ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTRIC HEATING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к мобильному обогревательному устройству для персонального электрического обогрева. Заявляемое обогревательное устройство предполагает размещение его на любой поверхности для комфортного сидения на нем в различных местах обитания человека.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В процессе жизнедеятельности человека могут возникать ситуации, когда требуется согреться и привести организм в комфортное состояние. Однако в силу различных условий и обстоятельств не всегда есть возможность обогреться, например, при нахождении вне помещений, на открытом воздухе, пребывании в условиях низких температур и т.д.
На сегодняшний день существует множество электрических обогревательных устройств, однако они, как правило, являются стационарными, громоздкими и требующими питания именно от бытовой электрической сети. Как следствие, известные устройства не предназначены для автономной работы, то есть не являются мобильными и удобными в использовании.
Из уровня техники известно сидение с электрическим подогревом для унитаза. Сидение содержит встроенный электрический нагреватель, крышку, кожух, прикрывающий основание, и шнур питания. В устройство введены тепловой отражатель, размещенный внутри сиденья по всей площади его продольного сечения, теплоизоляционная прокладка, расположенная снизу под тепловым отражателем, жаропрочная электроизоляционная трубка и терморегулятор, размещенный внутри основания и соединенный со шнуром питания и электрическим нагревателем (см. RU 22023 U1, 10.03.2002).
Недостатком известного устройства является его стационарность и не универсальность.
Также известно текстильное обогревательное устройство, содержащее токопроводящие нити (элементы), которые вводят в предварительно формируемую текстильную структуру в виде симметрично или асимметрично расположенных на расстоянии друг от друга грунтовых нитей. Резистивные электронагревательные элементы проходят между противоположными краевыми участками материала, а токопроводящие элементы, например, расположенные вдоль краевых участков, соединяют резистивные электронагревательные элементы с постоянным бытовым источником электрической энергии (см. RU 2222119 С2, 20.01.2004).
Недостатком известного устройства является требование постоянного наличия бытовой электрической цепи для питания (отсутствие мобильности устройства).
Также из уровня техники известны мобильные медицинские носилки, содержащие каркас из основной и головной частей. При этом основная часть носилок снабжена гибкими нагревательными элементами, выполненными в виде многослойных электрически обогреваемых матов, изготовленных из лавсановых нитей с резистивным напылением серебра, размещенных на внутренней поверхности основной части медицинских носилок. Питание нагревательных матов осуществляется от специального мобильного аккумулятора. Для повышения эффективности работы нагревательных элементов в состав обогреваемых матов включен отражающий слой, выполненный из алюминиевой пленки (см. RU 142388 U1, 27.06.2014). Указанное техническое решение принято за прототип.
Недостатком известного решения является громоздкость, необходимость наличия постоянного специального питающего устройства, а также узкая область применения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемое техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих предшествующему уровню техники и на развитие уже известных решений.
Задачей заявленного технического решения является создание абсолютно мобильного удобного универсального устройства для персонального электрического обогрева в различных местах при различных условиях (погодных, окружающих и т.д.).
Техническим результатом, достигаемым за счет использования заявленного технического решения, является повышение эффективности обогрева за счет обеспечения мобильности устройства и равномерности распределения тепла по его поверхности.
Заявленный технический результат достигается за счет существенных признаков, характеризующих электрическое обогревательное устройство, содержащее резистивный нагревательный элемент, фиксировано размещенный между двумя слоями тканевой основы, при этом упомянутый резистивный нагревательный элемент расположен между слоями тканевой основы в виде двух симметрично расположенных относительно продольной оси меандров и выполнен в виде одного изолированного или двух соединенных отдельно изолированных проводов, причем концы резистивного нагревательного элемента соединены с контроллером питания, который соединен с гибким кабелем USB коннектора электрического питания, который в свою очередь выведен за пределы электрического обогревательного устройства для получения питания.
Частные случаи выполнения заявленного технического решения характеризуются следующими признаками.
Резистивный нагревательный элемент расположен равноудаленно от боковых кромок слоев тканевой основы.
Устройство дополнительно содержит емкостной сенсорный датчик, соединенный с контроллером питания посредством шины.
Упомянутый емкостной сенсорный датчик размещен между ветвями одного из меандров или между двумя меандрами по центру продольной оси.
Устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, два тензодатчика, размещенных между двух меандров на продольной оси и соединенных посредством шины с контроллером питания.
Гибкий кабель коннектора электрического питания имеет электрический регулятор со световым индикатором.
Резистивный нагревательный элемент пришит или приклеен к слоям тканевой основы.
Каждый слой тканевой основы с внутренней стороны дополнительно оснащен армированной и покрытой защитной диэлектрической пленкой металлической фольгой, между которыми и располагается резистивный нагревательный элемент.
Провода резистивного нагревательного элемента имеют полимерную термостойкую изоляцию.
Устройство имеет прямоугольную форму с размерами сторон 315 мм × 255 мм.
Устройство выполнено с возможностью подключения USB коннектора электрического питания к любому электрическому устройству.
При подключении USB коннектора электрического питания к вычислительному электрическому устройству заявляемое устройство выполнено для предоставления пользователю возможности управлять обогревом посредством программного обеспечения для управления, установленного на упомянутом вычислительном устройстве.
В случае, когда резистивный нагревательный элемент выполнен в виде двух отдельных изолированных проводов, упомянутые провода соединены между собой на каждом конце соединительной муфтой для дальнейшего соединения с контроллером питания.
В случае, когда резистивный нагревательный элемент выполнен в виде двух отдельных изолированных проводов, упомянутые провода расположены на расстоянии S друг от друга.
Устройство дополнительно выполнено с возможностью размещения во внешнем чехле, который выполнен из ПВХ непромокаемой ткани, например, типа «Оксфорд». Причем после размещения во внешнем чехле упомянутый внешний чехол прошивается по периметру.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - пример первой конфигурации электрического обогревательного устройства с емкостным датчиком.
Фиг. 2 - пример конфигурации электрического обогревательного устройства с двумя тензодатчиками.
Фиг. 3 - пример второй конфигурации электрического обогревательного устройства с емкостным датчиком.
Обозначения на всех фигурах идентичные: 1 - резистивный нагревательный элемент; 2 - контроллер питания; 3 - гибкий кабель; 4 - коннектор электрического питания; 5 - емкостной датчик; 6 - шина; 7 - тензодатчики.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будет приведено описание примерных вариантов осуществления заявляемого изобретения. Однако заявляемое изобретение не ограничивается только этими вариантами осуществления. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможна любая комбинация признаков, характеризующих различные варианты осуществления заявляемого обогревательного устройства.
На фиг. 1 представлено электрическое обогревательное устройство (обогреватель), содержащее резистивный нагревательный элемент (1), фиксировано размещенный между двумя слоями тканевой основы. Причем, резистивный нагревательный элемент расположен между слоями тканевой основы в виде двух симметрично расположенных относительно продольной оси меандров и выполнен в виде одного изолированного или двух соединенных отдельно изолированных проводов. Подобное размещение позволяет равномерно распределить выделяемое тепло от резистивного нагревательного элемента по всей площади обогревательного устройства, что повышает эффективность его использования.
При этом в случае, когда резистивный нагревательный элемент выполнен в виде двух отдельных изолированных проводов (на фигурах не показано), упомянутые провода соединены между собой на каждом конце соединительной муфтой для дальнейшего соединения с контроллером питания. Причем в этом случае упомянутые провода расположены рядом друг с другом на предварительно заданном расстоянии S друг от друга.
Использование двух изолированных проводов, например, одножильных, вместо одного традиционного провода с двумя изолированными жилами того же диаметра позволяет уменьшить толщину обогревательного устройства, так как высота уложенных двух проводов будет меньше, чем высота одного провода с двумя изолированными жилами того же диаметра. Таким образом, появляется возможность сделать мобильное обогревательное устройство более тонким в целом. Использование более тонкого обогревателя в свою очередь является более практичным, поскольку его можно легко транспортировать и располагать где удобно пользователю. Из-за удобных и компактных размеров обогревателя пользователь может чаще и более эффективно его использовать. При этом провода нагревательного элемента имеют полимерную термостойкую изоляцию. При использовании в качестве изоляции фторполимеров, диаметр внешней изоляции D нагревательного провода может ограничиться 1 мм.
В одном из частных вариантов исполнения заявленного устройства каждый слой тканевой основы с внутренней стороны дополнительно оснащен армированной и покрытой защитной диэлектрической пленкой металлической фольгой, между которыми и располагается резистивный нагревательный элемент. Фольга слоя тканевой основы может быть выполнена из алюминия, а диэлектрическая пленка для армирования может быть выполнена из лавсана.
Присутствие армированной металлической фольги в конструкции обогревательного устройства позволяет повысить его механическую прочность с сохранением необходимой гибкости. Механическая прочность является достаточно важным эксплуатационным показателем. Металлическая фольга также может рассматриваться как часть экранирующего элемента, что позволит уменьшить изоляцию проводов, что опять-таки способствует уменьшению размеров самих проводов и устройства в целом.
Концы резистивного нагревательного элемента (1) соединены с контроллером питания (2), который соединен с гибким кабелем (3) USB коннектора электрического питания (4), который в свою очередь выведен за пределы электрического обогревательного устройства для получения питания. При этом резистивный нагревательный элемент расположен равноудаленно от боковых кромок слоев тканевой основы.
USB коннектор электрического питания (4) может быть любого типа и предназначен для подключения к любому подходящему для использования источнику питания. Гибкий кабель (3) упомянутого коннектора (4) может иметь электрический регулятор со световым индикатором для включения и выключения обогрева, а также для регулировки величины нагревания. При этом световой индикатор может сигнализировать о состоянии обогревательного устройства (включено или нет).
Одной из отличительных особенностей заявляемого обогревательного устройства является наличие датчиков в частных вариантах исполнения. В контексте данной заявки рассматриваются датчики двух видов: емкостной сенсорный датчик и тензодатчик.
Емкостной сенсорный датчик (5) используется для определения присутствия и для дальнейшего включения или отключения обогрева в зависимости от этого. Следует отметить, что упомянутые датчики могут располагаться/размещаться в разных положениях относительно резистивного нагревательного элемента. Как показано на фиг. 1 емкостной датчик (5) расположен между ветвями одного из меандров (в данном случае нижнего). На фиг. 3 можно увидеть пример реализации заявляемого обогревательного устройства, при которой сенсорный датчик (5) размещен симметрично между двумя меандрами по центру продольной оси устройства. При этом указанные датчики в любой из описанных реализаций соединены посредством шины (6) с контроллером питания.
Тензодатчики (7), показанные на Фиг. 2, обычно используются для измерения размера/величины деформации, то есть чаще всего для взвешивания. В контексте данной заявки эти датчики также используются с целью определения есть ли деформация или нет, за счет чего можно сделать вывод о наличии/присутствии человека и, следовательно, включить или отключить обогрев в зависимости от полученного результата. На фиг. 2 представлены два тензодатчика, последовательно соединенные между собой посредством шины (6). В примерном варианте тензодатчики расположены между двух меандров на продольной оси устройства и соединены посредством этой же шины (6) с контроллером питания.
Изолированный резистивный нагревательный элемент (1) может быть пришит или же приклеен к слоям тканевой основы, что наилучшим образом зафиксирует его размещение.
Исходя из оптимального размера для удобства в использовании заявленного мобильного обогревательного устройства, с учетом стандартных размеров наиболее распространенных кресел, стульев и сидячих мест в целом, данное устройство может быть выполнено прямоугольной формы с размерами сторон 315 мм × 255 мм. Именно эти типоразмеры обеспечивают самое оптимальное удобство и комфорт при использовании, хранении и транспортировке обогревателя.
Заявленное электрическое обогревательное устройство рассчитано на следующие электрические параметры работы: мощность - 8,5 Вт, напряжение -5 В.
Следует обратить особое внимание, что заявляемый обогреватель может получать питание от различных электрических устройств посредством подключения USB коннектора электрического питания, в том числе персональных, имеющих USB порт или USB коннектор, или возможность подключить переходник USB коннектора. Наиболее распространенными источниками питания для заявленного устройства являются ноутбуки, портативные аккумуляторы типа «Power Bank», стационарные персональные компьютеры (ПК), а также мобильные телефоны и планшеты. Для примера, при использовании портативного аккумулятора емкостью 5000 мА⋅ч (при токе - 2 А) примерное время работы обогревателя составляет 2-2,5 часа. Таким образом, возможность использования устройства в любом месте повышает эффективность его использования за счет обеспечения мобильности.
В настоящее время все большую популярность имеют так называемые «умные» устройства, которыми возможно управлять с мобильных вычислительных устройств. Это очень удобно и наглядно для пользователя. В связи с этим техническим веянием заявляемое техническое решение также обладает возможностью управления с вычислительного устройства.
А именно, в случае получения питания от любого вычислительного устройства, например, такого как ноутбук, ПК или мобильный телефон, для пользователя предусмотрена возможность управления обогревом заявленного устройства посредством специального программного обеспечения для управления, предварительно установленного на упомянутом вычислительном устройстве. Программное обеспечение используется для регулирования или плавного изменения величины нагрева, путем регулирования подачи питающего напряжения на резистивный нагревательный элемент, что в свою очередь повышает удобство использования обогревателя для пользователя.
Кроме того, в еще одном частном варианте исполнения, использование специального программного обеспечения для управления обогревом, при условии подключения к ноутбуку или ПК и нахождении обогревателя под пользователем, может преобразовать заявленное электрическое обогревательное устройство в сигнальное устройство, указывающее, например, на то, или иное событие.
Однако, наличие специального программного обеспечения не является обязательным требованием к работе обогревательного устройства. Обогреватель будет выполнять свою основную греющую функция и без программного обеспечения в стандартном режиме работы.
В последнее время люди все чаще предпочитают работать с ноутбуком на свежем воздухе вне помещения. В вечернее время, когда температура начинает понижаться, работа на воздухе может начать доставлять определенный дискомфорт. На этот случай пользователь, имеющий с собой описываемое электрическое обогревательное устройство может разместить его на поверхность скамьи или лавки, или на плед, присесть на него, подключить через USB коннектор к ноутбуку, настроить через предварительно установленное программное обеспечение на ноутбуке комфортную скорость и температуру нагрева и продолжить работу в более комфортных условиях.
Кроме того, описанная конструкция заявленного обогревательного устройства делает его эффективным и актуальным практически в любом месте при различных погодных условиях.
При этом, заявляемое обогревательное устройство выполнено с возможностью размещения в специальном внешнем чехле. Упомянутый внешний чехол может быть выполнен из ПВХ непромокаемой ткани, например, типа «Оксфорд», что позволяет использовать заявленное устройство при различных погодных и бытовых условиях.
Внешний чехол с размещенный внутри обогревательным устройством может быть прошит по периметру, что сделает чехол и устройство единой гибкой неразборной конструкцией. При этом для удовлетворения различных предпочтений пользователей, чехол может быть разных цветов (однотонный или с рисунками).
Следует отметить, что определенные габариты, гибкость и материал внешнего чехла делают заявленный обогреватель универсальным в использовании, а также удобным в эксплуатации и хранении. Причем гибкость обогревательного устройства позволяет разместить его на поверхности любой формы, что также повышает удобство пользователя при его эксплуатации.
Хотя данное техническое решение было описано подробно в целях иллюстрации наиболее необходимых в настоящее время и предпочтительных вариантов осуществления обогревательного устройства, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления и более того, предназначено для модификации и различных других комбинаций признаков из описанных вариантов осуществления. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предполагает, что в возможной степени, один или более признаков любого варианта осуществления могут быть объединены с другим одним или более признаками любого другого варианта осуществления.