CN204176727U - 一种可变色的红外感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述加热装置包括感温变色层(11)、碳纤维加热层(12)、温度控制器(13)及红外感应开关(14)，其中，所述碳纤维加热层(12)包括热反射层(33)、设置在所述热反射层上的碳纤维电轨层(32)和设置在所述碳纤维发热体上的保温层(31)，所述感温变色层(11)设置在所述保温层(31)上，所述感温变色层包括基层、感温变色涂料。所述温度控制器(13)与所述红外感应开关(14)通过导线连接至碳纤维加热层(12)。本实用新型可以根据红外感应开关(14)感应生物体的存在后自启动碳纤维加热***，加热到温度控制器(13)设定到的温度，感温变色层(11)根据温度的不同变换成不同颜色和/或图案，从而使得家居装饰更加美观，更智能化，安全性能好。

Description

一种可变色的红外感应加热装置

技术领域

本发明涉及碳纤维远红外加热领域，尤其涉及一种可变色的红外感应加热装置。

背景技术

碳纤维作为一种发热材料，具有升温迅速、热滞后性小、发热均匀、热辐射传递距离远、热交换速度快等特点，这些优异的特点使得碳纤维在加热领域得到广泛的发展。碳纤维发热电缆75％以上的热能以远红外方式，且波长为7～14μm，当两段波长相等相互作用时就会产生共振现象。而人体是生物体，人体70％-80％以上是由水分子组成，在共振作用下，首先激活了水分子的振动，而产生一系列生理上的反应，可促进人体皮肤和皮下组织中的细胞温度上升，使人体由内至外产生热传递，促进和改善了人体的血液循环，有利于消除人体疲劳和肌体机能恢复，增强新陈代谢，提高人体免疫功能。另外，碳纤维发热电缆因采用并联电路使得每一根发热线的电流不大于0.8A，且电磁辐射小，相比金属电缆有很大的安全性。

现有的家庭装饰材料中碳纤维多应用于电暖地板、电暖壁画，中国专利CN2020002191发明了一种壁画式采暖设备，发热体为碳纤维纸，采暖的同时又起到美化环境、保健的作用，但是上述壁画的图案是固定不能变换的，不能根据个人的喜好而改变。

此外，目前市售的电暖器普遍存在下列问题：必须借助额外的指示灯来告知电暖器的启闭状态，但是使用者无法直观获知加热设备的当前温度，因此使用者也不能预先主动介入干预加热。

发明内容

针对以上问题，本发明解决的问题是提供一种采用碳纤维加热并随加热温度变换不同颜色或图案或及其结合的红外感应加热装置，该加热装置可以应用在卧室或者客厅，特别是在冬季，当室内温度较低时，人进入客厅或者卧室，该加热装置根据与之连接的红外感应开关感应人体存在后，自动启动加热***，与加热***相连接的温度控制器将控制加热***加热到设定的舒适温度，并且变色涂料随着温度感温变色使客厅或者卧室变换成不同颜色和/或图案。满足人们对于采暖、美观、舒适等多方面的追求。具体方案如下：

一种可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述加热装置包括感温变色层、碳纤维加热层及红外感应开关，所述加热装置通过所述红外感应开关来感知外界生物体所产生的红外线，用以促使所述碳纤维加热层通电加热，进而使得设置在所述碳纤维加热层上的所述感温变色层在所述碳纤维加热层的加热作用下随温度产生颜色和/或图案变化，以便使用者根据颜色、图案及其结合的相应变化来直观地调节所述碳纤维加热层的加热功率。

根据一个优选实施方式，所述红外感应加热装置还具有与所述红外感应开关和所述碳纤维加热层保持有线/无线连接的温度控制器，所述温度控制器用于测量所述碳纤维加热层的温度，用以手动或自动地调节所述加热装置的加热功率。

根据一个优选实施方式，所述碳纤维加热层包括热反射层、设置在所述热反射层上的碳纤维热轨层和设置在所述碳纤维热轨层上的保温层，其中，所述碳纤维热轨层包括碳纤维加热电缆,并且所述碳纤维加热电缆与所述温度控制器通过导线电连接，

所述感温变色层设置在所述保温层上，所述感温变色层包括基层、涂料层以及设置在所述涂料层上的透明装饰层，并且所述涂料层包括基料、变色颜料、溶剂及助剂。

根据一个优选实施方式，所述变色颜料为感温微胶囊粉，其中，所述微胶囊粉的粒径为3～10μm，所述微胶囊粉内部为变色物质，所述微胶囊粉的外部为一层厚0.2～0.5μm既不能溶解也不会融化的透明外壳，并且所述变色物质是由电子转移型有机化合物体系制备的。

根据一个优选实施方式，所述变色颜料为热消色型变色颜料，所述变色颜料的变色温度区间为18～50℃。

根据一个优选实施方式，所述变色颜料包括变色粉和普通涂料用颜料，所述普通涂料用颜料为酞菁颜料、杂环颜料、钛白、碳黑、氧化铁颜料、镉系颜料、铬系颜料、珠光颜料中的一种或两种以上。

根据一个优选实施方式，所述基层上设置多个隔片，并且所述隔片在所述基层上呈网格排列，所述网格为平行矩形格或菱形格或呈45°平行排列或在所述基层中央呈同心圆排列。

根据一个优选实施方式，在多个网格中分别涂覆有感温温度彼此各异的变色涂料，所述感温温度彼此各异的变色涂料随加热温度及周围环境温度的不同而变换颜色，便于使用者根据颜色直观判断所述红外感应加热装置的温度。

根据一个优选实施方式，所述温度控制器设置有温度传感器，所述温度传感器用于实时探测所述碳纤维加热电缆的温度。

根据一个优选实施方式，所述碳纤维热轨层与所述感温变色层之间设置有隔板层,所述碳纤维热轨层靠近所述隔板层的表面开有凹槽，所述碳纤维加热电缆安装在所述凹槽内，其中，所述凹槽的宽度为3～6mm，所述凹槽的深度为3～6mm，所述凹槽之间的间隔为60～80mm，所述碳纤维加热电缆的直径为2.5～5.5mm，所述碳纤维加热电缆被绝缘保护层包覆，所述绝缘保护层由厚度为0.3～1mm的聚合物构成，并且所述碳纤维加热电缆的两端连接有导电电极，所述电极通过导线连接所述温度控制器。

本发明是将碳纤维加热与感温变色涂料结合制成利用红外感应控制的加热装置，特别适用于冬季室内气温较低的环境，当人进入房间，红外感应开关感应到人的存在，启动碳纤维加热***加热到设定的温度，感温变色涂料根据温度的改变变换成人们喜爱的颜色和/或图案，达到美观和实用的双重效果，同时也能降低能耗。而且使用者还可以根据感温变色层的颜色、图案及其结合的变化通过调节温度控制器控制加热装置达到所需的温度，使得人们仅根据加热装置的颜色、图案、及其结合的变化大致判断当前加热装置的温度，使用方便，而且十分智能化。

附图说明

图1为根据本发明一个优选实施方式的可变色的红外感应加热装置的主视图；

图2为根据本发明一个优选实施方式的可变色的红外感应加热装置的感温变色层的结构示意图；

图3为根据本发明一个优选实施方式的可变色的红外感应加热装置的碳纤维加热层的结构示意图；

图4为根据本发明一个优选实施方式的可变色的红外感应加热装置的涂料层俯视图结构；和

图5为根据本发明一个优选实施方式的可变色的红外感应加热装置的涂料层一个优选实施例的示意图。

附图标记列表

11：感温变色层      12：碳纤维加热层     13：温度控制器

14：红外感应开关    15：隔板层           21：基层

22：涂料层          23：透明装饰层       24：隔片

31：热反射层        32：碳纤维热轨层     33：保温层

34：凹槽

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

图1示出了一种可变色的红外感应加热装置10，其包括：感温变色层11，碳纤维加热层12和红外感应开关14。加热装置10通过红外感应开关14感应外界生物体所产生的红外线促使碳纤维加热层12通电加热。基于红外线技术的红外感应开关14在当生物体尤其是人进入感应范围时，红外感应开关14中的传感器探测到人体红外光谱的变化，会自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通；人离开后，延时自动关闭负载。这种自动红外智能开关装置能够减少手动开关带来的不便，节约电能的同时方便快捷。

红外感应开关14也可以称为热释电红外感应开关，其工作原理如下：自然界的任何物体，只要温度高于绝对零度(-273℃)，总是不断向外发出红外辐射，物体的温度越高，它所发射的红外辐射峰值波长越小，发出红外辐射的能量越大。当人进入感应范围时，热释电红外传感器探测到人体红外光谱的变化，自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通；人离开后，延时自动关闭负载。红外感应开关的主要器件为热释电红外传感器，人体有一定的体温，通常在36～37度，所以会发出特定波长的红外线，人体发射的9.5um红外线通过菲涅尔镜片增强聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电红外传感器，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。为了避免因宠物或其他热源进入检测区域导致红外感应开关出现误动作，本发明所采用的红外感应开关14仅检测波长为8至11um的红外线。但是由于碳纤维加热层12在加热时的热辐射主要集中在波长为5.6um-15um的远红外线，为了避免因此而导致的误动作，红外感应开关14的检测角度与碳纤维加热层12的发热面彼此交错开。同时，为了进一步避免误动作，本发明还可额外设置运动传感器(图中未示出)，用以与红外感应开关14相结合，以便准确判断人员的存在。

本发明所采用的红外感应开关14具有延时时间可调节特性，其调节范围约为20秒～6分钟。例如当红外感应开关14采用旋钮式调节器时，逆时针调节旋钮，则延时时间变短；顺时针调节，则延时时间变长。本发明所采用的红外感应开关14的电器特性例如如下：工作电压：160～250V(交流)；静态功耗电流：小于0.3mA；环境工作温度：-20℃～50℃；自动延时时间：20秒～6分钟；控制负载功率：5～200W；感应距离：6m；感应角度：10°至30°圆锥角。

在采用红外感应开关来自动控制碳纤维加热层12之时，存在下列问题：1、使用者无法直观了解当前的工作状态；2、无法直观获知加热设备的当前温度；3、不能预先主动介入干预加热。因此急需一种温度反馈方式来解决上述问题。为此，本发明创造性地提出了将感温变色层11与红外感应开关14彼此结合，在实现自动启动加热工作的同时以美观、不易损坏、直观且不额外耗费电力的情况下直观反馈当前碳纤维加热层12的温度以及工作状态。

根据本发明的一个实施例，设置在碳纤维加热层12上的感温变色层11在碳纤维加热层12的作用下随温度产生不同的颜色和/或图案变化，也就是说红外感应开关中的红外传感器探测到人体发射出的红外线后，自动接通电路，启动碳纤维加热层开始加热，感温变色层11上的感温变色涂料感受到温度的变化后会相应的变换不同的颜色和/或图案。根据一个改进方式，可以在红外感应开关14和碳纤维加热层12之间设置温度控制器13，用于实时测量碳纤维加热层12的温度，从而控制加热装置10保持在预定的温度范围内。通过此项技术措施，使用者可以通过观察表面颜色或花纹变化来直观地获悉碳纤维加热层12的工作状态和/或工作温度。温度控制器13可以采用有线和/或无线方式控制碳纤维加热层12。温度控制器13也可以采用App形式存在于运行IOS、Android、Windows、BlackBerry、Linux、MacOS等操作***的移动终端上，通过移动通信网络或WiFi网络实现温度的预控。例如当使用者观察感温变色层11颜色从浅变深之时，可以预先通过移动终端如iPhone上的相关App调节加热功率，使得室内温度不会过高，进而实现节能效果。

图4示出了本发明一个优选实施方式，其中俯视示出了可变色的红外感应加热装置的涂料层。根据图4，感温变色层11的基层21上可以设置多个隔片，隔片选用聚乙烯塑料或木材或硅胶。所述隔片在所述基层21上呈网格排列，所述网格为平行矩形格或菱形格或呈45°平行排列或在所述基层21中央呈同心圆排列。形成的网格中涂覆不同的变色颜料。所述网格中涂覆有不同感温温度的变色涂料，所述不同感温温度的变色涂料随加热温度及周围环境温度的不同变换颜色，进而根据颜色直观判断所述红外感应加热装置的温度。例如：将隔片排列成两个同心圆结构，可以将最内侧同心圆涂覆一层玫瑰红变色涂料，中间层同心圆中涂覆普通天蓝涂料，最外层部分涂覆紫罗兰变色涂料。人们可以根据直观观测到的中间颜色图案的变化来判断碳纤维加热装置的温度，从而决定是否加热，同时也不失美观。

根据本发明的一个有利实施方式，本发明所选用的感温变色颜料优选为变色区间为2～3℃变色精度高的品种。碳纤维加热装置在加热过程中，在电场的作用下，发热体中的弹性分子团产生“布朗运动”，碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传体，其电能与热能的转换率高达98％以上。这种碳分子的作用使得碳纤维加热装置表面得到迅速升温，选用变色区间为2～3℃变色精度高的变色涂料品种可以随碳纤维加热电缆加热温度迅速升温的情况下迅速发生颜色变化，使得使用者更直观准确的判断目前碳纤维加热设备的加热温度。

根据本发明的一个有利实施例，本发明所选用的感温变色颜料可以为二段变色，也可以为三段变色，使用者根据不同变色范围的颜色变化准确直观的判断加热装置的加热情况。例如：变色涂料选用以26℃感温红色、22℃感温深蓝色和底色黄色三段变色，当温度低于22℃时，颜色为感温红色+感温深蓝色+底色黄色所形成的深咖啡色；当温度介于22～26℃之间时，感温深蓝变成无色，此时显示颜色为感温红色+底色黄色所形成的混合色(桔红)，当温度高于26℃时，感温红色也褪去，仅显底色黄色。使用者发现加热设备显示黄色时，就可以直观的判断加热温度已经达到26℃或以上，高于人体健康生活的舒适温度，就可以通过移动终端的相关App调节加热功率，使得室内温度不会过高，进而实现节能环保健康舒适效果。

感温变色层11以产生不同的颜色、图案及其结合的方式表示加热装置的不同温度，进而根据不同温度下对应的颜色、图案及其结合调节温度控制器13，以使所述加热装置保持与外界环境相匹配的温度。在冬季气温较低的环境下，人体在进入卧室或客厅时，该加热***自感应人体发射的红外线后启动加热碳纤维加热***，使其加热到人预定的温度，从而使得卧室或者客厅的温度到达舒适温度。其方便快捷的同时变色层还可以根据温度的不同变换成不同的颜色和/或图案。例如，在卧室安装该加热***，可以选用升温变换后的图案为易于睡觉休息的暗色暖色系列，如黄色、橙色或红色，以满足人们对美观、舒适、实用的多重需求。

根据本发明的一个有利实施例，本发明的感温变色层可以设置工况指示区域，用于指示加热设备的工作状态。参见图5，本发明感温变色层的涂料层也可选用带有ON/OFF的图案纸，图案纸在基层上的印刷可以选用水转印工艺，用印刷机先在水转印纸上印刷上带有ON的图案，印刷完毕的水转印纸放入水中，图案与纸分离，然后将图案转贴到基层上之后在图案区域涂一层黑色或其它深色感温变色层，基层可选用白色陶瓷瓷砖，在白色瓷砖上用白色普通颜料绘制带有OFF的图案，然后经烘烤成品。在瓷砖上面需设置一层隔热玻璃，从而避免外界温度辐射对感温变色图案的错误影响。再次参见图5，在碳纤维加热层处于加热状态下，黑色或深色变色颜料会随温度升高而褪色，显示内部ON的图案(对应于图5最右侧视图)。在低温时，加热装置显示的图案是OFF(对应于图5最左侧视图)。随着温度升高，黑色或深色变色颜料会逐渐消失褪色，从而设置在内侧的图案ON就会逐渐显示出来(对应于图5的中间视图，其表示正在加热之中的状态)。使用者根据图案显示的ON或OFF可以直观判断加热工况。图5示出了本发明的可变色的红外感应加热装置的涂料层一个优选实施例的示意图。其中感温变色层15设置于碳纤维加热层32上，碳纤维加热层32设置于感温变色层15与保温层33中间，在碳纤维加热层表面设置有凹槽34，凹槽34内安装有碳纤维加热电缆，感温变色层上的基层选用白色瓷砖，并采用水转印工艺印刷上带有黑色ON字样的图案，再将黑色感温变色涂料涂覆在图案表面，涂覆厚度为20μm，同时用黑色感温变色涂料绘制出OFF的字样，OFF字样底色为白色瓷砖，并且与ON图案字样非重叠设置，通过碳纤维加热电缆加热，黑色感温变色涂料通过瓷砖传递的热量感受到温度的变化。非工作状态下，本发明的加热装置表面变色图案显示白色OFF字样，表示装置正处在非加热工作状态，使用者根据显示的OFF字样直观判断当前加热装置工作状态，从而判断和/或决定是否加热。在加热过程中，深色变色图案逐渐消失褪色ON字样逐渐显示出来，此时使用者根据图案显示的情况就可以断定当前加热设备正处于工作中；待加热设备到设定的温度时，黑色ON字样会全部显示出来，此时OFF图案全部消失，表示加热设备已经达到设定温度，处于保温过程。使用者根据图案显示情况直观观测当前设备的工况，方便快捷的同时安全可靠。

根据本发明的一个有利实施例，本发明的感温变色层的感温涂料层可选用感温变色温度范围较大的感温变色粉，此类感温变色粉可以选用深蓝色、黑色等颜色较深的颜料，在加热装置加热过程中，此种变色粉会逐渐由深变浅，使用者通过变浅的颜色就可以断定装置处于加热过程中，无需额外的指示灯来告知碳纤维加热装置的启闭状态，从而使用者可方便直观的获知加热设备的当前温度，从而根据颜色变化情况预先主动调节加热功率。

参见图3，碳纤维加热层12包括保温层33、热反射层31和设置在热反射层31上的碳纤维热轨层32。在安装状态下，热反射层31选用铝箔反射膜或红外线反射膜，铝箔反射膜或红外线反射膜可以显著提高碳纤维热轨发出热量时的实际利用率。保温层33选用高密度酚醛板，将铝箔反射膜或红外线反射膜覆在高密度酚醛板上，酚醛板具有耐高温的特性，并且保温性能较好。碳纤维热轨层32包括碳纤维加热电缆,即碳纤维加热电缆安装设置在热轨层中。碳纤维加热电缆与温度控制器13通过导线电连接。在碳纤维加热电缆的两端安装导电电极，导电电极通过导线连接外部的温度控制器13。温度控制器13接通电源后与碳纤维加热电缆形成回路。在碳纤维热轨层32和感温变色层11之间设置有隔板层15,隔板层15是由木质板、石膏板、布、塑料、瓷砖、玻璃或金属中的一种制成的。隔板层具有耐高温同时具有较好的热传导性能。

参见图2，感温变色层11包括基层21、涂料层22以及设置在涂料层上的透明装饰层23，透明装饰层23可以为隔热玻璃、透明PET、透明PP中的一种，即起到隔离涂料层与外界环境温度的作用，保护涂料层的变色颜料不受外界环境温度的错误影响，又起到一定的修饰美观的效果。涂料层22包括基料、变色颜料、溶剂及助剂，即用于绘制颜色和/或图案的涂料是由基料、变色颜料、溶剂以及助剂构成的混合物。基层21可以为纸质或无纺布。变色颜料为感温微胶囊粉，其中，微胶囊粉的粒径为3～10μm，微胶囊粉内部为变色物质，微胶囊粉的外部为一层厚0.2～0.5μm既不能溶解也不会融化的透明外壳，并且所述变色物质是由电子转移型有机化合物体系制备的。基料可以为热塑性丙烯酸树脂，醋酸纤维中的一种或两种。溶剂可以丙酮、丁醇、醋酸丁酯、乙醇和甲乙酮中的一种或几种。助剂可以为流平剂、增稠剂、表面活性剂、颜料分散剂、增塑剂、催干剂、固化剂、稳定剂或其他助剂中的一种或几种。感温变色颜料是由电子转移型有机化合物体系制备的。电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系。在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变。这种变色物质不仅颜色鲜艳，而且可以实现从“有色→无色”和“无色→有色”状态的颜色变化。当在加热状态下时，感温变色层11由无色变为有色，营造出舒适的环境；当不需要加热供暖时，感温变色层11随着温度的不断降低，由有色变为无色，恢复原始状态。

当将变色颜料与其他填充料组分混合时，发现变色颜料的温致变色性能会严重受损，为了进一步提高变色颜料的适用性，我们采用微胶囊包覆的方法制得微胶囊粉，所制得的微囊粉的粒径为3～10μm，且微胶囊粉内部为变色物质，外部为一层厚0.2～0.5μm既不能溶解也不会融化的透明外壳。微胶囊化的感温变色物质称为感温变色颜料，其内部的变色物质即为变色颜料。

感温变色颜料的激发温度可以设定在5～70℃之间，有低温到高温多种温度区间，根据温度不同大体分为低温变色(10℃左右)、手感变色(30℃左右)、高温变色(40℃、50℃、60℃、70℃)等。低温系列：8～25℃，用作制冷温度范围应用，如冷饮餐具、食品标签及冰激凌包装，又称冷变系列。体温系列：30～40℃，在室内环境温度下显示正常颜色，当和人体接触或与呼吸接触时颜色改变。高温系列：40～70℃，当达到使人体皮肤疼痛的过高温度时颜色改变，主要用于安全标签、微博产品、热饮食品标签等。变色颜料的基本色包括:红色、玫瑰红、桃红、朱红色、桔色、黄色、黄绿色、草绿色、绿色、天空蓝、土耳其蓝、蓝色、深蓝色、紫罗兰、黑色。

感温变色层上涂膜厚度越厚，变色温度越高，这是因为涂膜后，其中感温粉的含量相对要多，发生反应时所吸收的能量也越大，因此必须提高反应温度才能出现同样的变色，因此，优选涂膜厚度为20～35μm。

变色颜料为热消色型变色颜料，热消色型变色颜料在低温时为有色状态，当温度升至设定值时颜料从有色变为无色，它的变色温度可根据需要在-20℃～80℃范围内设定。本发明选用的变色颜料的变色温度区间为18～50℃。变色颜料包括变色粉和普通涂料用颜料，即变色颜料可以选用变色粉和普通涂料用颜料混合使用，普通涂料用颜料为酞菁颜料、杂环颜料、钛白、碳黑、氧化铁颜料、镉系颜料、铬系颜料、珠光颜料中的一种或两种以上。

碳纤维热轨层32靠近所述隔板层15的表面开有凹槽34，碳纤维加热电缆安装在凹槽34内。凹槽34的宽度范围为3～6mm，其深度范围为3～6mm，凹槽34之间的间隔为60～80mm，碳纤维加热电缆安装在凹槽34内，碳纤维加热电缆的直径范围为2.5～5.5mm。碳纤维加热电缆被绝缘保护层包覆，所述绝缘保护层由厚度为0.3～1mm的聚合物构成。碳纤维加热电缆安装在凹槽34内每条碳纤维加热电缆是独立的并且是并联连接的，碳纤维加热电缆由内而外依次设置有碳纤维发热体、绝缘保护层和云母层。其中，碳纤维发热体由至少一股碳纤维发热丝和至少一股金属导线丝绞合构成，碳纤维发热丝和金属导线丝的磁场相互抵消，所以几乎无磁场辐射，也提高了碳纤维线缆的发热均匀度。

根据本发明的一个有利实施方式，温度控制器13设置有温度传感器，所述温度传感器用于探测碳纤维加热电缆32的实时温度。碳纤维加热电缆的两端连接有导电电极，所述电极通过导线连接所述温度控制器。

为了解决变色涂料层容易脱落的问题，本发明合成的感温变色涂料中包含交联剂羟甲基丙烯酸树脂，羟甲基丙烯酸树脂聚合物链上含有羟甲基和酰胺基，当加热到某一温度或同时添加催化剂的情况下能够发生自交联，使得变色涂料与基层织物密切贴合不易脱落。根据一个优选实施例，本发明选用的感温变色涂料细度在16μm，可以更好地渗透到基层织物的缝隙中，形成一体成型的变色层。另外，本发明的碳纤维加热装置可以在碳纤维感温变色层表面设置一层透明装饰层，透明装饰层可选用透明涂料、三聚烃胺或其他耐磨透明塑料，透明耐磨装饰层可提高加热设备表面的耐磨性并且更为美观，同时可以避免潮湿环境下引起发霉等现象。

本发明的感温变色层与碳纤维加热层之间选用纯丙烯酸乳胶进行粘贴，丙烯酸乳胶具有优良的耐候、耐晒、耐黄变性，并且环保无毒，具有较高的初粘力与粘着力，同时兼顾了长期高温环境下良好的内聚力，避免出现感温变色层脱落的现象。

本发明可以应用于地暖中，应用在地暖中的碳纤维加热装置表面安装透明地板，安装的透明地板可以是钢化玻璃也可以是PVC地垫，从而使使用者可以直观观测加热设备的加热温度又可以避免外界温度辐射对感温变色涂料的错误影响。例如可以安装在客厅地板中，单独作为一块装饰区域，周围安装普通瓷砖，红外感应开关安装在人体活动区域的墙体上。单独作为一块装饰区域可以起到美观的效果，同时又可以作为加热装置。本发明也可应用在墙壁中，当做壁画或加热设备使用，既美观又使用。此时图5所示的工况直观展示图案可以仅占据壁画或地暖的很小一个区域，仅用于展示工况。

下面结合具体实施例进行详细描述：

变色涂料的制备方法：

1、将变色材料及其助剂按照表1列出的配比置于容器中混匀，加热至熔融，并搅拌配成芯材溶液，采用机械搅拌分散将芯材溶液分散在水介质中，搅拌机转速为700～6000rpm，形成O/W型分散液。

2、微胶囊的制备。取4g***树胶配成溶液50ml，***树胶是一种天然植物胶，具有突出的乳化性能，是微胶囊及乳状液领域使用最广泛的商业胶，把10g上述分散液加热熔融，并与树胶溶液混合，保温范围在20～60℃，利用高剪切乳化机高速搅拌加以乳化。将一定量的乳化剂加入上述混合物中，缓慢加入一定量的明胶50ml，明胶是一种天然高分子材料，用作微胶囊壁材原料，具有良好的生物兼容性和理化性质。恒温30～60℃搅拌，用体积分数为10％的乙酸调节混合物的pH值为4.0左右，30min后加入100ml去离子水，并在低速搅拌后冷却至10℃，反应一段时间后用体积分数10％的NaOH调节pH。反应完成后放置一段时间获得微胶囊分散液，经抽滤、水洗、真空烘干得微胶囊。

3、涂料层的制备。将所制取的微胶囊与其他助剂、溶剂等分别按照表1列出的配方比例混合后，外加约5％的水，进一步搅拌，搅拌速度为1000rpm，反应完成后得可变色涂料。

表1 列出了不同变色材料的涂料合成配方：

表1

表2 为实施例1～15不同配方的变色涂料的机械性能：

表2

实施例	细度/μm	附着力等级
			1	21	3B
2	23	3B
			3	19	4B
4	16	4B
			5	19	3B
6	20	4B
			7	18	4B
8	21	4B
			9	16	4B
10	19	3B
			11	18	3B
12	19	3B
			13	16	4B

14	21	4B
			15	21	3B

表2列出了实施例1～15的表征数据，从表2可以看出，选用3,6-二乙氧基荧烷、α-萘酚、正十二醇溶剂为变色材料的变色涂料最优质量配比为实施例4；选用结晶紫内酯、双酚A、正十六醇溶剂为变色材料的变色涂料最优质量配比为实施例9；选用罗丹明内酰胺、β-萘酚、正十四醇为变色材料的变色涂料最优质量配比为实施例13。

下面根据最优实施例制备一种可变色的红外感应加热装置具体如下：

一种可变色的红外感应加热装置A及其涂料层的制备方法：

1、将氯化钴与六亚甲基四胺、3,6-二乙氧基荧烷、α-萘酚、正十二醇溶剂按最优质量配比置于容器中混匀，加热至熔融，并搅拌配成芯材溶液，采用机械搅拌分散将芯材溶液分散在水介质中，搅拌机转速为700～6000rpm，形成O/W型分散液。

2、微胶囊的制备。取4g***树胶配成溶液50ml，把10g上述分散液加热熔融，并与树胶溶液混合，保温在30℃，利用高剪切乳化机高速搅拌加以乳化。将一定量的乳化剂加入上述混合物中，缓慢加入一定量的明胶50ml，恒温40℃搅拌，用体积分数为10％的乙酸调节混合物的pH值为4.0左右，30min后加入100ml去离子水，并在低速搅拌后冷却至10℃，反应一段时间后用体积分数10％的NaOH调节pH。反应完成后放置一段时间获得微胶囊分散液，经抽滤、水洗、真空烘干得微胶囊。

3、涂料层的制备。将所制取的微胶囊与羟基丙烯酸树脂、聚二甲基硅氧烷、分散剂、二甲苯、醋酸丁酯、混丙醇、钛白粉按上述最优质量比例混合后，外加约5％的水，进一步搅拌，搅拌速度为1000rpm，反应完成后得可变色涂料。

4、可变色的红外感应加热装置的安装制备。将上述变色涂料涂覆在无纺布上，厚度为10至60μm，或者20至40μm，优选为30μm。将无纺布固定(例如采用：粘贴、层压或装订方式)在作为保温层的高密度酚醛板上，碳纤维加热电缆安装在碳纤维加热层中，外界导线连接温度控制器，温度控制器连接红外感应开关。组合形成可变色的红外感应加热装置。

按照上述方法制备的红外感应加热装置A，碳纤维加热装置加热到24℃左右时，涂料层上颜色或图案会发生相应的变色。颜色由24℃以下的黄色转变为24℃以上的白色。

一种可变色的红外感应加热装置B及其涂料层的制备方法：

1、将氯化钴与六亚甲基四胺、结晶紫内酯、双酚A、正十六醇溶剂按上述最优质量配比置于容器中混匀，加热至熔融，并搅拌配置成芯材溶液，采用机械搅拌分散将芯材溶液分散在水介质中，搅拌机转速为700～6000rpm。形成O/W型分散液。

2、微胶囊的制备。取4g***树胶配成溶液50ml，把10g上述分散液加热熔融，并与树胶胶溶液混合，保温在50℃，利用高剪切乳化机高速搅拌加以乳化。将一定量的乳化剂加入上述混合物中，缓慢加入一定量的***树胶50ml，恒温60℃搅拌，用体积分数为10％的乙酸调节混合物的pH值为4.0左右，30min后加入100ml去离子水，并在低速搅拌后冷却至10℃，反应一段时间后用体积分数10％的NaOH调节pH。反应完成后放置一段时间获得微胶囊分散液，经抽滤、水洗、真空烘干得微胶囊。

3、涂料层的制备。将所制取的微胶囊与羟甲基丙烯酸树脂、聚二甲基硅氧烷、分散剂、醋酸乙酯、乙二醇丁醚、二甲苯、混丙醇、钛白粉按实施例9的比例混合后，外加约5％的水，进一步搅拌，搅拌速度为1000rpm，反应完成后得可变色涂料。

4、可变色的红外感应加热装置的安装制备。将上述变色涂料涂覆在无纺布上，厚度为5至40μm，或者10至30μm，优选为20μm。将无纺布粘贴在作为保温层的高密度酚醛板上，碳纤维加热电缆安装在碳纤维加热层中，外界导线连接温度控制器，温度控制器连接红外感应开关。组合成可变色的红外感应加热装置。

按照上述方法制备的红外感应加热装置B，当碳纤维加热装置加热到50℃时，涂料层上的颜色或图案会发生相应的变色，颜色由50℃以下的淡紫色转变为50℃以上的白色。

一种可变色的红外感应加热装置C及其涂料层的制备方法：

1、将罗丹明内酰胺与β-萘酚、正十四醇按上述最优质量配比置于容器中混匀，加热至熔融，并搅拌配置成芯材溶液，采用机械搅拌分散将芯材溶液分散在水介质中，搅拌机转速为700～6000rpm。形成O/W型分散液。

2、微胶囊的制备。取4g***树胶配成溶液50ml，把10g上述分散液加热熔融，并与树胶溶液混合，保温在40℃，利用高剪切乳化机高速搅拌加以乳化。将一定量的乳化剂加入上述混合物中，缓慢加入一定量的明胶50ml，恒温50℃搅拌，用体积分数为10％的乙酸调节混合物的pH值为4.0左右，30min后加入100ml去离子水，并在低速搅拌后冷却至10℃，再滴加一定量的甲醛溶液，反应一段时间后用体积分数10％的NaOH调节pH。反应完成后放置一段时间获得微胶囊分散液，经抽滤、水洗、真空烘干得微胶囊。

3、涂料层的制备。将所制取的微胶囊与羟基丙烯酸树脂、醋酸纤维、催干剂、分散剂、醋酸乙酯、二甲苯、混丙醇按上述比例混合后，外加约10％的水，进一步搅拌，搅拌速度为1000rpm，反应完成后得可变色涂料。

4、可变色的红外感应加热装置的安装制备。将上述变色涂料涂覆在无纺布上，厚度为5至35μm，或者20至30μm，优选为25μm。将无纺布粘贴在作为保温层的高密度酚醛板上，碳纤维加热电缆安装在碳纤维加热层中，外界导线连接温度控制器，温度控制器连接红外感应开关。组合形成可变色的红外感应加热装置。

按照上述方法制备的红外感应加热装置C，当碳纤维加热装置加热到38℃左右时，涂料层上的颜色会图案会发生相应的变色。颜色由38℃以下的***转变为38℃以上的白色。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述加热装置(10)包括感温变色层(11)、碳纤维加热层(12)及红外感应开关(14)，

所述加热装置(10)通过所述红外感应开关(14)来感知外界生物体所产生的红外线，用以促使所述碳纤维加热层(12)通电加热，进而使得设置在所述碳纤维加热层(12)上的所述感温变色层(11)在所述碳纤维加热层(12)的加热作用下随温度产生颜色和/或图案变化，以便使用者根据颜色、图案及其结合的相应变化来直观地调节所述碳纤维加热层(12)的加热功率。

2.如权利要求1所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述红外感应加热装置还具有与所述红外感应开关(14)和所述碳纤维加热层(12)保持有线/无线连接的温度控制器(13)，所述温度控制器(13)用于测量所述碳纤维加热层(12)的温度，用以手动或自动地调节所述加热装置(10)的加热功率。

3.如权利要求2所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，

所述碳纤维加热层(12)包括热反射层(33)、设置在所述热反射层(33)上的碳纤维热轨层(32)和设置在所述碳纤维热轨层上的保温层(31)，其中，所述碳纤维热轨层(32)包括碳纤维加热电缆,并且所述碳纤维加热电缆与所述温度控制器(13)通过导线电连接，

所述感温变色层(11)设置在所述保温层(31)上，所述感温变色层(11)包括基层(21)、涂料层(22)以及设置在所述涂料层(22)上的透明装饰层(23)，并且所述涂料层(22)包括基料、变色颜料、溶剂及助剂。

4.如权利要求3所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述变色颜料为感温微胶囊粉，其中，

所述微胶囊粉的粒径为3～10μm，

所述微胶囊粉内部为变色物质，所述微胶囊粉的外部为一层厚0.2～0.5μm既不能溶解也不会融化的透明外壳，并且

所述变色物质是由电子转移型有机化合物体系制备的。

5.如权利要求3所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述变色颜料为热消色型变色颜料，所述变色颜料的变色温度区间为18～50℃。

6.如权利要求3所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述变色颜料包括变色粉和普通涂料用颜料，所述普通涂料用颜料为酞菁颜料、杂环颜料、钛白、碳黑、氧化铁颜料、镉系颜料、铬系颜料、珠光颜料中的一种或两种以上。

7.如权利要求3所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述基层(21)上设置多个隔片(24)，并且所述隔片(24)在所述基层(21)上呈网格排列，所述网格为平行矩形格或菱形格或呈45°平行排列或在所述基层(21)中央呈同心圆排列。

8.如权利要求7所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，在多个网格中分别涂覆有感温温度彼此各异的变色涂料，所述感温温度彼此各异的变色涂料随加热温度及周围环境温度的不同而变换颜色，便于使用者根据颜色直观判断所述红外感应加热装置的温度。

9.如权利要求3至8之一所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述温度控制器(13)设置有温度传感器，所述温度传感器用于实时探测所述碳纤维加热电缆的温度；所述红外感应加热装置(10)还具有与所述红外感应开关(14)配合的运动传感器，用以准确判断是否有人员存在于待加热空间内。

10.如权利要求3至8之一所述的可变色的红外感应加热装置，其特征在于，所述碳纤维热轨层(32)与所述感温变色层(11)之间设置有隔板层(15),所述碳纤维热轨层(32)靠近所述隔板层(15)的表面开有凹槽(34)，所述碳纤维加热电缆安装在所述凹槽(34)内，其中，所述凹槽(34)的宽度为3～6mm，所述凹槽(34)的深度为3～6mm，所述凹槽(34)之间的间隔为60～80mm，

所述碳纤维加热电缆的直径为2.5～5.5mm，

所述碳纤维加热电缆被绝缘保护层包覆，所述绝缘保护层由厚度为0.3～1mm的聚合物构成，并且

所述碳纤维加热电缆的两端连接有导电电极，所述电极通过导线连接所述温度控制器(13)。