阅读说明：本技术 用于头发造型装置的筒体 (Barrel for hair styling device ) 是由 马科斯·费尔南德斯 蒂莫西·摩尔 安东尼·萨金特 于 2018-05-03 设计创作，主要内容包括：一种用于头发造型装置的筒体(12)，该筒体包括：外表面(14)；以及筒体内部的加热器安装表面(16)；其中，加热器安装表面与外表面一体地形成。例如，筒体(12)可以形成为单个挤出金属部件。还提供了一种筒体组件(10)，该筒体组件包括此种筒体(12)以及安装在加热器安装表面上的一个或多个加热器元件(20)。还提供了一种包括此种筒体组件的头发造型装置(例如卷发钳(30)、卷发棒或热铁刷)。还提供了一种用于头发造型装置的加热器元件，该加热器元件包括：具有导电轨道的基板，该导电轨道用于在向其施加电流时产生热量；以及一体式温度传感器。还提供了关于上述的制造方法。(A cartridge (12) for a hair styling device, the cartridge comprising: an outer surface (14); and a heater mounting surface (16) inside the barrel; wherein the heater mounting surface is integrally formed with the outer surface. For example, the barrel (12) may be formed as a single extruded metal part. A cartridge assembly (10) is also provided comprising such a cartridge (12) and one or more heater elements (20) mounted on a heater mounting surface. A hair styling device (e.g., curling iron (30), curling wand or hot iron brush) including such a cartridge assembly is also provided. There is also provided a heater element for a hair styling device, the heater element comprising: a substrate having a conductive track for generating heat when an electric current is applied thereto; and an integral temperature sensor. Methods of manufacture are also provided in relation to the above.)

用于头发造型装置的筒体

技术领域

本发明涉及一种用于头发造型装置例如但不限于卷发钳、卷发棒或热铁刷的可加热的筒体；以及相关的部件和制造方法。

背景技术

某些头发造型装置(例如卷发钳、卷发棒和热铁刷)包括细长的筒体部件和可操作以加热筒体的电加热器元件。

在这种类型的现有头发造型装置中，筒体通常由简单的圆柱形金属管构成。在制造该装置时，通过单独的加热器载体将加热器元件安装在筒体内。更详细地，将加热器元件安装在加热器载体上或加热器中，然后将加热器载体装配在筒体内，邻近筒体的内表面。因此，在使用中，热量从加热器元件到筒体的热传递横跨至少两个边界-首先，从加热器元件到加热器载体，其次，从加热器载体到筒体。

对于这样的头发造型装置，期望增加从内部加热器元件的表面到装置的外表面的热传递的速度和效率，以便将热量更快速和有效地传递到被造型的头发。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于头发造型装置的筒体，该筒体包括：外表面；以及筒体内部的加热器安装表面；其中，加热器安装表面与外表面一体地形成。

由于加热器安装表面与外表面一体地形成，这形成了用于将热量从加热器元件(当安装在加热器安装表面上时)传递到外表面的不间断的路径。继而，这使得从加热器元件到装置的外表面的热传递的速度和效率提高，并因此提高了对头发造型的速度和效率。

通过将加热器安装表面与外表面一体地形成而赋予的另一优点在于，由于不需要单独的加热器载体部件，因此简化了制造过程。

加热器安装表面可以从一侧到另一侧横跨筒体的内部延伸。例如，加热器安装表面可大致横跨筒体的直径定位。可替代地，加热器安装表面可以远离筒体的直径定位(例如，以提供更多的空间来容纳更大的加热器元件)。

有利地，加热器安装表面的厚度可以是外表面的厚度的大约两倍，因为已经发现这提高了从加热器元件到外表面的热传递的效力。

加热器安装表面可为大致平坦的。可替代地，它可以包括用于容纳一个或多个加热器元件的纵向凹部，从而有助于加热器元件在加热器安装表面上的精确定位和保持。

外表面可以具有圆形横截面或椭圆形横截面，或者，如果需要，可以具有其他形状。

有利地，筒体(具有一体式加热器安装表面)可以形成为单个挤出部件，例如由金属制成。这极大地方便了筒体的制造，从而降低了生产成本。此外，这使得筒体可以具有任何期望的长度，或者易于生产一定范围的筒体长度。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于头发造型装置的筒体组件，该筒体组件包括根据本发明的第一方面的筒体，以及一个或多个安装在加热器安装表面上的加热器元件。

如果加热器安装表面包括纵向凹部，则该加热器元件或每个加热器元件可以安装在所述纵向凹部内。

筒体组件还可包括用于将该加热器元件或每个加热器元件固定抵靠在加热器安装表面上的装置。在一个示例中，所述用于固定的装置包括弹簧夹。但是，也可以使用替代的固定装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种头发造型装置，其包括根据本发明的第二方面的筒体组件。头发造型装置可以是使用一个或多个加热的筒体部件的任何类型。例如，头发造型装置可以选自包括以下的组：卷发钳、卷发棒和热铁刷。

为了用在如上所述的筒体组件中，或用在不采用这种筒体组件的其他发头发造型设备中，本发明的第四方面提供了一种加热器元件，该加热器元件包括：具有导电轨道的基板(例如，由陶瓷制成)，导电轨道用于在向其施加电流(即通过焦耳加热)时产生热量；以及一体式温度传感器。

例如，导电轨道和温度传感器可以形成为嵌入在基板内的平行层。温度传感器可以包括电阻轨道，电阻轨道的电阻随温度而变化。因此，可以在一个区域(而不只是一个点)上感测温度，并且轨道能够有利地分子结合到加热器，从而消除了对热胶的任何需求(这在制造和耐热上很难做到，如果没有热胶会降低性能)。

根据本发明的第五方面，提供了一种制造用于头发造型装置的筒体的方法，该方法包括将筒体挤出成使其包括外表面和在所述筒体内部的一体地形成的加热器安装表面。

该制造方法的可选特征如以上关于本发明的第一方面所述。

该方法随后可以包括将一个或多个加热器元件安装在加热器安装表面上。

该方法还可以包括将加热器元件或每个加热器元件固定抵靠在加热器安装表面上。

根据本发明的第六方面，提供了一种形成用于头发造型装置的加热器元件的方法，该方法包括在基板上或基板中形成导电轨道，以及一体式温度传感器，导电轨道用于在向其施加电流时产生热量。

导电轨道和温度传感器可以形成为嵌入在基板内的平行层。

温度传感器可以包括电阻轨道，电阻轨道的电阻随温度而变化。

温度传感器可以分子地结合至基板。

基板可以包括陶瓷材料。

附图说明

现在将仅通过举例的方式并参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是头发造型装置的筒体的透视图，该筒体具有一体式加热器安装表面和加热器元件，加热器元件安装在加热器安装表面上；

图2是图1的筒体的剖视图(可能的尺寸仅作为示例)，也具有安装在一体式加热器安装表面上的加热器元件，并且还示出了布置成将加热器元件保持在抵靠加热器安装表面的位置的弹簧夹；

图3是头发造型装置的一个示例，在这种情况下是卷发钳，其中装有图1和图2所示形式的加热筒体；

图4是具有一体式温度传感器的加热器元件的剖视示意图，该加热器元件可以用在图1和图2所示形式的筒体中，或用在没有这种筒体的其他头发造型装置中；

图5是与图4的加热器元件一起使用(并示为与之连接)的控制电路的示意图；

图6是与图4相似的具有一体式温度传感器的加热器元件的另一剖视示意图，其可能的尺寸仅作为示例；以及

图7以平面图示出了可用于形成具有一体式温度传感器的加热器元件(诸如图6所示)的构成层的示例。

在附图中，相同的元件始终由相同的附图标记表示。

具体实施方式

本发明的实施例代表了申请人将本发明付诸实践的最佳方式。但是，它们并不是实现这一目标的唯一方式。

概述

图1和图2分别以透视图和剖视图示出了组件10，组件10可以形成诸如卷发钳(例如图3所示)、卷发棒或热铁刷的头发造型装置的一部分。组件10包括细长的筒体12，该筒体在使用中可以用于加热和造型头发。筒体12具有弯曲的外表面14和一体式内部加热器安装表面16。组件10还包括安装在加热器安装表面16上的一个或多个加热器元件20。如图所示，加热器元件20在形式上通常是细长的、平面的并且相对较薄(即，具有薄的矩形横截面形状)，但是其他几何形状也是可以的。

在所示的实施例中，弹簧夹18***筒体12内以将加热器元件20保持在抵靠加热器安装表面16的位置。然而，在替代实施例中，可以替代地使用用于将加热器元件20固定在适当位置的其他装置。

带有一体式加热器安装表面的筒体

具有外表面14和一体式加热器安装表面16的筒体12优选地形成为单个挤出金属部件。外表面14的横截面可以是任何期望的形状。在我们目前优选的实施例中，外表面14具有圆形或椭圆形的横截面形状，但是其他横截面形状也是可以的。

当从横截面观察时，一体式加热器安装表面16从一侧到另一侧横跨筒体12的内部延伸为弦(chord)。因此，加热器安装表面16在两个相对的位置处一体地附接至外表面14。在我们目前优选的实施例中，一体式加热器安装表面16沿着(或靠近)筒体12的直径设置，即，当从横截面观察时，穿过或接近筒体12的中心。然而，在替代实施例中，一体式加热器安装表面16可定位成更远离筒体12的直径(例如，如果加热器元件20或每个加热器元件20相对较大，使得筒体12的内部横截面积的一半以上需要用来容纳加热器元件)。

同时，在所示的实施例中，一体式加热器安装表面16是在其上安装加热器元件20或每个加热器元件20的平坦表面，在替代实施例中，加热器安装表面16可包括纵向凹部，加热器元件20可以位于纵向凹部。这样的纵向凹部可以容易地加入到挤出金属的横截面形状中。

在制造中，筒体12可以由长的或连续长度的挤出金属切割而成，该挤出金属的横截面轮廓包括外表面14和一体式加热器安装表面16。由于形成为单个挤出金属部件，因此筒体12的制造变得容易，从而降低了生产成本。此外，通过使用挤出部件，这使得筒体12能够具有任何期望的长度，或者易于生产一定范围的筒体长度。

可以挤出任何合适的金属以形成筒体12。例如，金属可以是铝，铝相对便宜、具有相对低的密度(使得所得的产品重量相对较轻)并且易于挤出。

热传递注意事项

一体式加热器安装表面16还用作将热量从加热器元件20到筒体12的外表面14传导和/或辐射的内部特征。

如图2所示，来自一个或多个加热器元件20的热传递是由加热器安装表面16上的加热器元件20与相邻的筒体的内表面(点A)热接合来提供的。借助于作为用于热传导(经由B点)和/或热辐射的一体式内部特征的加热器安装表面16，热量从加热器元件20或每个加热器元件20有效地传递到外表面14(C点)。

在目前优选的实施例中，通过使加热器安装表面16的厚度(例如，在A点处)为外部外表面14的厚度(例如，在C点处)的两倍，能够实现提高的效率。

利用这样的几何形状，由于相对于外表面14的厚度，一体式内部传导和/或辐射特征(即加热器安装表面16)的设计和厚度提供了有效的热传递，具有从加热器元件20到外“工作”表面14的最小温度差，因此实现了改善的热性能。

在图2中给出了这种几何形状的示例，其中仅通过示例的方式提供了可能的尺寸。在该示例中，加热器安装表面16(用作热量的传导和/或辐射的内部特征)具有2mm的厚度(例如，在A点处)，而外表面14(例如在C点处)具有1mm的均匀厚度。顺便提及，可以注意到，在该示例中筒体12具有30mm(+/-5mm)的外径。

当然，应当理解，其中加热器安装表面16的厚度是外表面14的厚度的两倍的其他几何形状也是可以的。例如，加热器安装表面16的厚度可以是3mm，而外表面14的厚度可以是1.5mm，或者，加热器安装表面16的厚度可以是1.5mm，而外表面14的厚度可以是0.75mm。

弹簧夹(或其他固定装置)

在所示的实施例中，弹簧夹18将加热器元件20定位在邻近加热器安装表面16并且弹簧夹18提供足够的力以将加热器元件20保持与加热器安装表面16紧密接触，从而通过加热器安装表面16发生有效的热传递，并由此传递到筒体12的外表面14。

然而，如上所述，在替代实施例中，可以替代地使用用于将加热器元件20固定在抵靠加热器安装表面16的位置的其他装置。

头发造型装置示例

图3示出了头发造型装置的示例-在这种情况下为卷发钳30-其包括如上所述的筒体组件10(即，具有一体式加热器安装表面16的挤出筒体12，加热器安装表面16上安装有一个或多个加热器元件20)。卷发钳30包括在使用过程中由用户抓握的主体32。主体32包括电源(例如电源供电电缆38或可构想地可充电电池)。筒体12被附接至主体32并且被布线，使得可以向筒体12内的加热器元件20提供电力(例如，在主体32内控制电路的控制下)，从而使筒体12发热。

具有弯曲轮廓以与筒体12的外表面14互补的夹紧构件34借助于枢转机构35和用户可按压的杆36可枢转地邻近筒体12安装。如本领域技术人员将熟悉的，夹紧构件34被弹簧偏置到闭合位置，在该闭合位置处，夹紧构件34压靠在筒体12上。在夹紧构件34处于闭合位置并且筒体12发热的情况下，卷发钳30可以用于造型已经被引入在夹紧构件34和筒体12之间的头发。然而，当用户按压杆36时，夹紧构件34围绕枢转机构35枢转并由此打开，例如以允许将头发引入到筒体12和夹紧构件34之间以进行造型，或者一旦期望的造型已经完成就释放头发。

改进的加热器架构

为了改善如上所述的头发造型装置(例如卷发钳)的热响应，我们发现不使用与加热器元件分离的温度传感器是有利的。而是，如图4所示，温度传感器可以作为电阻轨道的第二层嵌入加热器元件20中，以使加热器元件20包括两层：加热器轨道层26和温度传感器层24。在所示的实施例中，加热器轨道和温度传感器都嵌入在陶瓷基板22(例如由氧化铝制成)内。

形成温度传感器的电阻轨道可以具有正温度系数或负温度系数，从而随着温度的变化，轨道的电阻会发生变化，然后可以通过控制电路检测到该电阻，因此可以计算出温度(一旦针对温度校准了轨道电阻的变化)。进而，根据计算出的温度，可以控制提供给加热器轨道的电力，从而调节加热器元件20的温度。使用嵌入的温度传感器轨道的好处是双重的：可以在一个区域(而不只是一个点)上感测温度，并且轨道能够有利地分子结合到加热器，从而消除了对热胶的任何需求(这在制造和耐热上很难做到，如果没有热胶会降低性能)。

这种集成的加热器和传感器结构的使用绝不限于如上所述的头发造型装置(即，具有形成为单个挤出金属部件的筒体12，具有外表面14和一体式加热器安装表面16的装置)。实际上，这种集成的加热器和传感器结构可更广泛地应用，并且可以例如在其他头发造型设备件(例如直发器)中以及在三区加热器上使用。

图5是适于与图4的加热器元件20一起使用(并示为与之连接)的控制电路40的示意图。控制电路40包括：电流驱动单元42，其可操作以向加热器元件20的加热器轨道层26供应电流；以及电阻感测单元44，其可操作以产生表示(或取决于)温度传感器层24的电阻轨道的电阻的信号。电流驱动单元42和电阻感测单元44均连接至控制单元46(例如，适当编程的微处理器)。

在使用中，控制单元46使电流驱动单元42向加热器轨道层26供应电流，从而使加热器元件20加热。与电流驱动单元42的操作并行，电阻感测单元44生成表示(或取决于)温度传感器层24的电阻轨道的电阻的信号，并将该信号提供给控制单元46(即以反馈的方式)。由电阻感测单元44产生的信号可以由控制单元46处理以确定加热器元件20的温度(例如，通过采用校准关系)，并且继而，控制单元46构造成调节供应给加热器轨道层26的电流，从而调节加热器元件20的温度，尤其是使加热器元件20达到并保持期望的温度。

可以提供联接至控制单元46的用户可调节的控制旋钮或其他用户界面(例如，电子按钮)，以使用户能够指定加热器元件20要达到的温度。在第一变体中，控制旋钮或用户界面可以使用户能够指定期望的实际温度(例如，以℃为单位)。在第二变体中，控制旋钮或用户界面可以使用户能够选择温度是“高”、“中”还是“低”，例如，这种设置与相应预定温度相对应。在第三变体中，控制旋钮或用户界面可以使用户能够指定要进行的头发和/或造型操作的类型，控制单元46据此(从内部查找表中有效地)确定加热器元件20将被加热到的适当的温度。

图6示出了另一个加热器元件，其具有与图4相似的一体式温度传感器，其可能的尺寸仅作为示例。在这种情况下，加热器元件20包括陶瓷基板22(例如氧化铝)，陶瓷基板22具有嵌入的温度传感器层24和加热器轨道层26。如下面更详细地讨论的，加热器元件20可以由结合在一起的三个构成层形成。

参照图6中给出的示例性尺寸，(层26的)电阻加热器轨道可以在加热器元件20的下表面(即，在图1和图2所示的组件情况下与加热器安装表面16相邻的表面)上方0.6mm。(层24的)温度传感器的电阻轨道可以在电阻加热器轨道上方0.2mm，并且在加热器元件20的上表面下方0.2mm。

此外，(层24的)温度传感器的电阻轨道和(层26的)电阻加热器轨道两者都可以在加热器元件20的外边缘的内侧至少0.6mm处，以防止不期望的外部影响，例如短路；与加热器安装表面形成的电弧；或飞弧。为了更详细地说明这一点，将理解，加热器元件20可以在高电压(例如，240V AC)下操作，并且加热器安装表面可以是金属板。因此，在加热器轨道和加热器安装表面之间需要有足够的绝缘，以阻止两者之间的电气跳动，否则可能会导致用户触电。尽管空气是绝缘体，但由于水分含量的变化(在头发造型的情况下尤其如此)，空气并不是一种特别好或可靠的绝缘体。因此，为了遵守相关的安全规定，在(层26的)活动轨道和加热器安装表面(例如金属板)之间至少要设置0.6mm的间隙，以确保在两者之间不会导电。

加热器元件20的整个基板22可以由烧制在一起(或者以其他方式结合在一起)的三个陶瓷层形成。整个基板22可以例如由氧化铝形成，这是因为构成层也由氧化铝形成。

图7示出了这样的层的示例，即顶层23、温度传感器层24和加热器轨道层26。

当单独考虑时，加热器轨道层26(在图6的横截面中的最下部)具有其自己的陶瓷基板22c(例如氧化铝)，在陶瓷基板22c上沉积有电阻加热器轨道27。电阻加热器轨道27优选地具有最小的温度系数(正或负)以允许快速加热。

类似地，当单独考虑时，温度传感器层24具有其自己的陶瓷基板22b(例如氧化铝)，在陶瓷基板22b上沉积温度传感器的电阻轨道25。如上所述，温度传感器的电阻轨道25可以具有正温度系数或负温度系数，以允许测量加热器的温度。如图所示，温度传感器的电阻轨道25的样式可以与电阻加热器轨道27的样式相对应并且对齐，但是也可以有不必是这种情况的变体。

类似地，当单独考虑时，顶层23包括陶瓷基板22a(例如氧化铝)。

在一端，顶层23还包括一系列的四个贯穿厚度的焊垫21，用于电连接到相关的电路，例如电流驱动单元42和电阻感测单元44，如图4所示。

如图所示，温度传感器层24也具有相应的一系列贯穿厚度的焊垫21，其中两个焊垫连接至温度传感器的电阻轨道25。

加热器轨道层26也具有相应系列的焊垫21(不贯穿厚度，以避免在使用中与下面的加热器安装表面16电接触)，其中两个焊垫连接至电阻加热器轨道27。

三个层23、24、26上的焊垫21的位置相互对齐。当将三个层23、24、26结合在一起(例如，通过烧制在一起)时，在彼此的顶部上，层23、24、26中的每一个上的焊垫21彼此接触。此外，各个陶瓷基板22a、22b、22c结合以形成一个整体基板22。

随后，将顶层23上的焊垫21连接至相关的电路(例如，如上所述的单元42和44)。更具体地，电流驱动单元42连接至顶层23上的特定焊垫，该特定焊垫的位置与加热器轨道层26(电阻加热轨道27与其连接)的特定焊垫(即如图所示的中间的两个焊垫)相对应。同样地，电阻感测单元44连接至顶层23上的特定焊垫，该特定焊垫的位置与温度感测层24(电阻加热轨道25与其连接)的特定焊垫(即如图所示的最外部的两个焊垫)相对应。

在替代实施例中，焊垫不是贯穿厚度的，而是直接连接到相应的轨道25、27的每个层24、26的特定焊垫暴露在相应的层上，以允许进行直接与相应焊垫的电连接。这可以通过使陶瓷层成形来实现，以使下面陶瓷层的轨道的焊垫不被上面陶瓷层覆盖。

可能的变型例和替代例

上面已经描述了详细的实施例和一些可能的替代例。如本领域技术人员将理解的，可以在仍然受益于其中体现的发明的同时对以上实施例进行多种变型和进一步的替代。因此，将理解，本发明不限于所描述的实施例，而是包括落入所附权利要求的范围内的对本领域技术人员来说明显的变型。

例如，在上述实施例中，加热器安装表面16从一侧到另一侧横跨筒体的内部延伸。然而，在替代实施例中，加热器安装表面可以形成为更封闭的通道，加热器元件可以***通道中。例如，加热器安装表面可以具有“U”形的横截面，该“U”形的横截面通过挤出与外表面一体地形成，并且加热器元件可以切入“U”的内部。

在上述实施例中，单个加热器安装表面16横跨筒体的内部延伸。然而，在替代实施例中，可以从一侧到另一侧横跨筒体的内部设置一个以上的加热器安装表面。例如，可以设置两个(或更多个)分离的加热器安装表面，作为横跨筒体的内部延伸的两个(或更多个)平行弦，并且可以通过挤出使两个(或更多个)分离的加热器安装表面与外表面一体形成。然后可以例如使用相应的弹簧夹或其他固定装置将单独的加热器元件安装在每个加热器安装表面上。

在上述实施例中，单个加热器元件20安装在单个加热器安装表面16上。然而，在替代实施例中，可以例如在每侧使用相应的弹簧夹或其他固定装置将一个加热器元件20安装在加热器安装表面的一侧上，而可以将另一个加热器元件安装在相同加热器安装表面的相对侧上。以这种方式，可以增加提供给给定加热器安装表面的热量(可能增加一倍)。

在本说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”以及这些词语的变体，例如“含”和“含有”，意为“包括但不限于”，并且不旨在(以及不)排除其他部件、整数或步骤。