加濕器和層式加熱元件的制作方法
【專利摘要】一種加熱設備包括將電功率轉換為熱量的加熱元件（48），具有第一表面和第二表面的可加熱元件（44），以及在加熱元件和可加熱元件的第一表面之間的電介質層疊層（46），其中電介質層疊層（46）是導熱的以將熱量從加熱元件（48）傳送到可加熱元件（44），并且其中可加熱元件的第二表面被構造為加熱容器中的液體。
【專利說明】加濕器和層式加熱元件
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求下列權益:于2011年6月16日提交的澳大利亞臨時申請N0.2011902350以及于2011年11月3日提交的美國臨時申請N0.61/628，622。通過引用方式將上述每個申請的全部內容并入本文中。
【技術領域】
[0003]本技術涉及一種電加熱器，并且尤其涉及用于加熱容器內的流體的加熱器。更具體地，本技術涉及在加濕(例如可呼吸氣體的加濕)中使用的電加熱器并且涉及包括這種電加熱器的裝置以及使用這種電加熱器的方法。電加熱器可以用于一系列包括各種形式的呼吸換氣系統(tǒng)的設備，該呼吸換氣系統(tǒng)包括有創(chuàng)通氣和無創(chuàng)通氣、持續(xù)氣道正壓通氣(CPAP)、用于睡眠呼吸紊亂(SDB)情況例如阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)的雙層(B1-1evel)療法和治療，以及其他各種呼吸紊亂和疾病。
【背景技術】
[0004]呼吸設備通常具有改變可呼吸氣體的濕度以減少患者的氣道的干燥和隨后的患者不適和相關并發(fā)癥的能力。使用位于流生成器和患者面罩之間的加濕器產(chǎn)生了使鼻粘膜干燥最小化并增加患者氣道舒適度的加濕氣體。在較冷氣候中，一般在面罩中和面罩周圍向臉部區(qū)域供應暖空氣可能比供應冷空氣更舒適。
[0005]許多加濕器類型是可用的，包括與相關呼吸設備集成在一起的、或者被配置為耦合到相關呼吸設備的加濕器。盡管被動式非加熱加濕器能夠提供一些緩和，但是加熱型加濕器一般向空氣提供更高的濕度和溫度以提高患者舒適度。加熱型加濕器通常包括具有容納數(shù)百毫升水的容量的水盆、用于加熱水盆中的水的加熱組件、使加濕級別能夠變化的控制系統(tǒng)，從流生成器接收氣體的進氣口、以及適于連接到患者導管的出氣口，該導管將加濕加壓氣體傳送到患者的面罩。
[0006]已知的加熱組件可適合于其預期目的，但需要復雜的、昂貴的、并且手動密集的制造工藝。美國專利N0.6，660, 977描述了一種示例性的電熱板結構。

【發(fā)明內容】

[0007]本技術的一個方面涉及一種用于呼吸治療設備的加熱型加濕器。
[0008]本技術的另一個方面涉及一種用于呼吸治療裝置的加熱設備或加熱組件，其包括加熱元件和熱板。加熱元件和熱板由具有高導熱性和高電絕緣(例如低導電性)的分離元件分開。在一個示例中，分離元件具有適合于印刷到加熱元件上的形狀例如合適基板。熱板可加熱包括在呼吸治療裝置中的容器中的水。
[0009]本技術的另一個方面涉及一種用于呼吸治療裝置的加熱設備，包括由一個層隔開的加熱元件和熱板，該層將加熱元件與熱板電隔離并且允許在加熱元件和熱板之間的熱傳遞。[0010]在一個示例中，加熱設備包括以下層疊:(i)導熱材料(例如熱板、金屬板、導熱基板層)，(ii)導熱電介質層疊層，(iii)加熱元件以及(iv)保護層。電介質層疊層在加熱元件和熱板之間提供電絕緣，以例如避免流過加熱元件的電流和流過熱板的電流之間的電短路。通過在印刷電路板(PCB)制造和裝配中使用的傳統(tǒng)印刷技術，加熱元件可被印刷在或以其它方式施加到層疊層?？商孢x地，加熱元件可以以片的形式被施加到層疊層并且該片的部分被蝕刻出以形成加熱元件的軌線(track)。該加熱元件可以是以蛇形圖案布置的導電材料(例如銅箔)窄條帶。加熱元件的厚度和蛇形圖案的布置可以根據(jù)不同的設計考慮因素(例如加濕盆的底部形狀和要被傳送到加濕盆的熱能的量)來選擇。
[0011]本技術的另一個方面涉及一種加熱設備，包括:將電功率轉變?yōu)闊崮艿募訜嵩?，具有第一表面和第二表面的可加熱元件，以及在加熱元件與可加熱元件的第一表面之間的電介質層疊層，其中電介質層疊層是導熱的以將熱能從加熱元件傳送到可加熱元件，并且其中可加熱元件的第二表面被配置為加熱容器中的液體。
[0012]在一個示例中，保護層可以覆蓋加熱元件的外表面以及電介質層疊層的外表面。保護層可以延伸越過加熱元件和電介質層疊層的周邊邊緣，并且延伸到延伸超過加熱元件和電介質層疊層的可加熱元件的第一表面的周邊部分上。
[0013]在一個示例中，電介質層疊層可以是包括聚四氟乙烯(例如特富龍(Teflon?))、聚酰亞胺、氮化硼、氧化鋁、氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、環(huán)氧合成物以及增強的玻璃纖維中的至少一種的薄層。電介質層疊層的厚度可以處于約20 μ m至160 μ m的范圍內(例如60 μ m至120 μ m)。電介質基板可以是適于經(jīng)受高于約2kV的電壓?？杉訜嵩梢园▽щ娊饘侔?，并且第一表面和第二表面是該板的相對表面?？杉訜嵩梢允墙饘儆∷㈦娐钒?PCB)而加熱元件可以包括布置在PCB上的導電金屬箔的軌線。
[0014]在一個示例中，加熱元件可以包括以蛇形圖案布置在電介質層疊層上的導電金屬箔(例如銅箔)。加熱元件可以在室溫下具有約5歐姆至25歐姆范圍內(例如5歐姆至15歐姆)的直流(DC)電阻。加熱元件的每個軌線的厚度可以處于例如約0.4mm至1_的范圍內。
[0015]本技術的另一個方面涉及一種印刷電路板加熱器，包括加熱元件軌線層，導熱電介質層，以及具有第一表面和第二表面的基板，該第一表面適于將熱傳送到容器中，該第二表面與第一表面相對，導熱電介質層在該第二表面上被夾在該板和軌線層之間，其中向軌線層提供電流端子以允許電能施加到加熱元件軌線層從而導致了軌線層的電阻加熱，并且其中來自軌線層的熱能通過導熱電介質層而傳送到基板，該基板將熱能傳送到容器?；蹇梢园ń饘侔寤蚱渌∷㈦娐沸桶?，以形成例如導熱板。
[0016]本技術的另一個方面涉及一種用于形成加熱設備的方法，包括:提供具有適于加熱容器中的液體的第一表面的金屬板；將導熱電介質層施加到金屬板的第二表面上，第二表面與第一表面相對；并且加熱兀件層施加到導熱電介質層，以使得導熱電介質層被夾在金屬板的第二表面和加熱兀件層之間。
[0017]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括:適于容納一定體積的液體的盆；以及包含PCB型基板的加熱設備。在一個示例中，基板可以包括金屬層，銅層和在金屬層和銅層之間的電介質層疊層。金屬層可以由鋁、不銹鋼、其它導熱金屬、或者甚至其它類型的PCB基板構造。電介質層疊層可以由陶瓷或聚合物材料構造。加熱軌線可以在銅或加熱合金層中被蝕刻。保護層可以被印刷到至少銅層上。
[0018]在一個示例中，將加熱設備提供給適于接收盆的加濕室。在另一個示例中，加熱設備與盆是一體的。
[0019]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括適于容納液體的盆以及加熱設備，該加熱設備包括:金屬熱板；加熱元件，該加熱元件具有銅、加熱合金或正溫度系數(shù)(PTC)加熱軌線(例如加熱軌線可以被蝕刻或以其它方式設置在銅、加熱合金或PTC材料層中以例如形成PTC層)或其組合以提供熱量來加熱液體；導熱層疊層，該導熱層疊層由在熱板和加熱元件之間的例如陶瓷材料、聚合物材料、或陶瓷和聚合物混合材料構造；以及用于覆蓋至少加熱軌線的印刷保護層。
[0020]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括適于容納液體的盆以及加熱設備，該加熱設備包括:導熱熱板、加熱元件、在熱板和加熱元件之間的導熱層疊層、以及用于覆蓋至少加熱元件的保護層。加熱元件可以包括銅或合金或PTC加熱軌線或它們的組合，以提供熱量來加熱液體。
[0021]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括適于容納液體的盆以及加熱設備，該加熱設備包括:導熱熱板、加熱元件、在熱板和加熱元件之間的導熱層疊層、以及用于覆蓋至少加熱元件的保護層。該導熱層疊層是由陶瓷或聚合物或聚合物混合材料構造的電介質
層疊層。
[0022]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括適于容納液體的盆以及加熱設備，該加熱設備包括:導熱熱板、加熱元件、在熱板和加熱元件之間的導熱層疊層、以及用于覆蓋至少加熱元件的保護層。保護層被印刷或鋪設或塑模到至少加熱元件上。
[0023]本技術的另一個方面涉及一種制造用于包括容納液體的盆的加濕器的加熱設備的過程，該過程包括:提供基板，該基板具有適于與液體進行熱接觸的第一側、以及第二側；在基板的第二側蝕刻加熱軌線；并且將保護層施加到基板的第二側以至少覆蓋加熱軌線。
[0024]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括適于容納液體的盆以及加熱設備，該加熱設備包括具有第一側和第二側的加熱元件，該加熱元件包括加熱軌線、設置在加熱元件的第一側上的第一導熱層疊層，和設置在加熱元件的第二側上的第二導熱層疊層。
[0025]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括:具有適于容納液體的內部部分的盆；加熱設備，該加熱設備包括導熱熱板以及設置給該熱板的第一側的加熱元件；以及包覆成型，該包覆成型形成在盆的內部部分上并且完全包圍加熱設備，使得加熱設備被嵌入在該包覆成型內。導熱熱板可以由金屬材料(例如鋁、不銹鋼或其它導熱金屬)或導熱塑料形成。
[0026]本技術的另一個方面涉及一種加濕器，包括:具有適于容納液體的內部部分的盆；加熱設備，該加熱設備包括支撐基板和設置給支撐基板的第一側的加熱元件，支撐基板遠離盆的內部部分并且加熱元件靠近盆的內部部分；以及設置給加熱元件的第一導熱保護層。
[0027]當結合附圖時從以下詳細描述中本技術的其他方面、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見，附圖為本公開的一部分，并且經(jīng)由示例示出了本技術的原理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]附圖有助于對本技術的各個示例的理解。在這些附圖中:[0029]圖1示出根據(jù)本技術一個示例的包括流生成器和加濕器的呼吸設備的立體圖；
[0030]圖2A和圖2B示出根據(jù)本技術一個示例的圖1中所示的加濕器的加濕盆的正置和倒置的立體圖；
[0031]圖3示出根據(jù)本技術一個示例的圖1中所示的加濕器的加濕室的分解組裝圖；
[0032]圖4-1示出根據(jù)本技術一個示例的圖3中所示的加濕室的加熱設備的橫截面示意圖；
[0033]圖4-2示出根據(jù)本技術一個示例的圖3中所示的加濕室的加熱設備的橫截面示意圖；
[0034]圖5示出根據(jù)本技術一個示例的在圖3和圖4-1所示的加熱設備的電路布局的示意圖；
[0035]圖6是根據(jù)本技術一個示例的包括加熱設備的加濕盆的橫截面示意圖；
[0036]圖7示出根據(jù)本技術一個示例的加熱設備的電路布局的示意圖；
[0037]圖8-1是根據(jù)本技術一個示例的加熱設備和電接觸結構的示意圖；
[0038]圖8-1A是圖8-1中所示的電接觸結構和加熱設備的部分的放大圖；
[0039]圖9-1是根據(jù)本技術一個示例的加熱設備和電接觸結構的示意圖；
[0040]圖9-2是根據(jù)本技術一個示例的加熱設備和電接觸結構的示意圖；
[0041]圖10是圖8-1中所示的加熱設備和電接觸結構的示意俯視圖；
[0042]圖11是根據(jù)本技術一個示例的加濕盆的橫截面示意圖；
[0043]圖12-1是根據(jù)本技術一個示例的加濕盆的橫截面示意圖；
[0044]圖12-2是根據(jù)本技術一個示例的加濕盆的橫截面示意圖；
[0045]圖13是根據(jù)本技術一個示例的包括加熱設備的加濕盆的橫截面示意圖；
[0046]圖14A和圖14B是根據(jù)本技術一個示例的加熱設備和電接觸結構的示意圖；
[0047]圖15-1是根據(jù)本技術一個示例的加濕盆的橫截面示意圖；并且
[0048]圖15-2是根據(jù)本技術一個示例的加濕盆的橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0049]下面的描述關于可以共享公共特性或特征的幾個示例來提供(其中大部分示例是被示出的，一些示例可能未被示出)。應當理解，任一示例的一個或多個特征可以與其它示例的一個或多個特征結合。此外，在任何一個或多個示例中的單個特征或特征組合可以構成可取得專利權的主題。
[0050]在本說明書中，詞語“包括”應以其“開放式”的意義(即“包含”的意義)來理解，因此，并不限于其“封閉式”的意義(即“僅包括”的意義)。相應的意思也將歸于相應的詞語“包括有”、“被包含在”和“包含”(當他們出現(xiàn)時)。
[0051]術語“空氣”將被視為包括可呼吸氣體，例如具有補充的氧的空氣。
[0052]呼吸設備
[0053]圖1示出包括流生成器12和加濕器14的呼吸設備10。加濕器14包括加濕室16和用于該加濕室的蓋子18。蓋子是可移動的，例如，可在打開位置與關閉位置之間樞轉的。水腔室或加濕盆20擱置在或以其他方式設置在加濕室16中并在當蓋子18處于關閉位置時由蓋子18覆蓋。在另一個示例中，加濕室可以具有固定的蓋子，而非可移動/可樞轉的蓋子。在另一個示例中，加濕室可以沒有蓋子。
[0054]盆20被構造和布置為容納液體例如用于增加可呼吸氣體的濕度的水。盆20包括盆蓋22，該盆蓋22被構造為將由流生成器12生成的可呼吸氣體(氣流)的流動沿著通道24引導并通過通道24的出口 26，以將氣體引導到盆20中。盆20包括用于可呼吸氣體的加濕流的出氣口 28。出氣口 28可連接到導管(未示出)，該導管被構造為將加濕氣體流傳遞至患者接口例如面罩。盆可以具有不同的構造，例如具有在不同位置的入口和/或出口。
[0055]圖2A和2B顯示了與加濕室16分開的示例性的加濕盆20。盆可以是從加濕室16可移除的，以將水填充到盆或者對盆進行清潔。盆的蓋子22連接到盆的底部或底部容器30，其中，蓋子22和盆底部30配合在一起以形成盆20。當盆20被放置在加濕室16中時，盆底部30與加濕室16的加熱組件36或加熱設備進行熱接觸，如圖3中所示。盆底部30包括導熱材料，例如金屬材料(如鋁、銅、黃銅或不銹鋼)，或任何其它合金或導熱的適合材料，以將從加熱設備36接收到的熱量傳導到盆20內部包含的液體。在一個示例中，盆底部完全由金屬形成?？商孢x地，盆底部可具有由導熱材料形成的底板32，而盆的其余部分由另一種材料(例如塑料材料)形成。可替選地，盆底部和加熱設備可以是一體的，例如，底板和加熱設備可以是一體的。即，加熱設備可以形成盆底部并且直接加熱在盆內部包含的液體。盡管圖3中的加熱設備被示出為是平的并且處于加濕室16的底部，但是加熱設備還可以具有其它形式，并且可以處于相對于室和盆的其它位置。在另一個示例中，加熱設備可位于其它區(qū)域，例如盆的側壁，并且與待加熱液體直接接觸。在另一個示例中，加熱設備可被成形為與該加濕室16的側壁34相符合，以使得加熱設備抵靠盆的側壁的金屬部分。在另一個示例中，加熱設備可體被設置在盆內并且從盆底部30升起，以使得水被設置在加熱設備的頂面和底面上。本文中描 述的盆的設計、形狀和組合是示例性的，并且其它的盆和液體容器也可以適合于本技術。
[0056]如圖3所示，底座底部40被設置在加熱設備36下方并且絕緣層38被設置在加熱設備36和底座底部40之間。底座底部40可以是對加濕室16可松開的底板。底座底部40可以包括平坦表面41，其被構造為形成用于絕緣層38和加熱設備36的基座。絕緣層38可以與底座底部和加熱設備分離，或結合到底座底部和/或加熱設備。絕緣層被構造為防止過多的熱量傳遞到底座底部40，以避免燒傷觸摸底部底座的人或損壞擱置加濕室的家具。在一個可替選示例中，可以不設置絕緣層38，這是因為從加熱設備36到盆底部30的熱傳遞可以是基本上有效的并且朝向底座底部40的散熱可能并不顯著。
[0057]電導線42連接到加熱設備36以將電功率提供到加熱設備36的電組件。電導線42可以延伸到加濕室16內部的或外部的電耦。電導線可以將加熱設備連接到控制器43，該控制器43可以是可連接到電源(例如電壁式插座)的。控制器可以調節(jié)施加到加熱設備的電壓或電流。在一個示例中，控制器可提供以下一種或多種:電源開關、溫度感測、故障檢測(例如，開路、短路、過溫、連接不良、傳感器，及PCB、CPU、電源裝置、電源開關進水)、故障保護、和/或與加熱器的電對接。
[0058]加熱設備
[0059]圖4和圖5示出了根據(jù)本技術的一個示例的加熱設備或加熱組件36。如所示的那樣，加熱設備36包括熱板44 (也被稱為可加熱元件、金屬板或基板)、導熱層疊層46、加熱元件48、保護層50、至少一個電組件52 (溫度感測和/或保護)、以及給加熱元件48和該至少一個電組件52供電的電導線42。
[0060]如下所述，根據(jù)本技術的一個示例的加熱設備提供了一種處理更簡單的、更有效和可靠的、并且成本更低的組件。
[0061]熱板
[0062]熱板44包括導熱材料例如鋁(例如，陽極氧化鋁)、不銹鋼、銅、或任何其它合適的金屬或金屬合金，以形成例如金屬合金板(例如鋁板、不銹鋼板或銅板)。金屬熱板可以具有(例如被陽極氧化的)表面處理以形成抗腐蝕的保護性氧化層。熱板可以是薄的，例如其厚度范圍為約0.6mm至1.6mm (例如1.0mm至1.5mm)。在一個示例中，熱板可包括加熱設備的總厚度的實質部分。例如，包括熱板、導熱層疊層、加熱元件和保護層的加熱設備也同樣是薄的并且可以具有為約0.5mm至1.7mm (例如1.1mm至1.6mm)范圍的厚度,其中加熱設備的厚度約0.1mm至0.2mm歸因于熱板。在一個可替選示例中，熱板可由其它合適材料例如導熱非金屬材料(如陶瓷材料和導熱塑料)形成。 [0063]導熱層疊層
[0064]導熱層疊層46可以是結合到熱板上的涂層、層或板。該導熱層疊層46包括材料具有良好導熱性能但低導電率(例如相對高的阻抗)的材料，并且因此可以被稱為電介質層疊層。導熱層疊層可以是嵌入在填料材料(例如樹脂)中的電介質顆粒的復合層。例如，該層疊層46可以包括用于形成電絕緣層的電絕緣電介質材料，例如陶瓷、聚合物、聚合物和陶瓷、混合有無機顆粒的聚合物、涂有聚四氟乙烯(例如Teflon?)的陶瓷、聚酰亞胺、氮化硼、氧化鋁、氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、環(huán)氧合成物、以及增強的玻璃纖維。在一個示例中，層疊層的電介質擊穿電壓可以高于2kV。另外，層疊層46可以是剛性或柔性的，并且可以是平坦的或可以具有符合盆的底部和/或側面的一些其它形狀。
[0065]導熱層疊層46在加熱元件48和熱板44之間提供電絕緣。導熱層疊層也是由加熱元件48產(chǎn)生的熱量的有效導體并且將熱量傳遞給熱板44。由加熱元件48產(chǎn)生的熱量有效地流過導熱層疊層并且經(jīng)熱板44流至盆和包含在盆中的水。因此，從加熱元件48吸取或消散并且朝向熱板44傳送由加熱元件48產(chǎn)生的熱量。即，熱板44和層疊層46的高導熱率提供了有效的導熱梯度，以允許熱量有效地從加熱元件48流過層疊層46、熱板44并且流至盆20。熱板44用作熱沉(heat sink),該熱沉吸取在加熱元件48中產(chǎn)生的熱能并且分配該熱能以加熱盆中的水。熱量被收集和被累積在熱板44處以用于加熱盆底部30。與熱板44進行熱接觸的導熱盆底部30接收熱量并且將其用于加熱包含在盆20內部的液體，從而將濕度增加給通過盆的壓縮氣體(例如4厘米水柱-20厘米水柱)。
[0066]在一個不例中，層疊層46具有處于每米開爾文0.5至4瓦(W/m.K)范圍(例如處于約0.5到1.00或更大范圍)的電介質導熱率。該層疊層可以是薄層，例如20i!m (微米)至160 ii m (例如60 ii m至120 ii m)。層疊層的厚度有助于使穿過層疊層的熱傳遞的阻力最小。
[0067]在一個示例中，加熱設備可以不包括單獨的熱板44。相反，導熱層疊層46本身可以形成加熱表面。這種構造可以提供靈活的電路布置。在一個示例中，加熱元件48可以被設置在兩個導熱層疊材料層57、58 (例如，柔性聚酰亞胺膜，(例如(開氟通)Kapton?))之間，如圖4-2所示。一個或多個導熱基板、襯墊、銷或觸頭61 (例如，由鋁、不銹鋼、銅等制成的金屬基板、襯墊、觸頭或銷)可以結合到加熱元件48的部分(例如邊緣部分)以形成連接器區(qū)部59。與基板61相鄰的加熱元件48的暴露部分可以形成電觸頭63，以接收電功率?？梢栽诩訜嵩?8的頂部上形成額外的包覆成型保護層(如下面描述)之前形成連接器區(qū)部59。連接器區(qū)部59的布置提供了隊列(procession)連接器，它允許與加熱元件48直接電和/或熱接觸，以使得可執(zhí)行附加功能(例如加熱元件的熱感測)。
[0068]加熱元件
[0069]加熱元件48可以由以下形成:電阻加熱材料例如銅，電加熱合金例如鐵-鎳、銅-鎳、鐵-鉻-鋁、鎳-鉻，以及其它材料例如PTC油墨材料、碳墨材料、銅箔，和具有相對低的電阻的其他材料或者它們的組合。加熱元件48可以包括以蛇形圖案(例如以行)布置的金屬箔、軌線或條帶(例如見圖5)。注意的是，圖5中的加熱元件48中的每一條都代表一個“軌線”。如圖5所示，加熱元件48可被印刷或施加到導熱層疊層46。加熱元件的布局和蛇形圖案的形狀可以取決于盆的底板32的形狀。在使用中，加熱元件將電功率轉換為熱倉泛。
[0070]在一個示例中，加熱元件48的軌線可以跨層疊層均勻地分布，以提供對熱板44的均勻加熱廓線。針對目標加熱性能，加熱元件的軌線設計取決于許多因素。例如，加熱元件材料的電阻率影響軌線布局設計以及熱板44和層疊層46的軌線覆蓋。在另一個示例中，加熱合金與銅相比而言是更好的電阻加熱材料。因此，為了實現(xiàn)類似的加熱廓線，相比于加熱合金或鋁加熱軌線，銅加熱軌線可以在寬度上更薄(例如，處于約0.3mm至2mm的范圍(如
0.4mm至Imm的范圍))并且在長度上更長。在這樣的配置中，加熱設備的更大的區(qū)域可以被覆蓋，以達到類似的期望的加熱廓線。本領域技術人員應明白，可以提供其它軌線布置以產(chǎn)生不同的加熱廓線。
[0071]圖7示出包括軌線布局或圖案的另一個示例的加熱元件248。如所示的那樣，軌線或條帶以同心環(huán)狀的方式布置。這種布局的優(yōu)點包括改進的熱分布以及隨著軌線的加熱/冷卻的而對熱膨脹/收縮的改善的耐受性。這個布局在加熱過程期間還改善了阻抗的精確度。
[0072]保護層
[0073]保護層50可以包括常用于為“焊接掩模(solder mask)”的材料，例如聚合物或丙烯酸。在PCB和金屬核心印刷電路板(MCPCB)制造工藝過程中，焊接掩模通常被印刷在或以其它方式被施加以涂敷到印刷電路板(PCB)、導熱層疊層和加熱元件的導電軌線上。在該加熱設備的情況下，保護層可以被印刷在或以其它方式被施加以涂敷到加熱元件48和導熱層疊層46上。加熱元件被夾在保護層50和導熱層疊層46之間。保護層50可以延伸越過加熱元件48的周邊邊緣，并且直接涂敷導熱層疊層46的部分，例如，見圖4-1所示裝置的右邊緣。
[0074]用于保護層50的示例性材料包括例如絲網(wǎng)可印刷環(huán)氧掩模、液體可感光成像焊接掩模(IPSM)和干膜可感光成像焊接掩模(DFSM)。保護層50密封該加熱設備36，以防止電流泄漏以及保護層疊層46和加熱元件48免受環(huán)境因素(例如腐蝕和物理損傷)。保護層50可以被打印在或者否則以其它方式被施加以直接涂敷到不被層疊層覆蓋的涂覆熱板44的表面上。保護層50還可以在加濕室16的底座底部40中的絕緣層38和加熱元件48之間提供電絕緣和一些熱絕緣。
[0075]通過絲網(wǎng)印刷的眾所周知的掩模印刷技術，或者作為使用粘合劑結合到加熱元件和層疊層的片材，保護層50 (例如焊接掩模)可以被施加在層疊層46和加熱元件48上。另外，模板可被定位在加熱元件和層疊層上的特定位置上，以使得接觸襯墊和可能的其它位置不被保護層涂覆。在保護層被印刷、施加或者否則以其它方式結合到加熱元件和層疊層后，該模板可以被去除，以暴露接觸襯墊和要暴露的其他位置。
[0076]接觸襯墊和/或加熱元件的其它傳導部分可以被暴露通過保護層50，以允許電導線例如通過表面安裝技術而連接到加熱元件。針對接觸襯墊的保護層中的這些開口可以在自動印刷或涂敷過程期間被自動施加。
[0077]電導線
[0078]電導線42為要被施加到加熱元件48的來自電功率源的電力提供導電路徑。電導線可以被耦合到可以配合到電源(例如變壓器或逆變器)中或經(jīng)由適當隔離而配合到電功率墻壁插座中的電線。當電功率通過電導線42被施加時，由加熱元件48的電阻加熱產(chǎn)生熱量。由加熱元件48產(chǎn)生的熱量通過導熱層疊層46、熱板44而傳送到加濕盆20的底板32以加熱其中的水。
[0079]接觸襯墊
[0080]加熱元件可包括被印刷或放置在層疊層46上的傳導襯墊或接觸襯墊53、54。傳導襯墊提供了用于電導線42的電連接點，例如傳導襯墊53提供正電源端子而傳導襯墊54提供負電源端子。電功率從電源流過導線、電源端子和加熱元件48。額外的接觸襯墊可被用于提供與一個或多個其它電子設備或層疊層46上的觸頭(如一個或多個彈簧觸頭)電連接。例如，如圖5所示,針對圖4-1標注的電組件52可以包括與加熱元件48的軌線連接的熱傳感器52A和熱熔絲52B。由接觸襯墊56提供的電連接(例如，熱傳感器正端子)可以在熱傳感器52A和由另一電功率源之間，該另一電功率源由用于分開地將功率提供到熱傳感器52A的一組不同導線來提供。如果一個或多個其他電氣裝置(例如熱傳感器52A)的功率需求與加熱元件的功率需求不同，則可以提供另一個電功率的源。熱熔絲52B可以被安裝在焊接掩膜的頂部，并 連接到與加熱元件電接觸的接觸襯墊。如果熱量變得過大，則熱熔絲阻止電流流過加熱元件。接觸襯墊和電導線或傳感器線之間的電連接可通過焊接或任何其它已知的電連接處理(例如自動表面安裝技術)來制成。
[0081]在一個示例中，12V (伏特)和36V之間(例如8V和40V之間)的標稱電壓源向加熱元件48提供功率。依據(jù)合適的加熱元件48的工作參數(shù)，可使用其它電壓。加熱元件48可以基本上覆蓋層疊層的整個區(qū)域，而同時允許一個裕度，以在涂敷處理過程中用于夾持以施加印刷保護層50 (例如，施加焊接掩模)。
[0082]組裝
[0083]可以使用公知的用于制造金屬印刷電路板(PCB)的印刷電路板(PCB)制造技術(例如金屬核心印刷電路板(MCPCB)技術)來形成加熱設備36。這些技術是高度自動化的并適于在金屬PCB上應用導電軌線。在MCPCB上，金屬板既用作印刷電路板基體又用作板上安裝的電子部件的熱沉。來自電子部件的熱量由金屬板消散，以避免電子部件過熱。金屬板可以由任何適當?shù)膶峤饘?例如鋁(鋁)、不銹鋼、或其它導熱金屬)或導熱聚合物或塑料形成。
[0084]例如，加熱元件48可以通過使用用于制作金屬PCB的MCPCB制造技術來施加到導熱層疊層46。可以通過在層疊層46上印刷導電軌線來施加加熱元件。也可通過將導電片施加到層疊層、將掩模施加到被成形為加熱元件的期望圖案的鏡像的薄片、并蝕刻掉導電薄片的不被掩模覆蓋的部分，來形成加熱元件。加熱元件48還可以由真空沉積技術而被形成在層疊層46上。另外，加熱元件的蛇形圖案可以基于水盆的底部的形狀以及要被傳遞到盆的熱能的量來選擇。
[0085]在另一個示例中，包括金屬層、電介質層和銅層的PCB可基于尺寸/性能特征需求而被選擇。銅加熱軌線根據(jù)軌線規(guī)格例如通過蝕刻來在銅層中創(chuàng)建。印刷保護層(例如焊接掩模)被施加以覆蓋加熱軌線。軌線/印刷保護層可以容納用于表面安裝(或焊接)的電氣組件(例如，熱熔絲、溫度傳感器)的電連接點。
[0086]本文公開的一種用于加熱設備的組裝過程可以是完全或幾乎完全自動化的，這允許加熱設備的生產(chǎn)具有高質量和均勻一致性。由于自動化，本文所公開的組裝過程也可導致降低的組裝成本以及減少的維修，或對于加熱元件的更換成本。此外，這種PCB技術使用先進的換熱結構，材料和技術，提供更簡單的結構，提供出色的散熱性能，涉及更少的安全問題，提供容易的質量控制和高產(chǎn)量，并且/或者提供容易的大規(guī)模生產(chǎn)能力增加和多路供應。
[0087]圖5示出由金屬印刷電路板的印刷和制造工藝形成的加熱設備36的一個示例。圖5示出在導熱層疊層46上布置成行的加熱元件48。層疊體層46可以是重合的，或與熱板44可共同延伸(例如，如顯示了在層疊層46下方的熱板44的圖5中所示)，或者熱板44的周邊可以稍微延伸超出層疊層46的周邊(例如，如圖4-1所示)。
[0088]在上述的圖3至圖5中，加熱設備被設置為與加濕盆分離或不同的結構，以適于與盆接觸來加熱包含在盆內部的液體?？商孢x地，加熱設備可以與盆一體形成并且形成盆底部從而直接加熱包含在盆 內部的液體。這樣的直接加熱設備的示例如下描述。
[0089]圖6示出了根據(jù)本技術的示例的用于加熱水62的加濕盆或水盆60。盆可適合于擱置在加濕室中，或可以被設置為獨立的裝置。盆60包括:在盆的整個周邊周圍延伸的側壁64，或側壁部分，或盆側壁；以及與側壁接合的底壁66。加熱設備或加熱組件68被并入到底壁66中。在一個示例中，側壁64和底壁66 (例如由塑料制成)被包覆成型到加熱設備68上。在示出的示例中，底壁66被模制越過電介質層72、加熱元件74、和保護層76的周邊邊緣。在一個可替選的示例中，如上所述，保護層可以覆蓋加熱設備的一個或多個層。
[0090]加熱設備68以熱板70、導熱電介質層72、加熱元件74和保護層76的層疊而形成。熱板可以是金屬板，該金屬板具有被陽極涂層的第一側，該陽極涂層適于形成被暴露于水62的盆的底部內表面。熱板的另一側接收導熱電介質層72，該導熱電介質層72可以是具有電介質顆粒的樹脂，如上所描述的那樣。
[0091]加熱元件74可以是金屬箔的蛇形軌線(例如形成導電箔的蛇形軌線)，其被印刷在或以其他方式施加到電介質層72相對于熱板70的一側。接觸襯墊78可以被布置在加熱元件的軌線的每個端部，或者靠近熱板的邊緣布置，以允許彈簧電接觸。接觸襯墊78可以被暴露通過保護層76。進一步地，接觸襯墊可以形成有凸端子，該凸端子從盆的底壁66稍微突出。這種布置允許接觸襯墊78接合在例如加濕室的底部處用于將電功率提供到加熱元件的的電源端子。例如，圖13示出直接加熱加濕盆，該加濕盆包括形成盆的底壁的加熱設備668 (例如，通過包覆成型或夾入而被設置到盆的底部的加熱設備)。圖13示出加熱設備的保護層676、熱板670、和加熱元件674，其中接觸襯墊678被暴露通過保護層676。在使用中，當盆與加濕室接合(例如下推電觸頭的連接構造)時，暴露的接觸襯墊678可以接合在加濕室的底部處的電源端子或彈簧電觸頭682。
[0092]在熱板70的周邊處的邊緣80可以配合(如扣)到側壁64的下邊緣處的凹槽中。邊緣80可以延伸超出保護層76、加熱元件74和電介質層72的邊緣。側壁64和熱板70的邊緣80之間的接合可以被密封以將加熱組件固定到側壁并防止水從盆泄露。在一個示例中，如上指出的那樣，側壁64可以被包覆成型到熱板70的邊緣80中。
[0093]加熱組件可包括設置在熱板上的保護涂層469、569，如圖11和圖12所示。保護涂層可被包覆成型在熱板上，以提供橫跨加熱表面的水和/或蒸汽密封的保護層。保護涂層是導熱的，從而將熱量有效地從熱板傳送到盆中的水。此外，保護涂層優(yōu)選地以生物相容的材料形成，并且可以由硅樹脂、Teflon?、UV熟化聚合物或其它導熱塑料材料(例如CoolPoly?產(chǎn)品)形成。保護涂層還可以提供易于清潔的表面。 [0094]此外，保護涂層可以允許加熱器組件能夠被插入或直接放置在水盆主體內，以可以提供增強的熱性能。保護性覆膜成形涂層的使用被進一步描述在2012年3月15日提交的US61/611，137中，通過引用將其全部內容并入本文中。
[0095]圖11示出具有開放的基底或底部的加濕盆的一個示例。如所示的，盆460包括塑料模制的側壁464和加熱設備468，它們共同協(xié)作以限定用于水462的水室或隔室。加熱設備包括被包覆成型的保護涂層469、導熱熱板470 (例如，金屬熱板)、以及具有緊靠熱板470的加熱軌線的加熱元件474。如所示的，加熱設備與側壁464的下端部向上隔開。在沒有底壁或底部保護層的情況下，側壁可被包覆成型到加熱設備中。具有高的熱絕緣的其它材料可被用于包覆成型。此外，絕緣體或底壁(未示出)可以被設置給加熱元件474下方的盆。
[0096]圖12-1示出具有封閉的基底或底部的加濕盆的一個示例。如所示的，盆560包括塑料模制的側壁564、塑料模制的底壁566、和加熱設備568，它們共同協(xié)作以限定用于水562的水室或隔室。加熱設備包括被包覆成型的保護涂層569、導熱熱板570 (例如金屬熱板)、和用于提供加熱軌線的加熱元件574。側壁和底壁可被包覆成型到加熱設備中。
[0097]在圖12-2中所示的另一示例中，盆560的內部部分可以使用導熱塑料來被包覆成型，使得熱板570和加熱元件574被嵌入在包覆成型中以形成加熱設備868。包覆成型861包括被包覆成型到盆的底壁566上的底壁867和用于覆蓋熱板570的中間壁872。包覆成型861還可以包括被包覆成型到盆的側壁564上的側壁863。這種布置可形成生物相容的、可清潔的、水/蒸汽密封的保護層。
[0098]在加熱器組件的可替選布置中，整個組件可以以不同的構造形成，使得不再需要導熱熱板，如圖15-1和圖15-2所示。參照圖15-1，支撐基板990被設置在盆的下表面上，加熱元件974以上述相同的方式被結合到或施加到該下表面上，以用于將加熱元件48施加到熱板44。在另一個示例中，加熱器組件可以直接組裝到水盆的表面(如底面)。
[0099]如上所述，導熱保護涂層969被包覆成型在加熱元件974上，以提供電絕緣、抗腐蝕和/或損壞保護。在這種布置中，加熱元件974朝向待加熱的水而定位并且支撐基板990相對遠離水而定位。支撐基板990主要用作用于接收印刷電路基底并且不用作熱沉或導電裝置來加熱水。在這種布置中，與使用金屬熱板的上述實施例相比，加熱器組件被顛倒翻轉，以使得熱傳遞發(fā)生在相反方向上。加熱元件974基本上暴露于水，因此可提供改善的熱導性和熱效率。這樣的布置還可以提供對水的溫度的更準確的或直接的感測。[0100]支撐基板990可以由以下形成:較低成本的PCB類型材料例如不同等級的復合環(huán)氧材料(CEM)例如CEM3，玻璃纖維增強的環(huán)氧層疊(例如FR-4)或其它這樣的PCB型材料。支撐基板990還可以被構造為將熱絕緣提供到盆的外表面。
[0101]在這種布置中，電連接位于盆的內表面上。在將加熱元件974包覆成型在盆內之前，用于熱感測的電連接或安全開關可以被直接耦合到加熱元件974。
[0102]如圖15-2所示，保護涂層或保護層1073可包括在加熱元件1074上施加的薄的不銹鋼層。不銹鋼層可以以提供了在不銹鋼和加熱元件之間的熱接觸的任何合適方式來被施加。薄的不銹鋼層的厚度可以小于1.2mm (例如,0.05mm至1mm)。導熱層疊層1075 (例如，開弗通(Kapton?)膜)可被設置在保護涂層1073和加熱元件1074之間以提供電絕緣。導熱層疊層1075還可以包括熱粘合劑(例如雙面膠)，以附接保護層1073。
[0103]不銹鋼層可以提供以下一種或多種益處:對加熱元件的保護蓋，耐腐蝕保護，以及對加熱器組件的剛性(例如，不銹鋼層可以將加熱器組件形成為剛性結構)。
[0104]在另一個示例中，可以在沒有厚的支撐基板1090的情況下形成加熱元件1074，使得薄的不銹鋼層將支撐提供給柔性加熱元件，同時還提供可被構造為符合水盆形狀的較高順應性的加熱器組件。
[0105]電連接
[0106]如上所指的，加熱設備68可以具有暴露的接觸點(即，暴露的接觸襯墊78)，使得當盆位于加濕室的底部上時該接觸點與適于提供電功率的配對接觸點接合。在這樣的示例中，加濕室內的接觸點可以是彈簧承載的，以使得這種接觸點必須被壓下以實現(xiàn)電連接，例如只有在當加濕器蓋子被關閉以將加濕盆保持在加濕室內時加濕室內的接觸點才進行接
口 o
[0107]圖8至圖10示出了用于加熱設備的電連接的另一個示例。在這個示例中，集成到加濕盆360底部中的加熱設備368包括暴露部分371，該暴露部分371適于當盆滑動到加濕室內的工作位置時接合被設置給加濕室的電接觸結構380 (即滑入式電連接)。
[0108]如所示的，電接觸結構380是插座的形式，并且其內包括金屬彈簧臂382。在使用時，加熱器裝置的暴露部分371接合電接觸結構380內的金屬彈簧臂382以實現(xiàn)電連接。此連接的一個優(yōu)點在于，存在“自清潔”方面，其移除了連接點上的金屬氧化物的積聚，因為每個滑入/滑出相互刷彼此的表面并且擦去任何氧化物積聚。
[0109]圖14A和圖14B示出了用于加熱設備的滑入型電連接的另一個示例。在這個示例中，金屬彈簧臂782可樞轉地安裝在電接觸結構780內。在使用時，加熱設備786的端部部分可滑入到接觸結構780中并且緊靠梢頭785，該梢頭785將彈簧臂782樞轉并抬高到與在加熱設備的底部處的暴露接觸襯墊778進行電接觸中(例如樞轉型滑入連接)。這樣的樞轉連接確保了彈簧臂782在使用中僅接觸暴露接觸襯墊，即，彈簧臂避免在加熱設備的底部處的保護表面的潛在磨損和接觸。
[0110]如圖9-1所示，可通過在加熱器組件的至少一部分周圍分包覆成型額外的外部保護涂層1192來將保護接觸邊緣1183形成在連接器區(qū)域中。參照圖9-1，加熱器組件包括支撐基板1190、加熱元件1174 (例如，銅層)、在加熱元件1174的頂部上的被包覆成型的保護涂層1193、以及外部保護涂層1192，該外部保護涂層1192被包覆成型到支撐基板1190的底面以及加熱器組件的外部邊緣周圍以提供沿加熱器組件的連接器區(qū)域的邊緣的保護涂層。加熱元件可以由連接器區(qū)域中的外部保護涂層1192暴露，以提供用于電接觸臂1182的接觸部分。該接觸部分可以設置有一層鎳(例如20 ii m至80 ii m)以及在鎳上的一層金(例如20 y m至50 y m)，以保護這個區(qū)域。外部保護涂層1192可以向加熱器組件提供剛性或半剛性的支撐。外部保護涂層1192也可以防止電連接進水。
[0111]溫度感測[0112]可提供加熱設備的溫度感測以為了故障緩和和溫度反饋控制。例如，加熱設備或水的溫度可被確定，然后如果溫度過高，則向加熱元件的功率可以被切斷。對于溫度反饋，加熱設備或水的溫度可被確定以更好地控制供電曲線并協(xié)調所需的汽化/加濕水平。
[0113]加熱設備或水的溫度可以以可替選的方式確定。如下描述用于確定加熱設備的溫度的傳感器的可替選實施例。
[0114]非接觸型傳感器
[0115]可提供非接觸型傳感器，以確定加熱設備的溫度。這樣的非接觸型傳感器與加熱設備的加熱表面或加熱軌線隔開。
[0116]在一個示例中，紅外(IR)傳感器可以位于加熱設備的加熱表面附近，并且感測加熱設備發(fā)出的輻射(熱量)來確定加熱設備的溫度。這種布置的一個示例被示出在圖8-1A中，該圖示出了在加熱設備的暴露部分371的加熱表面附近的IR傳感器383。
[0117]在另一個示例中，對流傳感器可以位于加熱設備的加熱表面附近(例如，類似定位到圖8-1A示出的傳感器)并且感測在對流感應器與加熱設備之間的間隙中的空氣的溫度，以確定加熱設備的溫度。
[0118]接觸型傳感器
[0119]可提供接觸型傳感器，以確定加熱設備的溫度。這樣的接觸型傳感器與加熱設備的加熱表面或加熱軌線接觸。
[0120]在一個示例中，傳感器可以包括熱阻材料，在該熱阻材料中，材料的阻抗隨著溫度的變化而變化。通過測量阻抗變化，可確定溫度。
[0121]在另一個示例中，傳感器可以包括熱磁開關，在該熱磁開關中，磁場強度隨著溫度的變化而變化。通過測量磁場強度變化，可確定溫度。
[0122]在另一個示例中，傳感器可包括雙金屬條帶材料，在該雙金屬條帶材料中，金屬的形狀或彈性隨著溫度而變化。通過測量形狀或彈性變化，可確定溫度。本示例的一個示例性優(yōu)點在于，條帶材料可在特定溫度下斷開，從而提供了用于系統(tǒng)的熱熔絲。這樣的斷加熱器式傳感器的布置也可以是組合式傳感器和可手動復位的開關。
[0123]板載溫度傳感測和熱熔絲
[0124]在一個示例中，如圖5所示并且如上面提到的，可以給加熱元件提供熱傳感器52A以測量加熱軌線的溫度，并且可以提供熱熔絲52B以在如果熱量變得過大的話，阻止電流流過加熱元件。加熱軌線本身也可以是溫度傳感器。
[0125]溫度感測能力
[0126]在本技術中，加熱設備可以使用用于制造金屬PCB的已知PCB制造技術(例如MCPCB技術)來形成。根據(jù)本技術的這種加熱設備提供了基本上均勻地分布在整個加熱器裝置的加熱廓線。例如，在加熱期間在熱板上的溫度差(AT)是低得多的(指示出高得多的導熱率和快速熱傳遞)，在溫度斜升和工作期間在熱板和包圍的材料上的低熱應力，在溫度斜升和操作期間在熱板和包圍的材料上的低熱/機械應力，以及不加熱殼體底部的低背側溫度。
[0127]從加熱軌線傳遞到金屬熱板的溫度是有效的，并因此，在熱板的表面的溫度很可能類似于加熱軌線(低溫度梯度/熱沉)。當軌線阻抗相對軌線溫度而變化時，可使用電流
(I)和電壓(V)電路測量來計算軌線的電阻(R) [R=V/I]，并知道R與T的關系曲線，熱板的溫度可通過僅僅確定R來被確定。以這種方式，可以不需要單獨的NTC (負溫度系數(shù))熱敏電阻元件部分以感測溫度。這種轉換電路也可以用于故障檢測和保護，例如加熱器溫度過高、開路、或連接不佳或短路。
[0128]溫度限制/過熱保護
[0129]在一個示例中，根據(jù)本技術的加熱設備可以提供加熱表面溫度，其只可達到用于選定的輸入功率的最高溫度。這是由于從加熱軌線到加熱表面的有效熱傳遞，從加熱表面的有效散熱，而且在給定功率輸入下達到極限溫度的銅加熱軌線。鑒于此，(用于緩解過熱的)熱熔絲有可能被移除，因為加熱設備具有過熱自我保護能力。熱熔絲的移除可以提供部件的節(jié)省和組件成本。
[0130]在圖9-2中所示的進一步示例中，可以由聚合物厚膜(PTF) 1274與在熱板(例如，在上面示例中描述的熱板44)或支撐基板1190上印刷的銅導體(例如，加熱軌線)1295相結合，來形成加熱軌線。以適當數(shù)量來提供銅導體1295和PTF1274，以提供在加熱元件上加熱的變化。PTF1274可包括 正溫度系數(shù)(PTC)，以提供感測和熱保護功能。銅導體1295形成接觸部分，并用作來自電接觸臂1182的電流的導體并且PTF1274用作加熱器。接觸部分可以設置有一層鎳(例如， 20 ii m至80 ii m)和在鎳上的一層金(例如，20 y m至50 y m)，以保護該區(qū)域。加熱器也可以由銅軌線1295與PTF1274結合而形成，以達到所需的加熱和保護性能。在一個示例中，PTF1274的一個或多個區(qū)部可以被設置為與銅軌線1295串聯(lián)，以形成熱熔絲。
[0131]在一個示例性的制造步驟中，加熱設備可以被封閉或者否則被覆蓋在不銹鋼中，不銹鋼提供保護加熱設備免受腐蝕的優(yōu)點。這個過程可以被用作可替選的，或與陽極處理熱板的步驟相結合。在此制造步驟的結果是被封閉或以其他方式被覆蓋在不銹鋼中的加熱設備。作為對不銹鋼的可替選，能抵抗刮傷并抵抗腐蝕(如硬質陽極壓印的鋁)的另一導熱材料可用于封閉或覆蓋。
[0132]本技術是尤其有用于較低溫度的加熱應用中，例如，低于100°C、或低于80°C、或低于70°C。此外，功率輸出可以小于約5W/cm2、或小于約2W/cm2、或小于約lW/cm2 (例如約0.6W/cm2)。較高溫度的應用可能需要約為60W/cm2的功率輸出。此外，與更高溫度應用可能所需的材料和成本相比，本技術有利于使用成本更低的材料和成本更低的處理。例如，在本技術中，可以使用蝕刻的制造工藝以替代印刷導熱油墨。與印刷工藝相比，蝕刻工藝可以弓丨起更準確的加熱軌線。此外，本技術允許使用較便宜的電介質材料(例如有機材料)，而高溫過程和應用需要無機電介質以及伴隨的更高的材料和工藝成本。此外，本技術允許使用較低成本的熱板，例如由鋁或其它較低成本的材料制造的熱板。
[0133]雖然本技術已結合幾個示例進行了描述，但是應當理解的是，本技術并不被限定于所公開的實施例，相反，旨在覆蓋包括在本技術的精神和范圍內的各種修改和等同布置。另外，上述各種示例可以與其他示例結合來實現(xiàn)，例如一個示例的一個或多個方面可以與其它示例的一個或多個方面結合來實現(xiàn)另外的其它示例。此外，每個獨立的特征或任何給定組件的部件可以構成另外的示例。此外，雖然本技術特別適用于患有OSA的患者，但應當理解的是，患有其他疾病(例如，充血性心臟衰竭、糖尿病、病態(tài)肥胖癥、中風、肥胖手術等)的患者都可以受益于上述教導。此外，上面的教導適用于類似于非醫(yī)療應用下的患者和非患者。`
【權利要求】
1.一種加濕器，包括: 適于容納液體的盆；以及 包括基板的加熱設備，所述基板具有蝕刻在該基板上的加熱軌線。
2.根據(jù)權利要求1的加濕器，其中，所述基板包括:導熱基板層；銅或合金或正溫度系數(shù)(PTC)層；以及在導熱基板層與銅或合金或PTC層之間的電介質層疊層。
3.根據(jù)權利要求2所述的加濕器，其中，導熱基板層由金屬構造。
4.根據(jù)權利要求2至3中的任一項所述的加濕器，其中，電介質層疊層由陶瓷材料、聚合物材料或者陶瓷和聚合物混合材料構造。
5.根據(jù)權利要求2至4中的任一項所述的加濕器，其中，所述加熱軌線被蝕刻在銅或合金或PTC層中。
6.根據(jù)權利要求5的加濕器，其中，加熱軌線與電導線的接觸襯墊和至少一個電組件關聯(lián)。
7.根據(jù)權利要求5至6中的任一項所述的加濕器，其中，加熱軌線包括約0.4_至2mm范圍內的寬度。
8.根據(jù)權利要求5至7中的任一項所述的加濕器，其中，加熱設備的溫度通過確定加熱軌線的電阻來確定。
9.根據(jù)權利要求2至8中的任一項所述的加濕器，其中，還包括印刷到至少銅或合金或PTC層上的保護層。
10.根據(jù)權利要求1至9中的任一項所述的加濕器，其中，加熱設備提供僅能夠對于被選輸入功率達到最大溫度的加熱表面溫度。
11.根據(jù)權利要求1至10中的任一項所述的加濕器，其中，加熱設備被提供給適于接收盆的加濕室。
12.根據(jù)權利要求1至10中的任一項所述的加濕器，其中，加熱設備與盆一體形成。
13.—種加濕器,包括: 適于容納液體的盆；以及 加熱設備，所述加熱設備包括:金屬熱板，具有銅或合金或PTC加熱軌線以提供熱量來加熱液體的加熱元件，在熱板和加熱元件之間的由陶瓷材料或聚合物材料構造的導熱層疊層，以及用于覆蓋至少加熱軌線的印刷保護層。
14.一種加濕器，包括: 適于容納液體的盆；以及 加熱設備，所述加熱設備包括:熱板，加熱元件，在熱板和加熱元件之間的導熱層疊層，以及用于覆蓋至少加熱元件的保護層； 其中所述加熱元件包括具有加熱軌線的銅或合金或PTC層以提供熱量來加熱液體。
15.根據(jù)權利要求14所述的加濕器，其中，加熱軌線被蝕刻在加熱設備的銅或合金或PTC層中。
16.根據(jù)權利要求14至15中的任一項所述的加濕器，其中，加熱軌線與電導線的接觸襯墊或彈簧接觸以及至少一個電組件關聯(lián)。
17.根據(jù)權利要求14至16中的任一項所述的加濕器，其中，加熱軌線包括約0.3_至2mm范圍內的寬度。
18.根據(jù)權利要求14至17中的任一項所述的加濕器，其中，加熱設備的溫度通過確定加熱軌線的電阻來確定。
19.根據(jù)權利要求14至18中的任一項所述的加濕器，其中，熱板由包括鋁、不銹鋼和銅中的至少之一的金屬或金屬合金形成。
20.—種加濕器,包括: 適于容納液體的盆；以及 加熱設備，所述加熱設備包括:熱板，加熱元件，在熱板和加熱元件之間的導熱層疊層，以及用于覆蓋至少加熱元件的保護層； 其中所述保護層被印刷到至少加熱元件上。
21.根據(jù)權利要求20所述的加濕器，所述層疊層是由陶瓷材料、聚合物材料或者聚合物混合材料構造的電介質層疊層。
22.根據(jù)權利要求20至21中的任一項所述的加濕器，其中，保護層被印刷到層疊層上。
23.根據(jù)權利要求22所述的加濕器，其中，保護層延伸越過加熱元件的周邊邊緣，并且延伸到層疊層的部分上。
24.根據(jù)權利要求20至23中的任一項所述的加濕器，其中，保護層包括焊接掩膜。
25.根據(jù)權利要求20至24中的任一項所述的加濕器，其中，導熱層疊層包括約20μ m至160 μ m范圍內的厚度。
26.根據(jù)權利要求20至25中的任一項所述的加濕器，其中，熱板由包括鋁、不銹鋼或銅的金屬或金屬合金形成。
27.根據(jù)權利要求20至26中的任一項所述的加濕器，其中，加熱元件的接觸襯墊和/或其它傳導部分被暴露通過保護層。
28.—種制造包括用于容納液體的盆的加濕器的加熱設備的過程，該過程包括: 提供基板，所述基板具有:適于與液體進行熱接觸的第一側、以及第二側； 在基板的第二側中蝕刻加熱軌線；并且 將保護層施加到基板的第二側以至少覆蓋加熱軌線。
29.根據(jù)權利要求28所述的過程，其中提供基板包括提供這樣一種基板，該基板包括:用于提供所述第一側的金屬層；用于提供所述第二側的銅、合金或PTC層；以及在金屬層與銅、合金或PTC層之間的電介質層。
30.根據(jù)權利要求28至29中的任一項所述的過程，其中，施加保護層包括將所述保護層印刷到基板的第二側。
31.根據(jù)權利要求28至30中的任一項所述的過程，其中，施加保護層包括將與加熱軌線關聯(lián)的接觸襯墊和/或其它傳導部分暴露通過保護層。
32.—種加熱設備，包括: 將電功率轉換為熱能的加熱元件； 具有第一表面和第二表面的可加熱元件；以及 在加熱元件與可加熱元件的第一表面之間的電介質層疊層，其中所述電介質層疊層是導熱的以將熱能從加熱元件傳送到可加熱元件，并且其中，可加熱元件的第二表面被配置為加熱容器中的液體。
33.根據(jù)權利要求32所述的加熱設備，還包括保護層，所述保護層覆蓋加熱元件的外表面以及電介質層疊層的外表面。
34.根據(jù)權利要求33所述的加熱設備，其中所述保護層延伸越過加熱元件和電介質層疊層的周邊邊緣，并且延伸到延伸超過加熱元件和電介質層疊層的可加熱元件的第一表面的周邊部分上。
35.根據(jù)權利要求32至34中的任一項所述的加熱設備，其中，電介質層疊層是包括聚四氟乙烯例如特富龍、聚酰亞胺、氮化硼、氧化鋁、氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、環(huán)氧合成物以及增強的玻璃纖維中的至少一種的薄層。
36.根據(jù)權利要求32至35中的任一項所述的加熱設備，其中，所述電介質層疊層的厚度處于約20 μ m至160 μ m的范圍內。
37.根據(jù)權利要求32至36中的任一項所述的加熱設備，其中，所述電介質層疊層的電介質擊穿電壓高于2kV。
38.根據(jù)權利要求32至37中的任一項所述的加熱設備，其中，可加熱元件包括傳導金屬板，并且第一表面和第二表面是所述傳導金屬板的相對表面。
39.根據(jù)權利要求32至38中的任一項所述的加熱設備，其中，加熱元件包括以蛇形圖案布置在電介質層疊層上的傳導金屬箔。
40.根據(jù)權利要求32至39中的任一項所述的加熱設備，其中，加熱元件是金屬印刷電路板(PCB)而加熱元件包括布置在PCB上的傳導金屬箔的軌線。
41.根據(jù)權利要求32至40中的任一項所述的加熱設備，其中，所述設備的厚度為不大于 1.5mmο
42.根據(jù)權利要求32至41中的任一項所述的加熱設備，其中，第二表面是平坦的。
43.—種印刷電路板加熱器,包括: 加熱元件軌線； 導熱電介質層；以及 導熱板，所述導熱板具有第一表面和第二表面，所述第一表面適于將熱傳送到容器中，所述第二表面與第一表面相對，導熱電介質層在所述第二表面上被夾在所述板和所述加熱元件軌線之間； 其中，到加熱軌線的電流端子用于將電能施加到加熱元件軌線，該電能導致加熱軌線的電阻加熱，并且其中，來自加熱元件軌線的熱能通過導熱電介質層而傳送到所述板，所述板將熱能傳送到容器。
44.根據(jù)權利要求43所述的印刷電路板，其中，所述印刷電路板加熱器與容器的表面一體形成。
45.根據(jù)權利要求44所述的印刷電路板，其中，所述第一表面被成形為接收容器的底面。
46.根據(jù)權利要求43至45中的任一項所述的印刷電路板，其中，還包括保護層，所述保護層覆蓋加熱元件軌線層和電介質層。
47.根據(jù)權利要求46 所述的印刷電路板，其中，所述保護層延伸越過加熱元件軌線和電介質層的周邊邊緣，并且延伸到延伸超過加熱元件軌線和電介質層的所述板的第一表面的周邊部分上。
48.根據(jù)權利要求43至47中的任一項所述的印刷電路板，其中，所述導熱電介質層是包括聚四氟乙烯例如特富龍、聚酰亞胺、氮化硼、氧化鋁、氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、環(huán)氧合成物以及增強的玻璃纖維中的至少一種的薄層。
49.根據(jù)權利要求43至48中的任一項所述的印刷電路板，其中，所述導熱電介質層的厚度處于約20 μ m至160 μ m的范圍內。
50.根據(jù)權利要求43至49中的任一項所述的印刷電路板，其中，所述導熱電介質層的電介質擊穿電壓高于2kV。
51.根據(jù)權利要求43至50中的任一項所述的印刷電路板，其中，所述導熱板由包括鋁板、不銹鋼板或銅板的金屬板或金屬合金板形成。
52.根據(jù)權利要求43至51中的任一項所述的印刷電路板，其中，所述加熱元件軌線層包括以蛇形圖案布置在電介質層上的傳導金屬箔。
53.一種包括用于保持一定量液體的容器以及如權利要求32至52中的任一項所述的加熱設備的加濕器，其中，所述加熱設備與液體處于熱接觸以將熱傳遞至液體，并且實現(xiàn)將液體汽化為氣流。
54.用于形成加熱設備的方法，包括: 提供具有適于加熱容器中的液體的第一表面的基板； 將導熱電介質層施加到基板的第二表面上，其中，第二表面與第一表面相對；并且 將加熱元件層施加到導熱電介質層，以使得導熱電介質層被夾在基板的第二表面和加熱元件層之間。
55.根據(jù)權利要求54所述的方法，還包括:將保護層施加到加熱元件層和導熱電介質層。
56.根據(jù)權利要求54或55所述的方法，其中，所述基板是金屬板并且所述方法使用金屬核心印刷電路板工藝來執(zhí)行。
57.根據(jù)權利要求54至56中的任一項所述的方法，其中，所述加熱元件層以在導熱電介質層上的傳導箔的蛇形軌線來施加。
58.根據(jù)權利要求54至57中的任一項所述的方法，其中，所述導熱電介質層以電介質顆粒和樹脂的復合層來施加。
59.根據(jù)權利要求54至58中的任一項所述的方法，還包括將形成的加熱板集成到液體容器的底部。
60.根據(jù)權利要求54至59中的任一項所述的方法，還包括將加熱元件層印刷為導熱電介質層上的蛇形圖案。
61.—種加濕器,包括: 適于容納液體的盆；以及 包括加熱元件的加熱設備，所述加熱元件具有第一側和第二側，所述加熱元件包括加熱軌線； 設置在加熱元件的第一側上的第一導熱層疊層；以及 設置在加熱元件的第二側上的第二導熱層疊層。
62.根據(jù)權利要求61所述的加濕器，其中，基板被提供給加熱元件的末端部分，以形成連接器區(qū)部。
63.根據(jù)權利要求62所述的加濕器，其中，加熱元件的末端部分形成電觸頭以接收電功率。
64.—種加濕器,包括: 具有適于保持液體的內部部分的盆； 加熱設備，所述加熱設備包括熱板以及提供給該熱板的第一側的加熱元件；以及包覆成型，所述包覆成型形成在盆的內部部分上并且完全包圍加熱設備，使得加熱設備被嵌入在該包覆成型內。
65.根據(jù)權利要求64所述的加濕器，其中，所述包覆成型包括導熱塑料。
66.根據(jù)權利要求64和65中的任一項所述的加濕器，其中，盆包括側壁，并且包覆成型包括形成在盆的側壁上的側壁部分。
67.根據(jù)權利要求64至66中的任一項所述的加濕器，其中，所述熱板由包括金屬、金屬合金、鋁、不銹鋼、銅或者導熱塑料的導熱材料形成。
68.—種加濕器,包括: 具有適于容納液體的內部部分的盆； 加熱設備，所述加熱設備包括支撐基板和提供給支撐基板的第一側的加熱元件，所述支撐基板遠離盆的內部部分并且所述加熱元件靠近盆的內部部分；以及提供給加熱元件的第一導熱保護層。
69.根據(jù)權利要求68所述的加濕器，其中，第一保護層在加熱元件上被包覆成型。
70.根據(jù)權利要求68和69中的任一項所述的加濕器，其中，所述支撐基板包括復合環(huán)氧材料(CEM)和玻璃纖維增強環(huán)氧層疊中的至少一個。
71.根據(jù)權利要求68至70中的任一項所述的加濕器，其中，所述第一保護層包括不銹鋼。
72.根據(jù)權利要求68至71中的任一項所述的加濕器，還包括都在第一保護層和加熱元件之間的電絕緣層。
73.根據(jù)權利要求68至72中的任一項所述的加濕器，還包括提供給支撐基板的第二側和支撐基板的邊緣部分的第二導熱保護層。
74.根據(jù)權利要求68至73中的任一項所述的加濕器，其中，加熱元件的末端部分從第一保護層暴露，以提供電觸頭來接收電功率。
75.根據(jù)權利要求68至74中的任一項所述的加濕器，其中，加熱元件包括聚合物厚膜(PTF)0
【文檔編號】A61M16/16GK103747828SQ201280040120
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權日:2011年6月16日
【發(fā)明者】唐卓然, 羅納德·詹姆斯·于比, 哈約帕爾·維爾瑪, 安德魯·羅德里克·巴思, 羅格·默文·勞埃德·富特 申請人:雷斯梅德有限公司