溫差致電的紡織品及其製造方法
2023-05-16 03:29:06
專利名稱：溫差致電的紡織品及其製造方法
溫差致電的紡織品及其製造方法技術領域
本發明是有關於一種紡織品及其製造方法，且特別是有關於一種可利用溫差致電的紡織品及其製造方法。
背景技術：
隨著經濟加速全球化，紡織產業面臨強大的轉型與競爭壓力，因此必須不斷提升紡織技術，並開發高價值的產品。將紡織品做為杯墊等隔熱介質，並藉由在紡織品上設置不同的線材，通過兩種不同性質的金屬導線形成一封閉迴路，當端點介面溫度產生差異時，將可提供些微電能(Seebeck effect,席貝克效應)，成為一具有廢熱回收功能的紡織品，彳嚴然成為未來紡織品研發趨勢之一。
然而，在現有技術中，關於具有以溫度差產生電壓的紡織品中，多需採用焊接技術將不同的線材連接交織出多個熱感應點，其所需生產成本較高且易有焊點脫落的問題。發明內容
本發明提供一種以溫差致電的紡織品，其熱電傳導線材之間的交織點具良好接觸性，且可緊密連結不易脫落。
本發明提供一種以溫差致電的紡織品，包括一基布以及至少兩個不同材質的熱電傳導線材。熱電傳導線材以車縫或刺繡的方式配置於基布。兩個熱電傳導線材為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點。
本發明提供一種以溫差致電的紡織品的製造方法，包括如下步驟:提供一基布。以車縫或刺繡的方式，將至少兩個不同材質的熱電傳導線材配置於基布。兩個熱電傳導線材為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點。
在本發明的一實施例中，上述的交織點包括一第一交織點群以及一第二交織點群。第一交織點群沿一第一方向排列。第二交織點群沿一第二方向排列。第一方向與第二方向在基布上不相交，且第一方向與第二方向平行。
在本發明的一實施例中，上述的第一交織點群在第一方向上的排列密度與第二交織點群在第二方向上的排列密度相等。
在本發明的一實施例中，上述的交織點包括一第一交織點群以及一第二交織點群。第一交織點群以一第一圓心為中心排列，形成一第一圓周。第二交織點群以一第二圓心為中心排列，形成一第二圓周。第一圓周與第二圓周在基布上不相交。
在本發明的一實施例中，上述的第一圓心與第二圓心為同一圓心。
在本發明的一實施例中，上述的第一交織點群在第一圓周上的排列密度大於第二交織點群在第二圓周上的排列密度。
在本發明的一實施例中，上述的兩個熱電傳導線材包括一第一熱電傳導線材以及一第二熱電傳導線材。第一熱電傳導線材包括多個第一線段。第二熱電傳導線材包括多個第二線段。第一線段與第二線段在基布上為連續不斷地間隔排列。此外，第一線段在一第三方向上延伸，第二線段在一第四方向上延伸，第三方向與第四方向不平行且不垂直。
在本發明的一實施例中，上述的兩個熱電傳導線材在各交織點處產生多個交點。
在本發明的一實施例中，上述的熱電傳導線材的材質為選自下列材料至少其中之一:金屬、合金、半導體以及導電高分子。
基於上述，在本發明的範例實施例中，紡織品的熱電傳導線材可利用車縫或刺繡的方式配置於其上，不需再利用例如焊接的額外加工方式即可在基布上形成交織點，再藉由交織點間的溫度差異產生電壓。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
圖1為本發明的一實施例的紡織品的示意圖。
圖2是圖1的區域R的放大示意圖。
圖3為本發明的另一實施例的紡織品的示意圖。
圖4為本發明的另一實施例的紡織品的示意圖。
圖5為圖4的區域Rl的放大示意圖。
圖6為圖5的局部放大圖。
圖7為圖4的實施例的一應用範例。
圖8為本發明一實施例的溫差致電紡織品的製造流程圖。
:
100:紡織品
110:基布
120:熱電傳導線材
122:第一熱電傳導線材
124:第二熱電傳導線材
L1:第一線段
L2:第二線段
Dl:第一方向
D2:第 二方向
D3:第三方向
D4:第四方向
140:交織點
141:交點
142:第一交織點群
144:第二交織點群
R:區域
Rl:區域
R2:區域
R3:區域
Pl:線頭
P2:線尾
300:紡織品
310:基布
320:熱電傳導線材
322:第一熱電傳導線材
324:第二熱電傳導線材
340:交織點
A:虛線
400:紡織品
410:基布
420:熱電傳導線材
422:第一熱電傳導線材
424:第二熱電傳導線材
440:交織點
442:第一交織點群
444:第二交織點群
451:第一圓心
452:第一圓周
453:第二圓心
454:第二圓周
B:虛線
P3:點
700:紡織品
H:熱源
TH:內圈溫度
TL:外圈溫度
S810-S820:步驟具體實施方式
圖1為本發明的一實施例的紡織品的示意圖。請參照圖1，本實施例的紡織品100具有利用不同材質的熱電傳導線材的溫度差產生電壓的功能，即所謂的溫差致電。紡織品100包括一基布110以及至少兩種不同材質的熱電傳導線材120。在本實施例中，至少兩種不同材質的熱電傳導電材120例如是以一第一熱電傳導線材122以及一第二熱電傳導線材124為例說明。各熱電傳導線材的材質為選自下列材料至少其中之一:金屬、合金、半導體以及導電高分子。
在本實施例中，第一及第二熱電傳導線材122、124為以車縫或刺繡的方式配置在基布110上，並且交錯排列。在本實施例中，基布110上的熱電傳導線材120為以不斷線的導線迴路設計，讓紡織機臺不產生毀損的情況下，製作熱電傳導線材120的電極織物。在此，第一熱電傳導線材122包括多個在第三方向D3上延伸的第一線段LI。第二熱電傳導線材124包括多個在第四方向D4上延伸的第二線段L2。第三方向D3與第四方向D4實質上不平行也不垂直，以讓第一及第二熱電傳導線材122、124在不同的交錯處形成多個交織點140。在本實施例中，由熱電傳導線材120的線頭Pl順沿此線材至其線尾P2，第一線段LI與第二線段L2在基布110上為連續不斷地間隔排列。
在本實施例中，交織點140包括一第一交織點群142以及一第二交織點群144。第一交織點群142沿一第一方向Dl排列，而第二交織點群144沿一第二方向D2排列。第一方向Dl以及第二方向D2實質上平行且在基布110上不相交。此外，在本實施例中，第一交織點群142在第一方向Dl上單位長度內的交織點數目，與第二交織點群144在第二方向D2上單位長度內的交織點數目實質上相等。也就是說，第一交織點群142在第一方向Dl上的排列密度與第二交織點群144在第二方向D2上的排列密度實質上相等。
在本實施例中，為了讓第一及第二熱電傳導線材122、124能夠有效連結，各交織點140為採用波浪狀的交迭結構，以增加熱電偶的接觸面，如圖2所示。圖2為圖1的區域R的放大示意圖。請參考圖2，更微觀地描述這些交織點140，以區域R為例，第一熱電傳導線材122以及第二熱電傳導線材124在交織點140以波浪狀走線方式使其產生多個交點141。因此，熱電傳導線材之間的交織點具良好接觸性，且可緊密連結不易脫落，以取代焊接結合的方式。
圖3為本發明的另一實施例的紡織品的示意圖。請參照圖1及圖3，在圖1的實施例中，第一熱電傳導線材122的第一線段LI與第二熱電傳導線材124的第二線段L2為交錯配置而形成一熱電迴路單元。此熱電迴路單元為I條斜向的第一熱電傳導線材122與2條水平的第二熱電傳導線材124的交錯配置所形成的「Z」字形平面織物結構。若需擴充多片的熱電織物，可通過圖1的熱電迴路單元的設計方式，讓I條斜向的第一熱電傳導線材與4條水平的第二熱電傳導線材進行配置，如圖3所示。在圖3的實施例中，紡織品300的I條斜向的第一熱電傳導線材322為跨過4條水平的第二熱電傳導線材324，以形成多個交織點340。在本實施例中，第一及第二熱電傳導線材322、324為連續地設置於基布310上，因此沿虛線A裁切剪開即可形成如圖3所示的多片的熱電織物。
簡單來說，依據圖3所示的實施態樣，熱電傳導線材320的排列方式為，第二熱電傳導線材324在水平方向上延伸，第一熱電傳導線材322則橫跨4條第二熱電傳導線材324。並且，起點在第二熱電傳導線材324的第一條線的線頭，終點位於第二熱電傳導線材324的第四條線的線尾，且每一種熱電傳導線材320在製作過程中皆為連續不間斷的迴路。類似地，在其他實施例中，若要再增加一組熱電迴路單元，僅須將第一熱電傳導線材322再多橫跨2條第二熱電傳導線材即可。此外，本實施例的「Z」字形平面織物結構為一種連續性的長條形織物，故至少可應用於連續性的溫差介面，諸如腰帶、熱管包覆材等。以熱管包覆材為例，本實施例的可撓性的熱電平面織物結構，通過撓曲的方式包覆於熱管外圍，藉此將冷熱端的溫差介面通過織物分離，以提高熱電轉換效率。
圖4為本發明的另一實施例的紡織品的示意圖。圖5為圖4的區域Rl的放大示意圖。圖6為圖5的局部區域R2及R3放大圖。請參照圖4到圖6，在本實施例中，紡織品400包括一基布410以及兩種不同材質的熱電傳導線材420。熱電傳導線材420包括一第一熱電傳導線材422與一第二熱電傳導線材424。在此,第一及第二熱電傳導線材422、424為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點440，如圖5所示。交織點440包括一第一交織點群442以及一第二交織點群444。
在本實施例中，第一交織點群442以一第一圓心451為中心排列，形成一第一圓周452。而第二交織點群444以一第二圓心453為中心排列，形成一第二圓周454。在此,第一圓心451與第二圓心453為同一圓心，因此第一圓周452與第二圓周454並不相交。在其他實施例中，第一圓心與第二圓心也可以是不同的圓心。無論第一圓心與第二圓心相同或不同，在本發明的範例實施例中，對應第一交織點群的第一圓周以及對應第二交織點群的第二圓周在基布410上均不相交。
此外，在本實施例中，第一交織點群442在第一圓周452上單位長度內的交織點數目大於第二交織點群444在第二圓周454上單位長度內的交織點數目。亦即，第一交織點群442在第一圓周452上的排列密度大於第二交織點群444在第二圓周454上的排列密度。另外，第一熱電傳導線材422以及第二熱電傳導線材424在交織點440以波浪狀走線方式而產生多個交點，如圖5及圖6所示。因此，熱電傳導線材之間的交織點具良好接觸性，且可緊密連結不易脫落。此外，在本實施例中，第一及第二熱電傳導線材422、424為連續地設置於基布上，因此沿圖6所示的虛線B裁切剪開即可獲得如圖4所示的同心圓設計的熱電織物。
另一方面，第一熱電傳導線材422包括多個第一線段LI。第二熱電傳導線材424包括多個第二線段L2。在本實施例中，由熱電傳導線材420的第一圓周452上的任一點P3順沿此線材移動而回到點P3，第一線段LI與第二線段L2在基布410上為連續不斷地間隔排列。類似地，由熱電傳導線材420的第二圓周454上的任一點順沿此線材移動而回到任一點，第一線段LI與第二線段L2在基布410上也是連續不斷地間隔排列。
圖4實施例中的環形輻射狀的熱電結構，例如可應用於熱源集中，但外側需散熱的情境，如杯墊、椅墊等。圖7為圖4的實施例的一應用範例。請參考圖4及圖7，紡織品400利用同心圓的設計概念將冷熱端分離。並且，內圈(即第一圓周452)的交織點群的排列密度大於外圈(第二圓周454)的交織點群的排列密度。因此，內圈的交織點群易於聚集熱能，減少與外界環境接觸的機會來達到熱量聚集的效果；相對地，外圈的交織點群易於發散熱能，增加與外界環境接觸的機會來達到散熱的效果。因此，內外圈溫度差就會更大，所產生的電壓效果也會越好。在本實施例中，溫差致電的紡織品700例如是作為一杯墊，當其中心處配置有一熱源H時，靠近中心位置的內圈溫度TH較高，熱能聚集，而遠離中心的外圈溫度TL較低，熱能發散，因此，兩者的溫差較大，可提升其熱電轉換效率。此外，設計者亦可設計較長的第一線段LI與第二線段L2，以較長的路徑讓冷熱兩端分離，並達到良好的散熱效果。
在本發明的範例實施例中，熱電傳導線材可以是復絲結構或是單絲結構。若所選用的線材為復絲結構，其線徑例如小於1.5毫米(millimeter);若所選用的線材為單絲結構，其線徑例如小於0.5毫米(millimeter)。此外，基布布種的選擇可以例如是不織布或梭織布結構。若所選用的基布為梭織布結構，其經緯密度例如是每英寸大於或等於80支，但本發明並不限於此。無論是線材結構或是基布布種，其選擇當可依據實際設計需求任意變換。
圖8為本發明一實施例的溫差致電紡織品的製造流程圖。請參照圖8，本實施例的紡織品的製造方法包括如下步驟。首先，在步驟S810中，提供一基布。接著，在步驟S820中，以車縫或刺繡的方式，將不同材質的熱電傳導線材配置於該基布上。其中，熱電傳導線材為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點。
另外，本發明的範例實施例的溫差致電紡織品的製造方法可以由圖1-圖7實施例的敘述中獲致足夠的啟示、建議與實施說明，因此不再贅述。
綜上所述，在本發明的範例實施例中，溫差致電紡織品利用至少兩種熱電傳導線材，以車縫或刺繡的方式，連續地在基布上形成多個交織點，而其交織點為以波浪狀的方式織造，以讓交織點包括多個交點，確保交織點接觸良好。此外，交織點設置可為同心圓的形式，以平面式的概念將冷熱端分離，進而提升紡織品的熱電轉換效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域的普通技術人員，當可作些許的更動與潤飾，而不脫離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種以溫差致電的紡織品，包括: 一基布；以及 至少兩個不同材質的熱電傳導線材，以車縫或刺繡的方式配置於該基布，其中該兩個熱電傳導線材為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點。
2.根據權利要求1所述的紡織品，其中該些交織點包括: 一第一交織點群，沿一第一方向排列；以及 一第二交織點群，沿一第二方向排列， 其中該第一方向與該第二方向在該基布上不相交。
3.根據權利要求2所述的紡織品，其中該第一方向與該第二方向平行。
4.根據權利要求2所述的紡織品，其中該第一交織點群在該第一方向上的排列密度與該第二交織點群在該第二方向上的排列密度相等。
5.根據權利要求1所述的紡織品，其中該些交織點包括: 一第一交織點群，以一第一圓心為中心排列，形成一第一圓周；以及 一第二交織點群，以一第二圓心為中心排列，形成一第二圓周， 其中該第一圓周與該第二圓周在該基布上不相交。
6.根據權利要求5所述的紡織品，其中該第一圓心與該第二圓心為同一圓心。
7.根據權利要求5所述的紡織品，其中該第一交織點群在該第一圓周上的排列密度大於該第二交織點群在該第二圓周上的排列密度。
8.根據權利要求1所述的紡織品，其中該兩個熱電傳導線材包括: 一第一熱電傳導線材，包括多個第一線段；以及 一第二熱電傳導線材，包括多個第二線段， 其中該些第一線段與該些第二線段在該基布上為連續不斷地間隔排列。
9.根據權利要求8所述的紡織品，其中該些第一線段在一第三方向上延伸，該些第二線段在一第四方 向上延伸，該第三方向與該第四方向不平行且不垂直。
10.根據權利要求1所述的紡織品，其中該兩個熱電傳導線材在各該交織點處產生多個交點。
11.根據權利要求1所述的紡織品，其中各該熱電傳導線材的材質為選自下列材料至少其中之一:金屬、合金、半導體以及導電高分子。
12.一種以溫差致電的紡織品的製造方法，包括: 提供一基布；以及 以車縫或刺繡的方式，將至少兩個不同材質的熱電傳導線材配置於該基布，其中該兩個熱電傳導線材為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點。
13.根據權利要求12所述的紡織品的製造方法，其中在以車縫或刺繡的方式，將該至少兩個不同材質的熱電傳導線材配置於該基布的步驟中，該兩個熱電傳導線材在各該交織點處產生多個交點。
14.根據權利要求12所述的紡織品的製造方法，其中在以車縫或刺繡的方式，將該至少兩個不同材質的熱電傳導線材配置於該基布的步驟中，各該熱電傳導線材為連續不間斷地配置於該基布上。
15.根據權利要求12所述的紡織品的製造方法，其中該些交織點包括:一第一交織點群，沿一第一方向排列；以及 一第二交織點群，沿一第二方向排列， 其中該第一方向與該第二方向在該基布上不相交。
16.根據權利要求15所述的紡織品的製造方法，其中該第一方向與該第二方向平行。
17.根據權利要求15所述的紡織品的製造方法，其中該第一交織點群在該第一方向上的排列密度與該第二交織點群在該第二方向上的排列密度相等。
18.根據權利要求12所述的紡織品的製造方法，其中該些交織點包括: 一第一交織點群，以一第一圓心為中心排列，形成一第一圓周；以及 一第二交織點群，以一第二圓心為中心排列，形成一第二圓周， 其中該第一圓周與該第二圓周在該基布上不相交。
19.根據權利要求18所述的紡織品的製造方法，其中該第一圓心與該第二圓心為同一圓心。
20.根據權利要求18所述的紡織品的製造方法，其中該第一交織點群在該第一圓周上的排列密度大於該第二交織點群在該第二圓周上的排列密度。
21.根據權 利要求12所述的紡織品的製造方法，其中該兩個熱電傳導線材包括: 一第一熱電傳導線材，包括多個第一線段；以及 一第二熱電傳導線材，包括多個第二線段， 其中該些第一線段與該些第二線段在該基布上為連續不斷地間隔排列。
22.根據權利要求21所述的紡織品的製造方法，其中該些第一線段在一第三方向上延伸，該些第二線段在一第四方向上延伸，該第三方向與該第四方向不平行且不垂直。
23.根據權利要求12所述的紡織品的製造方法，其中各該熱電傳導線材的材質為選自下列材料至少其中之一:金屬、合金、半導體以及導電高分子。
全文摘要
一種以溫差致電的紡織品，包括基布以及至少兩個不同材質的熱電傳導線材。熱電傳導線材以車縫或刺繡的方式配置於基布，其中兩個熱電傳導線材為交錯排列，並在交錯處形成多個交織點。另外，本發明還提供了一種上述紡織品的製造方法。該紡織品的熱電傳導線材可利用車縫或刺繡的方式配置於其上，不需再利用例如焊接的額外加工方式即可在基布上形成交織點，再藉由交織點間的溫度差異產生電壓。
文檔編號H02N11/00GK103138651SQ20111045104
公開日2013年6月5日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月1日
發明者陳霈璟, 鄭欣宜, 翁秉琪 申請人:財團法人紡織產業綜合研究所