1内壁的一侧)，散热保护层6与隔热层5之间形成隔层，加热元件3设置在隔层中。

其中，加热元件3与把手2内的电路控制板14相连，电路控制板14控制加热元件3加热，并向壳体1内腔辐射热量。本实施例的加热元件3采用柔性碳材料制成，可贴附在壳体1内壁上，该柔性碳材料为薄壁结构，质量轻，可减小壳体1直径设计。本实施例的加热部可横向设置在壳体1内腔的上下两侧壁上，也可以一个或多个环形结构纵向设置在壳体1内腔的侧壁上，在壳体1内腔中间形成中空无阻碍的气流风道，气流通过时，无风阻影响，降低了风噪，提高了用户的使用舒适性，噪声测试数据表明，输出装置工作时，噪音最高为70.8dB，而传统的吹风机最低噪音为78dB。另外，该加热元件3不仅实现均匀的散热，还减轻了输出装置重量。该柔性碳材料可以为碳纤维加热材料(一维丝状、二维膜状)、石墨烯加热材料(包括一维石墨烯纤维/一维碳纳米管、二维石墨烯薄膜(纸)、三维石墨烯)、石墨烯纤维(一维丝状、二维膜状)等一系列碳基柔性加热材料。

反射层4用于反射壳体1内热量，阻止热量散失，可选用铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料、陶瓷纤维等一系列反射材料。

隔热层5用于阻隔壳体1内外热量交换，隔热层5可选用硅酸铝纤维棉、矿渣纤维棉、延绵、玻璃纤维棉、海泡纤维棉等一系列耐高温、或防火、不燃的矿物纤维材料，或者蛭石、膨胀珍珠岩、硅酸钙保温绝热轻体材料等一系列不燃、防火的无机矿物类材料。

散热保护层6用于保护加热元件3，选用高导热系数材料制成，如耐高温的黑色导热橡胶、黑色导热布或黑色导热涂层。

加热部还包括温度传感器9，多个温度传感器9均布在加热元件3内，或者设置在出风罩8内侧，并与把手2内的微处理器20相连，实时监测加热元件3的加热温度或壳体1内腔的温度情况，并将温度信息反馈给微处理器20。

该输出装置还配有智能控温装置，该智能控温装置包括LED显示屏10、温度旋钮11、菜单功能单元12、电源开关13、电路控制板14和微处理器20。

其中，LED显示屏10、温度旋钮11、菜单功能单元12和电源开关13设置在把手2的一侧，与把手2内部的电路控制板14分别相连。LED显示屏10用于显示输出装置的实时温度和相应的吹风模式；温度旋钮11用于选择加热温度，如可根据发质选择合适的温度，通常输出装置可实现60～300℃的可调温度；菜单功能单元12包括多种预设的吹风模式，包含但不局限于快干、慢干和常温下吹干，以满足不同条件下的需求；电源开关13用于开关输出装置电源。

电路控制板14和微处理器20设置在把手2内，微处理器20与电路控制板14相连，用于接收温度传感器9的反馈，并传送指令给电路控制板14，通过电路控制板14开关加热元件3，及时调节加热温度，进而控制壳体1内腔中的温度恒定，实现自助调温。

在输出装置把手2中，电路控制板14下端通过导线外接电源，同时电路控制板14上端通过固定装置15与电动机16相连，电动机16通过传动轴17与风叶18相连，电动机16与电路控制板14相连，电路控制板14根据吹风模式控制电动机16以相应功率驱动风叶18转动。风叶18位于进风罩7内侧，风叶18旋转后将空气带进壳体1内腔并从出风罩8吹出。

在固定装置15上还安装有负离子发生器19，负离子发生器19与电路控制板14相连，负离子发生器19顶部位于风叶18内侧，在输出装置工作时，负离子发生器19产生负离子，可以增强头发的保湿度，中和头发之间的静电，防止头发开叉。

另外，在把手2的外壁上还可固定设有防滑或手型纹路21，其构造符合人体工学设计，以增强使用时的舒适感。

本实施例的输出装置在使用时，接通电源后，首先选择合适的温度和吹风模式，然后加热元件3加热并辐射散热，加热壳体1内腔中的空气，电动机16通过传动轴17带动风叶18旋转将加热后的空气从出风罩8吹出，同时负离子发生器19工作，大量负离子混合在壳体1内腔的空气中，温度传感器9实时监测壳体1内腔或加热元件3的温度，并将温度信息反馈给微处理器20，微处理器20根据温度信息通过电路控制板14控制加热元件3加热量，以保证壳体1内腔中温度恒定在预设温度，以此完成整个工作过程。在整个过程中，由于壳体1内风道为无阻碍的气流风道，因此对风叶18传送的气流无影响，出风口风速与风叶18传送的风速基本相同。

实施例二

在一种优选实施例中，加热元件3采用本发明自制的新型加热元件，其采用在耐高温纤维上直接生长的微晶石墨获得的高性能电热材料制成。

具体而言，本发明的新型加热元件包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层。

电热材料的制备方法通常包括下述步骤：

步骤1：准备清洁的纤维材料；

步骤2：对纤维材料进行表面覆膜处理，所覆的膜层包含碳源裂解催化材料；

步骤3：将覆膜后的纤维材料置于真空反应腔中；

步骤4：向所述真空反应腔中通入保护气体和还原性气体，然后通入碳源，进行微晶石墨生长；

步骤5：在保护气体和还原性气体氛围下，对所述纤维材料进行降温，获得耐高温纤维层。

具体地，以对石英纤维布覆镍处理后生长微晶石墨为例，具体说明该制备方法，具体过程如下：

步骤1：准备清洁的石英纤维布，采用超声清洗方式将石英纤维布清洗干净；

步骤2：利用常温喷镍方法在石英纤维布表面包镍，完成对石英纤维布表面的覆膜处理，控制镍膜厚度为30μm。

步骤3：将覆镍的石英纤维放入400℃的高温管式炉中，利用无油涡旋真空泵将反应腔内压强抽至10Pa以下。

步骤4：向高温管式炉中通入保护气体和还原性气体(Ar/H₂1000/1000sccm)，气流平稳后打开乙烯气体阀门，将流量控制为1000sccm。乙烯气进入反应腔后迅速裂解成活性碳物种，大量活性碳物种吸附到石英纤维表面，在表面迁移、碰撞，从而实现微晶石墨的成核和生长。

步骤5：加热元件材料的生长过程设置为120分钟，生长结束后迅速关闭阀门，并将Ar/H₂设置为300/300sccm，开启降温过程。待反应腔内温度降至室温，关闭Ar/H₂，开仓取出样品。

性能测试结果表明：采用液化气喷火枪对制备的电热纤维进行耐热性实验，测试结果为当温度大于1200℃、持续5分钟后，纤维出现脆裂现象，具有不燃的特性，低于1200℃同样时间未出现脆裂；采用四探针测试仪对样品进行测试，测试结果为面电阻值为100Ω/sq。采用TIR 100-2发射率快速测定仪，将被测样品表面接收100℃半球形黑体辐射出的红外辐射，样品3反射的红外辐射被接收测出反射率并根据校准值得到发射率，测量结果为，远红外发射率0.96。采用德国布鲁克X射线能谱仪(QUANTAX EDS)***对样品微区成分元素种类分析，未检测出镍元素残留。经分析可知，在T＝773～1573K温度范围内，碳在镍中固溶度较高，碳源在高温条件下于镍金属表面催化裂解后形成的碳原子或碳自由基会进入到镍金属基底体相里，降温时再从镍金属体相析出到表面形成较厚的微晶石墨层。

具体而言，申请人注意到，通过采用耐高温纤维内芯、覆镍裂解催化、微晶石墨包覆生长的方式制备的加热元件，不仅能够增加材料的韧性和透气性，还提高了材料的热辐射面积，进而进一步提高热转换效率，可以实现接近100％的电热转换效率。

本发明中所提供的电热纤维可以在低压情况下实现瞬时加热。

需要说明的是，覆镍的厚度不要超过100μm，以确保后续反应过程中金属无残留，申请人发现一旦纤维中有镍催化剂残留会出现纤维易老化断裂的情况。

另外，这里提到的稀疏结构膜层指的是非磁控溅射等方式实现的强结合力膜层，并非指的膜层内一定要存在间隙。优选地，覆镍采用覆纳米镍颗粒构造。

因此，该柔性碳材料制成的加热元件3发热时，热能辐射产生的远红外光波具有红外理疗功能，无有害电磁波辐射，可兼作身体部位理疗器械使用，且该柔性碳材料具有良好的散热性，便于精准控温。另外，该柔性碳材料热电转换效率高，升温迅速，根据需加热量安装相应数量的加热元件3后，可10s内达到预设温度，无需预热，且能够实现输出装置的低压运转。同时，该柔性碳材料具有疏水、抑菌的效果，加热元件3长时间使用也不会积累细菌，安全性能高。

另外，除了喷镍之外还可以采用喷铜或者镀铜或镍的方式，优选覆铜或者覆镍的方式采用纳米铜镍颗粒直接喷涂的方式，不建议采用磁控溅射等形成致密结构的方式，会影响产品性能，申请人采用磁控溅射方式进行过实验。

具体而言，采用超声清洗方式将石英纤维布清洗干净，利用磁控溅射的方法在石英纤维表面包铜，控制铜膜厚度为50μm；将覆铜的石英纤维布放入1100℃的高温管式炉中，利用无油涡旋真空泵将反应腔内压强抽至10Pa以下，通入Ar/H₂ 1000/1000sccm，气流平稳后打开甲苯气体阀门，将流量控制为1000sccm，甲苯蒸气进入反应腔后迅速裂解成活性碳物种，大量活性碳物种吸附到石英纤维表面，在表面迁移、碰撞，从而实现微晶石墨的成核和生长。碳材料生长过程设置为120分钟，生长结束后迅速关闭甲苯阀门，并将Ar/H₂设置为300/300sccm，开启降温过程。待反应腔内温度降至室温，关闭Ar/H₂，开仓取出样品。

实验结果表明：采用液化气喷火枪对制备的电热纤维布进行耐热性实验，测试结果为当温度大于800℃时，纤维布出现脆裂现象，并且远红外发射率为0.86，明显降低。对于镍而言磁控溅射方式同样会影响性能，实验结果类似，这里不再详述。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种手持式热气流输出装置，所述输出装置包括壳体(1)和把手(2)，其特征在于，所述壳体(1)为直筒结构，其内设有加热部，所述加热部包括加热元件(3)和温度传感器(9)；所述加热元件(3)设置在所述壳体(1)内腔的内壁上；所述加热元件(3)包括耐高温纤维层和包覆在耐高温纤维层外的微晶石墨层，所述微晶石墨层通过下述方式包覆在所述纤维层外：

步骤1：准备清洁的纤维材料，所述纤维材料为耐高温纤维；

步骤2：对纤维材料进行表面常温覆膜处理，所覆的膜层包含碳源裂解催化材料，所述碳源裂解催化材料为铜、镍；

步骤3：将覆膜后的纤维材料置于真空反应腔中；

步骤4：向所述真空反应腔中通入保护气体和还原性气体，然后通入碳源，放入高温管式炉中进行微晶石墨生长；

步骤5：在保护气体和还原性气体氛围下，对所述纤维材料进行降温，获得耐高温纤维层；

多个所述温度传感器(9)均布在所述加热元件(3)内，或者所述输出装置的出风口内侧；

所述把手(2)包括智能控温装置，所述智能控温装置包括电路控制板(14)和微处理器(20)，所述加热元件(3)与所述电路控制板(14)相连，所述温度传感器(9)通过所述微处理器(20)与所述电路控制板(14)相连；所述电路控制板(14)外接电源；所述壳体(1)内还设有负离子发生器(19)，所述负离子发生器(19)与所述电路控制板(14)相连；

所述温度传感器(9)实时监测所述加热元件(3)的加热温度或所述壳体(1)内腔的温度情况，并将温度信息传输至所述微处理器(20)，所述微处理器(20)通过所述电路控制板(14)调节所述加热元件(3)加热量。

2.根据权利要求1所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述加热元件(3)横向设置在所述壳体(1)内腔的上下侧壁上。

3.根据权利要求1所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述加热元件(3)呈环形结构纵向设置在所述壳体(1)内腔的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述加热部还包括隔热层(5)和散热保护层(6)，所述隔热层(5)固定在所述壳体(1)内，所述散热保护层(6)设置在所述隔热层(5)内侧，所述散热保护层(6)与所述隔热层(5)之间形成隔层，所述加热元件(3)均布在所述隔层中。

5.根据权利要求4所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述隔热层(5)选用耐高温、防火、不燃的矿物纤维材料。

6.根据权利要求4所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述散热保护层(6)选用高导热系数材料制成。

7.根据权利要求4所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述加热部还包括反射层(4)，所述隔热层(5)通过所述反射层(4)安装在所述壳体(1)内。

8.根据权利要求7所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述反射层(4)选用铝箔、银浆反射涂料、铝银浆反射涂料或陶瓷纤维。

9.根据权利要求1所述的手持式热气流输出装置，其特征在于，所述壳体(1)选用耐高温的高分子复合材料制备而成。

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