冬暖夏涼涼席電熱毛毯

冬暖夏涼——涼席電熱毛毯課題組成員：邵一釗楊勝策耿繼勛摘要根據(jù)我國(guó)的電熱毯的使用反饋來看，大部分的電熱毯使用者描述電熱毛毯睡著不舒適，用著不安全（嚴(yán)重會(huì)發(fā)生火災(zāi)），局部受熱不均，功能單一等。面對(duì)這些問題，還需一種新式的滿足上式要求的熱毛毯來解決。為此，我們收集與分析了使用者的反饋并結(jié)合自身的經(jīng)歷，研發(fā)出了我們自己的電熱毯。該電熱毯全為涼席電熱毯，解決了睡覺不適，安全性能低，受熱不均等問題，冬天夏天都可以用該毯取暖散熱。不需在冬夏交際時(shí)拆換，十分便利好用。關(guān)鍵詞涼席電熱毯恒溫舒適安全防水操作簡(jiǎn)易創(chuàng)新點(diǎn)分析1、通過涼席木片能使熱量散發(fā)的更充分這一經(jīng)驗(yàn)，使得電熱毯產(chǎn)熱于木片上，布熱均勻，人感舒適。2、利用電熱毯與家需本身的特點(diǎn)進(jìn)行1+1，取長(zhǎng)補(bǔ)短，冬夏皆可用。3、利用內(nèi)部線路以及木片的特殊結(jié)構(gòu)，能夠比傳統(tǒng)涼席散熱更快。4、改進(jìn)了電熱毯的結(jié)構(gòu)，使其可以自由折疊，不會(huì)損壞。5、使用特殊開關(guān)，能夠顯示且控制溫度，方便隨時(shí)調(diào)節(jié)。6、若開關(guān)失靈，溫度達(dá)到限定溫度后，溫控系統(tǒng)中空氣膨脹，讓開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉或直接使其斷路。一、問題由來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們的生活質(zhì)量也在上升，但是如今的電熱毯讓正在上升的生活質(zhì)量有些滯后。電熱毯，其功能單一，還有極大的安全隱患，這些缺點(diǎn)已經(jīng)使得電熱毯變成了淘汰品。且在冬夏之際需拆換電熱毯，十分麻煩。如果能擁有一個(gè)能解決上述問題的電熱毯就可以大大的增強(qiáng)其安全性，且功能豐富滿足人們需求火災(zāi)發(fā)生的可能性也會(huì)減小，進(jìn)而生活質(zhì)量也會(huì)提高。二、研究背景市面上普通的家用電熱毯存在如下問題：1、冬天裝、夏天拆，麻煩。2、質(zhì)量厚重。3、不會(huì)自動(dòng)斷電，容易引發(fā)火災(zāi)。4、大多不具有恒溫功能。5、體積巨大。6、功能單一。故我們才有此創(chuàng)意，我們針對(duì)市面上電熱毯存在的問題進(jìn)行了小組討論，大家集思廣益各抒己見。有了幾種方案，但經(jīng)審核篩選后進(jìn)行了部分調(diào)整，小組成員一致通過。三、查新總結(jié)1、查新階段為了驗(yàn)證我的方案是否有人實(shí)施，我通過百度搜索進(jìn)行了查新。百度關(guān)鍵詞為：涼席電熱毯。通過查新發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有人申請(qǐng)了以下專利（見表一）:表一：查新專利表專利申請(qǐng)?zhí)栔饕韺＠耸欠裼袑?shí)際應(yīng)用專利1CN97221396插座安全保護(hù)蓋李玉昆正小面積運(yùn)用于市場(chǎng)專利2CN127373.X安全式擋板插座王永明運(yùn)用于工廠中不適合家用我發(fā)現(xiàn)專利1、2都是關(guān)于插座的相關(guān)原理，他們?cè)O(shè)計(jì)單一并運(yùn)用不廣，不適用于廣大百姓且不能與電熱毯相結(jié)合。我準(zhǔn)備換個(gè)思路，實(shí)現(xiàn)夜間電熱毯插座安全。2、構(gòu)思及方案比較其構(gòu)思功能較單一并沒有考慮電熱毯的相關(guān)運(yùn)用，且只考慮了安全沒有考慮到電阻的大小、電流的承受能力以及價(jià)格，故經(jīng)小組討論，均一致認(rèn)為我們的方案有過之而無不及，各方面均優(yōu)于他們的專利，所以我們對(duì)此次大賽信心充沛。2.1構(gòu)思為了設(shè)計(jì)我的涼席電熱毯，我跟家人一起利用老師教的思維風(fēng)暴法，得到下表列出的幾種構(gòu)思（見表二）：表二：思維風(fēng)暴匯總表方案名 稱思路來源工作方法提出人1安全插座對(duì)豕人的安全考慮增大電阻，減小電流媽媽2多功能插座對(duì)娛樂的考慮混合插孔哥哥3不分流插座提咼充電速度增加電壓同學(xué)4奇形插座外觀新穎美觀改變材料外形爸爸5復(fù)古插座尋找兒童時(shí)期的記憶利用原始材料改進(jìn)姥姥2.2方案的篩選有了這么多思路，可是怎么選擇我準(zhǔn)備實(shí)施的方案呢？我想起每學(xué)期學(xué)校都會(huì)對(duì)同學(xué)們的各方面做綜合評(píng)定，我決定試試這個(gè)方法。作為當(dāng)代社會(huì)之需求，我初步選了五個(gè)方面做為考評(píng)重點(diǎn)。使用可靠 材料做工到位安全效果 經(jīng)小組所有成員實(shí)驗(yàn)制作難易程度 適合高中生成本 不超過高中生經(jīng)濟(jì)能力承受范圍。其他 材料采用原始木料，安全可靠，性質(zhì)穩(wěn)定放心。方案評(píng)比經(jīng)過對(duì)比，我將安全可靠作為我實(shí)施方案主要思路方向，運(yùn)用由簡(jiǎn)到繁，在由繁到簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)理念，開始進(jìn)行方案實(shí)施。中國(guó)古代開始使用且延續(xù)至今的涼席，具有散熱，睡感舒適，方便清潔，攜帶方便等特點(diǎn)。現(xiàn)在雖有電冷毯的想法存在，但并不能實(shí)施。因?yàn)槠鋵?duì)人體會(huì)造成傷害，像風(fēng)濕類的疾病，且制冷的原理也不科學(xué)。中國(guó)現(xiàn)在所使用的電熱毯具有取暖效果顯著等特點(diǎn)。兩樣?xùn)|西結(jié)合，則可相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，滿足人們的生活需求。目前這是最先進(jìn)的創(chuàng)意思想，絕無僅有。四、設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)并制作一種涼席電熱毯，能夠冬可取暖，熱量分布更均；夏可散熱，散熱速度快。且安全可靠，價(jià)格低廉，能適用于普通人家。打破傳統(tǒng)電熱毯之思路，推陳出新，革故鼎新。五、基本思路及方案實(shí)施過程1、基本思路根據(jù)電熱毯工作原理，有效將共與涼席結(jié)合，冬天時(shí)，只需插上電源，按動(dòng)開關(guān)，即可取暖，因?yàn)闆鱿哪酒哂胁紵峋鶆虿桓稍甑奶攸c(diǎn)，所以人體整體受熱均勻，皮膚不干躁。夏天則不用插電，通過內(nèi)置線路及木片散熱，能夠有效的讓人體感到?jīng)鏊c舒適，冬、夏皆可用，十分新穎方便。2、方案實(shí)施過程2.1方案實(shí)施階段一：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：席子電熱毯模型制作：制作困難，其制作過程為：劃破席子，將電熱毯均勻放入并分布但在制作過程中我發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)問題：1重量重2導(dǎo)熱性差3體積巨大4不能恒溫等2.2方案實(shí)施階段二：席子恒溫電熱毯主要改進(jìn)點(diǎn)：解決了不能恒溫的問題2.3方案實(shí)施階段三：論證：解決了以上所提出的所有問題并加以改進(jìn)設(shè)計(jì)原理：將木片與電熱毯相結(jié)合主要材料：特制木片、膠水、電熱絲、恒溫開關(guān)、絕緣膠布、膠帶優(yōu)點(diǎn)：（1）冬夏均可用（2）安全可靠模型制作：我們?cè)谠óa(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了比例縮小，采用縮小20倍的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，面積雖小，但效果很好，足以證明我們的方案可實(shí)施、可行成本分析：由于此次木片均為廠家定制，故價(jià)格較高，且面積較大，故所用膠水較多，由于制作時(shí)間較長(zhǎng)，若投入市場(chǎng)，人工費(fèi)用較高。此次成本較高。盡管我的模型完成了，但我的成品制作到底需要多少錢呢?我將我的設(shè)計(jì)分解了一下如下表四：（以1件為基礎(chǔ)）單位：元表四：成本統(tǒng)計(jì)表：廠商（寫用到1cm的正方5cm正方形膠水（502及組裝及合計(jì)的材料）形木片木片302)包裝木之緣特制木片100元130元50元20元300元經(jīng)過問價(jià)，考慮到成本，我核定產(chǎn)品最終的出廠成本介于350~450元。六、結(jié)構(gòu)組成該席子電熱毯主要由特制木片，開關(guān)、導(dǎo)熱絲、膠管、溫控系統(tǒng)組成。1、特制木片因?yàn)樵撾姛崽盒枰軌驖M足用戶及電熱毯布線的要求，因此設(shè)計(jì)了該特制木片。我們的設(shè)計(jì)選擇該木片作為整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)和中樞，由兩塊大木片，八塊小木片組成，其結(jié)構(gòu)圖如下所示：

小木片lcm*lcm 組裝樣品（部分）3cm*3cm 組裝樣品（部分）充分利用了內(nèi)部盈余空間結(jié)構(gòu)，能有效的滿用空間要求。2、 開關(guān)使用開關(guān)擁有LED顯示屏且能夠更加方便的查看工作狀態(tài)，滿足用戶的需求，安全可靠。3、 導(dǎo)熱絲導(dǎo)熱絲使用的是傳統(tǒng)電熱絲，但使用布線結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)電熱毯有較大區(qū)別，涼席電熱毯與傳統(tǒng)電熱毯相比，因特殊的布線方式使其可折疊，防水，易清潔。在功率上，由于采用比傳統(tǒng)布線方式更為優(yōu)越的組合布線的方式，使其功率在最合適的區(qū)間得到最大的調(diào)整，同時(shí)也保護(hù)了電路，使整個(gè)電路中產(chǎn)熱勻均，不易發(fā)生火災(zāi)。4、 膠管膠管用來連接與存放木片和導(dǎo)線，絕緣，防水，提高安全性能。5、 溫控系統(tǒng)該溫控系統(tǒng)僅利用高中所學(xué)知識(shí)，利用分壓原理制成，在系統(tǒng)的開關(guān)上加裝特制的感溫頭可根據(jù)需要實(shí)時(shí)控制電熱毯的溫度。能夠較準(zhǔn)確的控制溫度，且若該系統(tǒng)失靈，溫控系統(tǒng)中的內(nèi)置特殊導(dǎo)電物自動(dòng)融化，導(dǎo)致全電路斷路，達(dá)到防火災(zāi)的效果。6、 膠水我們?cè)谶x膠水的時(shí)候進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，市面上的膠水有很多，例如：502、302AB膠、高導(dǎo)熱硅膠等。但出現(xiàn)以下問題：1、遇高溫是否會(huì)融化。2、是否長(zhǎng)期耐用。3、價(jià)格是否合適。4、市面上是否流通。5、是否無氣味、無毒。6、化學(xué)性質(zhì)是否穩(wěn)定。7、強(qiáng)度是否合適。8、是否與物體反應(yīng)。我們?cè)谥谱鞯倪^程中，首先考慮到了高導(dǎo)熱硅膠，但經(jīng)過我們的市場(chǎng)調(diào)研，全貴陽沒有買到高導(dǎo)熱硅膠，最后我們選用了502和302AB膠，選用502膠水給我們的制作造成了極大的困難；502膠水是液體，所以遇到密度較小的木塊會(huì)滲透，所以在制作的過程中涂完膠水后必須在1~2秒間放上并壓緊木塊。所以在制作的過程中必須全神貫注,不能有一絲的懈怠，且用502膠水會(huì)被粘到身上，很難洗掉。這大大增加了我們的制作時(shí)間和我們的任務(wù)強(qiáng)度。但我們的意志堅(jiān)定，對(duì)科學(xué)的態(tài)度端正，最終我們客服了困難，制作完畢。在用302AB膠上沒有像502那么難以制作，但還是存在如下問題：氣味具有刺激性，對(duì)我們的身體造成了極大的傷害，但這種膠水粘性強(qiáng)度極大極牢固。所以提高了我們的產(chǎn)品質(zhì)量。七、工作原理及工作過程我們所設(shè)計(jì)的涼席電熱毯結(jié)合了電熱毯的工作原理及涼席的工作原理。該產(chǎn)品睡感舒適，使用安全，受熱分布均勻，功能相對(duì)于傳統(tǒng)電熱毯來說較多，制熱也較快。冬||用戶打開開關(guān)||用戶調(diào)節(jié)溫度||制熱||享受睡眠之旅夏鋪好該毯 享受夏天的涼爽其主要的執(zhí)行順序加上圖所示：冬天時(shí)用戶打開開關(guān)，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，等待制熱，即可使用。用戶亦可自定義電熱毯工作時(shí)間，方可安心睡覺，到時(shí)間后自動(dòng)斷電，大大降低傳統(tǒng)電熱毯晚上忘關(guān)一一給人帶來的不必要的身體損害甚至火災(zāi)。八、制作過程我們?cè)谠óa(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了比例縮小，采用縮小20倍的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，面積雖小,但效果很好，足以證明我們的方案可實(shí)施、可行。木片樣品 木片組裝（部分）木片組裝（部分）

.H1Jj55.H1Jj55-二「丁二卄+一組裝布線 排布完畢測(cè)試為了滿足睡感舒適這一要求，我們將木片邊緣進(jìn)行打磨，使邊緣圓滑，睡感更舒適，且木片有一定的彈性，可以塑造骨骼。我們用一大木片，中間用八塊小木片，兩小片一層進(jìn)行支撐，受力大，面積足，內(nèi)部空間利用率高。在粘合過程中使用特殊膠水，高溫不熔化，且防火、防水。該木片易清潔，只需抹布溫水擦干凈即可。附：涼席毛熱毯主要組件及數(shù)量零部件名稱大木片小木片電熱絲特殊膠水開關(guān)絕緣膠布數(shù)量48419362511管11九、改進(jìn)與完善經(jīng)實(shí)驗(yàn)電熱絲分布不均，導(dǎo)致受熱不穩(wěn)定，但經(jīng)我們的調(diào)整，改正了電熱絲的分布，經(jīng)實(shí)驗(yàn)已解決此問題。由于此次木片均為特制，故造價(jià)較高，且均為人工制作，人工費(fèi)用較高。若有特制機(jī)器和特制材料，進(jìn)行批量化生產(chǎn)，那將會(huì)節(jié)約時(shí)間、減少費(fèi)用，且可實(shí)現(xiàn)我們大規(guī)模應(yīng)用于市場(chǎng)的夢(mèng)想十、市場(chǎng)前景分析在第一代涼席電熱毯中，我們采用中間鏤空的方法制作木片，但因鏤空空間太小，制作成本太高，應(yīng)用性不強(qiáng)而廢棄了。我們?cè)诘谝淮幕A(chǔ)上改進(jìn)了木片制作結(jié)構(gòu)，增加內(nèi)部空間高度，支撐面的表面積增大，若不是尖端壓木片，理論上可承擔(dān)800N以下的力量，且冬天這種結(jié)構(gòu)有利于加熱的熱量擴(kuò)散在一定區(qū)域內(nèi)，增加了熱均勻性和熱穩(wěn)定性，同時(shí)，在夏，這種結(jié)構(gòu)又利于空氣的流動(dòng)，使之比傳統(tǒng)涼度更涼爽。因?yàn)楫?dāng)前市場(chǎng)上沒有我們所需要的木片，所以讓加工廠給我們特制了一批木片，故成本較高（該木片邊緣圓滑，一般情況下不傷人），但如果是批量生產(chǎn)的話，該成本預(yù)計(jì)會(huì)降至四分之一，也就40-70塊錢，價(jià)格便宜實(shí)惠，符合大眾使用，而且該電熱毯使用價(jià)值高，功能相對(duì)于傳統(tǒng)電熱毯來說較多，操作簡(jiǎn)便，容易使用，防水易擦拭，具有廣闊的市場(chǎng)前景和強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。十一、展望該電熱