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    一種固定功率電熱裝置，包含一電源模組、多數個電熱元件及一切換單元。該電源模組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；該等電熱元件具有可受直流電源的電能驅使產生熱能的負載；該切換單元依據不同輸入電壓值切換不同的負載，令加載於負載的輸出功率控制在恆定範圍；由於適用多種電池，不但令消費者方便使用，且廠商也有利於材料/零件控管。
    公开号:TW201320811A
    申请号:TW100139992
    申请日:2011-11-02
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Meng-Hua Yu
    申请人:Meng-Hua Yu；
    IPC主号:H05B3-00
    专利说明:
    固定功率電熱裝置
    本發明是有關於一種電熱裝置，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。
    在寒冷的季節裡，穿著貼身的電熱衣或電熱靴是不可或缺的禦寒方式，為了方便行動，必須使用電池供電。
    參閱圖1，一種使用電池供電的電熱電路900包含有一電池91、一控制器92、一感應器93、一保護電阻94、一電流放大電路95，及一電熱元件96。
    電池91供應直流電源給各元件；控制器92隨時比較輸入端的溫度信號值是否維持在預設的準位，並做為調整輸出加溫信號值的依據；感應器93為一熱阻器，本身阻抗值之大小會隨溫度之昇高而降低，可用以偵測溫度信號，並將所得溫度信號值回傳至控制器92的輸入端；保護電阻94與感應器93並聯，用以防止因感應器93毀損而使控制器92誤判持續提昇加溫信號值；電流放大電路95可將控制器92輸出的加溫信號值線性放大；電熱元件96為一電熱板，接設於電流放大電路95的輸出端，可隨著加溫信號值的改變，而改變本身的發熱溫度。
    當感應器93測得的溫度傳至控制器92，經控制器92比較後，判斷未達預設值時，控制器92會送出高準位的加溫信號值，再經由電流放大電路95將該加溫信號值放大，以提昇電熱元件96的溫度；當感應器3所測得的溫度逐漸趨近於預設值時，控制器92所送出的加溫信號值也會相對的減小，再經電流放大電路95放大的加溫信號值也會變小，使電熱元件96得到的電流量變小，藉此不斷的比較測量溫度，並適時改變加熱信號值，以控制電熱元件96的溫度趨近於預設值，使溫度一直控制在恆溫。
    但是，與前述電熱電路900類似的裝置的電路複雜，無法降低生產成本，此外，由於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。
    因此，本發明之目的，即在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。
    該固定功率電熱裝置包含一電源模組、多數個電熱元件及一切換單元。該電源模組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；該等電熱元件具有可受直流電源的電能驅使產生熱能的負載；該切換單元依據不同輸入電壓值切換不同的負載，令加載於負載的輸出功率控制在恆定範圍。
    較佳的，該切換單元是切換各該電熱元件接地與否的方式，使不同輸入電壓值的輸出功率皆控制在恆定範圍。
    切換各該電熱元件接地的方式之第一例，該電源模組提供一第一電壓值或一大於該第一電壓值的第二電壓值的直流電源；該等電熱元件包括一第一電熱元件及一第二電熱元件，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。
    該切換單元是一開關元件，該開關元件連接於該第一電熱元件及該第二電熱元件之間，可切換為一使該第一電熱元件直接接地的第一模式，或一使該第一電熱元件及該第二電熱元件串聯後接地的第二模式；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並聯的一第一阻值與該第一電壓值相配合輸出一第一功率；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第二阻值，與該第二電壓值相配合，輸出一第二功率；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恆定範圍。
    切換各該電熱元件接地的方式之第二例，該電源模組提供一第一電壓值、一大於該第一電壓值的第二電壓值，或一大於該第二電壓值的第三電壓值的直流電源。
    較佳的，該第一電熱元件及該第二電熱元件為電熱線，並列佈設於一電熱毯、一電熱衣、一電熱鞋或一電熱褲任一種電熱產品的織物的同一區域內。
    該等電熱元件包括一第一電熱元件、一第二電熱元件及一第三電熱元件，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。
    該切換單元包括一第一開關及一第二開關；當該電源模組提供該第一電壓值，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，輸出一第一功率；當該電源模組提供該第二電壓值，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後接地的第二阻值，與該第二電壓值相配合，輸出一第二功率；當該電源模組提供該第三電壓值，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後接地的第三阻值，與該第三電壓值相配合，輸出一第三功率；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恆定範圍。
    較佳的，該第一電熱元件、該第二電熱元件及該第三電熱元件為電熱線，並列佈設於一電熱毯、一電熱衣、一電熱鞋或一電熱褲任一種電熱產品的織物的同一區域內。
    本發明固定功率電熱裝置之功效在於：適用數種具有不同輸入電壓值的電池的電源模組提供任一種電池的直流電源；切換單元依據不同輸入電壓值對應切換負載，令負載的輸出功率控制在恆定範圍，讓不同輸入電壓規格的電池可作為電力供應來源；由於適用多種電池，不但令消費者方便使用，且廠商也有利於材料/零件控管。
    有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
    參閱圖2，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是可製作成一電熱毯、一電熱衣、一電熱鞋或一電熱褲等電熱產品。
    固定功率電熱裝置100包含一電源模組1、多數個電熱元件31~3n及一切換單元2。
    電源模組1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，以寒帶國家為例，由於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。
    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，販賣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，而利於材料/零件控管。
    所述電熱元件31~3n受受直流電源的電能驅使產生熱能；切換單元2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，令不同輸入電壓值的直流電源加載於所述電熱元件31~3n時，其相配合的所述電熱元件31~3n的輸出功率皆控制在恆定範圍。
    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恆定範圍。
    參閱圖3及圖4，為切換各電熱元件31~32接地與否的方式之第一例，其中，電源模組1的正(+)端提供一第一電壓值V1(如圖3)或一大於第一電壓值V1的第二電壓值V2(如圖4)的直流電源；所述電熱元件包括一第一電熱元件31及一第二電熱元件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(電源模組1的負(-)端)。
    在本較佳實施例中的切換單元21是一開關元件，其連接於第一電熱元件31及第二電熱元件32之間，可切換為一使第一電熱元件31直接接地的第一模式(如圖3)，或一使第一電熱元件31及第二電熱元件32串聯後接地的第二模式(如圖4)。
    參閱圖3，當電源模組1的正(+)端提供第一電壓值V1(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直接接地的一第一阻值(如：7.4歐姆)與第一電壓值(7.4伏)相配合輸出一第一功率(7.4瓦)。
    參閱圖4，當電源模組1的正(+)端提供第一電壓值V1(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串聯後接地的一第二阻值(如：16.6歐姆)與第二電壓值(11.1伏)相配合輸出一第二功率(7.3瓦)，且第二功率(7.3瓦)與第一功率(7.4瓦)皆控制在恆定範圍。
    較佳的，第一電熱元件31及第二電熱元件32為電熱線，並列佈設於電熱毯、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。
    請參閱圖5至圖7，為切換各電熱元件31~33接地與否的方式之第二例，其中，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包括一第一開關221及一第二開關222，利用前述電路設計，可使不同輸入電壓值，包括一第一電壓值V1(如：7.4伏)、一大於第一電壓值V1的第二電壓值V2(如：11.1伏)，或一大於第二電壓值V2的第三電壓值V3(如：18伏)，設計其輸出功率皆控制在恆定範圍7.4~7.6瓦之間的原理說明如下。
    參閱圖5，當電源模組1的正(+)端提供第一電壓值V1(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V1(7.4伏)相配合，輸出一第一功率(7.4瓦)。
    參閱圖6，當電源模組1的正(+)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串聯後接地的第二阻值(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瓦)。
    參閱圖7，當電源模組1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串聯後接地的第三阻值(7.4+9.25+27=43.25歐姆)，與第三電壓值V3(18伏)相配合，輸出一第三功率(7.49瓦)。
    由前述設計，可使不同輸入電壓值V1(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恆定範圍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，並可佈設於電熱毯、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。
    因此，本發明的固定功率電熱裝置100之功效在於：
    1.　輸出功率恆定：電源模組1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；切換單元2供電給電熱元件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於電熱元件31~3n時，其相配合的該等電熱元件31~3n的輸出功率皆控制在恆定範圍，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恆定範圍的輸出功率。
    2.　適於大量生產並節省成本：適用多種電池，不但令消費者方便使用，且廠商也有利於材料/零件控管。
    3.　穩定度高：相較於採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，本發明的輸出功率恆定，不會有過燙及電池損毀的問題。
    綜上所述，本發明的固定功率電熱裝置100由於元件組成不複雜適於大量生產並節省成本，且輸出功率恆定，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之目的。
    惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。 [習知]
    900．．．電熱電路
    91．．．電池
    92．．．控制器
    93．．．感應器
    94．．．保護電阻
    95．．．電流放大電路
    96．．．電熱元件 [本創作]
    100．．．固定功率電熱裝置
    1．．．電源模組
    2、21、22．．．切換單元
    221．．．第一開關
    222．．．第二開關
    31、32、33、3n．．．電熱元件
    圖1是一現有使用電池供電的一種電熱電路之電路圖；
    圖2是一本發明固定功率電熱裝置之較佳實施例之系統方塊圖；
    圖3至圖4是本發明固定功率電熱裝置之切換兩組電熱元件接地方式之系統方塊圖；及
    圖5至圖7是本發明固定功率電熱裝置之切換三組電熱元件接地方式之系統方塊圖。
    100．．．固定功率電熱裝置
    1．．．電源模組
    2．．．切換單元
    31、32、3n．．．電熱元件
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種固定功率電熱裝置，包含：一電源模組，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；多數個電熱元件，具有可受直流電源的電能驅使產生熱能的負載；及一切換單元，依據不同輸入電壓值切換負載，令負載的輸出功率控制在恆定範圍。
    [2] 依據申請專利範圍第1項所述之固定功率電熱裝置，其中，該切換單元是切換各該電熱元件接地與否的方式，使不同輸入電壓值的輸出功率皆控制在恆定範圍。
    [3] 依據申請專利範圍第2項所述之固定功率電熱裝置，其中，該電源模組提供一第一電壓值或一大於該第一電壓值的第二電壓值的直流電源；該等電熱元件包括一第一電熱元件及一第二電熱元件，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開關元件，該開關元件連接於該第一電熱元件及該第二電熱元件之間，可切換為一使該第一電熱元件直接接地的第一模式，或一使該第一電熱元件及該第二電熱元件串聯後接地的第二模式；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並聯的一第一阻值與該第一電壓值相配合輸出一第一功率；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第二阻值，與該第二電壓值相配合，輸出一第二功率；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恆定範圍。
    [4] 依據申請專利範圍第3項所述之固定功率電熱裝置，其中，該第一電熱元件及該第二電熱元件為電熱線，並列佈設於一電熱毯、一電熱衣、一電熱鞋或一電熱褲任一種電熱產品的織物的同一區域內。
    [5] 依據申請專利範圍第2項所述之固定功率電熱裝置，其中，該電源模組提供一第一電壓值、一大於該第一電壓值的第二電壓值，或一大於該第二電壓值的第三電壓值的直流電源；該等電熱元件包括一第一電熱元件、一第二電熱元件及一第三電熱元件，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第一開關及一第二開關；當該電源模組提供該第一電壓值，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，輸出一第一功率；當該電源模組提供該第二電壓值，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後接地的第二阻值，與該第二電壓值相配合，輸出一第二功率；當該電源模組提供該第三電壓值，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後接地的第三阻值，與該第三電壓值相配合，輸出一第三功率；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恆定範圍。
    [6] 依據申請專利範圍第5項所述之固定功率電熱裝置，其中，該第一電熱元件、該第二電熱元件及該第三電熱元件為電熱線，並列佈設於一電熱毯、一電熱衣、一電熱鞋或一電熱褲任一種電熱產品的織物的同一區域內。
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