技术领域

本发明总体上涉及用于头发处理装置的加热元件和电路，所述装置 优选地为便携式装置，诸如卷发钳和热风刷子(hot air brush)。特别地， 本发明涉及快速加热和快速冷却的新型加热元件和电路，所述加热元件 由作为装入空心细长管中的加热元件的至少一个灯泡构成，所述管具有 穿孔，以允许辐射加热和传导加热，并且加热控制电路利用热感测装置 通过使加热元件达到期望的温度并随后将所施加的电能自动减小到仅足 以保持期望的温度而延长电池寿命。

                        背景技术

目前存在许多不同类型的头发处理装置，例如卷发钳和热风刷子。 根据申请人所掌握的知识，大部分装置使用交流电，并因此由具有电插 头的电缆连接，所述电插头必须插入到交流电压插座中，以便进行操作。 一些便携式装置使用诸如丁烷气体的促进剂。本申请人为美国专利No. 6,449,870中所公开的便携式吹风机的共同发明人，该专利被共同拥有并 且其全部内容在此引入作为参考，并且本申请人拥有与其相关的待审申 请。

然而，申请人了解到目前没有诸如卷发钳和热风刷子的便携式电操 作头发处理装置。

另外，不论便携与否，这种已有头发处理装置使用由诸如钢和较厚 铝材的材料制成的细长管，并且这种材料的质量需要较长的加热时间和 冷却时间。

另外，加热元件本身由陶瓷或其他材料制成，其夹在与所述细长金 属管呈热传递关系的导电金属板之间。该结构要求热能从加热元件通过 诸如云母的电绝缘体传递给导电金属板并进而传递给细长金属管。这种 结构使细长金属管的加热和冷却时间增加并且导致装置的运行效率低 下。

而且，在其全部内容在此引入作为参考的共同拥有的美国专利No. 6,449,870中公开了一种便携式装置，其具有通过使用脉冲电路以延长电 池寿命的电路，所述脉冲电路包括振荡器、移位寄存器和选择移位寄存 器中特定级的温度选择器。选定级能够仅使处于选定级中的脉冲施加给 驱动负载、即加热元件的功率晶体管，以保持加热元件所达到的温度而 不需对其连续施加能量。

希望提供一种诸如卷发钳或热风刷子的头发处理装置，其优选为便 携式的，并且具有可快速加热和冷却的加热元件，其带有电源控制电路， 该电源控制电路简单、小巧，并能够使元件快速加热到所需温度并且利 用降低的电能自动保持该温度，从而延长电池寿命。还希望将传热管构 造成使得其能够快速加热并且在电能去除时快速冷却。

                        发明内容

因此，本发明涉及一种改进的加热元件和电控制电路，其用于诸如 卷发器和热风刷子的头发处理装置，并且能够高效地利用便携式头发处 理装置的电源。

在典型的方式中，该头发处理装置具有不导热空心手柄以及与所述 空心手柄相连的细长传热空心管。

然而，该改进的加热元件包括位于细长传热管内作为热源的至少一 个灯泡。优选地，该灯泡为卤素灯泡。作为热源的该灯泡极为快速地加 热并且快速地冷却。这在头发处理装置中是期望的，因为目前所构造的 装置需要较长的时间达到期望的温度，并且随后当电能去除时，该装置 需要较长的时间进行冷却，因此对于未预料到和健忘的人来说会成为火 源隐患。优选地为卤素灯泡的该新型细长灯泡作为热源的使用还可有利 地与作为传热装置的具有管状结构的现有交流装置一起使用。

另外，本发明的细长传热管还可以被特定地构造为有助于使装置快 速加热以将热能传送到头发并随后一旦头发处理完成便快速冷却。因此， 该细长传热管由具有快速加热和冷却特性的材料制成。这种材料可以选 自由铜、黄铜、铝、陶瓷或具有所需加热特征的其他任何材料组成的组， 并且其在保留结构完整性的同时足够薄。如上所述，该细长传热管可以 为目前使用的任何类型的管，例如钢管。然而，这种管不能如此处公开 的新型传热管那样快速达到期望的温度，所述新型管由选自包括铜、黄 铜、陶瓷和铝的组的较薄材料制成。

为了在头发处理中附加地辅助使用者，此处所公开的新型传热管中 具有多个穿孔，从而除了来自新型传热管的传导热能之外，还使来自灯 泡的诸如紫外线和红外线的辐射能可以直接传送到头发。该穿孔优选地 以均匀的图案(或均匀的方式)形成于空心传热管上。该穿孔或孔可以 具有不同的尺寸，但是应当充分小，以将使用者的头发卷入其中的可能 性降至最低。很明显，该管可以没有穿孔，但是该穿孔能够利用辐射热 能并由此对于使用者来说增加了新颖和有用的特征。穿孔的新颖应用还 可以与作为传热装置的管状结构的现有交流电装置一起使用。

该新型灯泡还可以涂覆有诸如陶瓷的材料，其不仅能够传导和辐射 来自灯泡的热能，而且为玻璃灯泡提供了一定的结构稳定性，从而降低 了玻璃灯泡容易破裂或破碎的可能性。

因为灯泡最终将烧尽或破裂，所以其被制成可拆卸和可更换的。它 可以安装在本领域中公知的螺旋型底座或卡口型底座中，或者利用任何 其他类型的安装件，以便于拆卸。

为了便于灯泡的拆卸和更换，该新型空心传热管可以被可拆卸地连 接到不导热空心手柄上，从而使得其能够被容易地拆卸，以露出灯泡或 热源，并且使灯泡可以被拆卸和更换。

而且，可通过利用诸如盘簧或其他弹性装置的柔性装置在每个端部 支撑灯泡而将灯泡或热源弹性安装在空心传热管中。这种支撑还有助于 降低由于装置下落或任何类型的振动而对灯泡造成的冲击损坏。

另外，该新型加热元件具有与其相连的电控制电路，其通过将最大 电能施加给灯泡或热源直到热源达到期望的温度为止并随后将所施加的 电能减小到仅足以维持所期望的热量，从而延长电池寿命及加热元件寿 命。电压振幅不改变，而施加到负载、热源或灯泡上的电压的时间改变， 从而改变施加的电能。在实际测试中已经发现，施加连续的最大外加电 压的10％便可能足以维持所期望的温度。该新型控制电路可以有利地与 现有的交流电装置一起使用，以将电能使用降至最低。

为了实现该新型电池节能操作，例如由National Semiconductor制造 的诸如温敏电阻或热敏电阻、并且优选地为LM34热敏电阻的热传感器可 提供适当的控制。

因此，本发明的一个目的在于提供一种诸如卷发器或热风刷子的新 型头发处理装置，其是便携式的，并且使用电池向所述装置提供电能。 该电池可以位于装置的手柄中或者位于利用电连接器与所述装置相连的 电池盒中。

本发明的目的还在于提供一种新型头发处理装置，其可比相应的现 有装置更快速地加热和冷却。

本发明的另一个目的在于提供一种新型头发处理装置，其利用至少 一个灯泡作为热源，因为该灯泡可快速地加热和冷却。该灯泡优选地为 卤素灯泡。

本发明的又一个目的在于将灯泡或其他热源装入细长管中，所述细 长管向头发传送热能并且由足够薄的材料制成，所述材料具有结构完整 性并且可快速地加热和冷却，其例如为黄铜、铜、铝、陶瓷或具有类似 加热和冷却需求的任何其他材料。该新型黄铜、铜、铝或陶瓷管可以有 利地与现有使用交流电的装置一起使用。

本发明进一步的目的在于在细长管中形成多个穿孔，从而除了来自 细长管本身的传导热能之外，还可使来自光源的辐射能可以施加到使用 者的头发上。同样，这种穿孔可以有利地与目前使用交流电的头发处理 装置一起使用，所述装置具有空心管，并且加热元件位于所述空心管中。

本发明的另一个目的在于构造头发处理装置，以使得灯泡或热源在 其因破裂或其他原因失效时可以被很容易地更换。

另外，本发明的一个目的在于提供一种新型头发处理装置，其可通 过电路节约并延长电池寿命，所述电路向负载或热源施加最大电能，并 感测热源或灯泡的温度，并且当热源处于期望的温度时减少向热源施加 最大电压(电能)的时间，从而延长电池寿命和灯泡或其他热源的寿命。

因此，本发明涉及一种用于头发处理装置的改进的加热元件和电控 制电路，其包括：不导热空心手柄；具有内部部分的细长传热空心管， 所述空心管可拆卸地与空心手柄相连，并且优选地围绕该空心管的外周 具有多个均匀间隔的穿孔；电源；至少一个灯泡，并且优选地只有一个 灯泡，其位于细长传热空心管的内部，以加热所述细长传热管，位于所 述细长空心管中的均匀间隔的穿孔允许来自热源的传导热和辐射能向细 长空心管的外部发出；以及将电源与灯泡相连以产生热能的通断开关， 所述热能被传递给细长传热空心管并且通过所述多个间隔的穿孔辐射。

                        附图说明

本发明的这些以及其他特征将通过结合下述附图的详细说明得到更 加全面的理解，在附图中相同的数字代表相同的元件，并且其中：

图1为实施本新型发明的卷发钳的透视图；

图2为实施本新型发明的热风刷子的透视图；

图3为与图1和图2中所示装置一起使用的细长传热空心管的剖视图， 其中该空心管的内部具有作为热源的灯泡；

图4为图1和图2中所示装置的不导热空心手柄的剖视图，其显示了位 于空心手柄中的电池、开关、电子控制电路以及用于在该装置放置于支 座上时对电池充电的位于手柄底部的触点；

图5为图4中所示新型电子控制电路的框图；

图6为图5所示新型电子控制电路的详细接线图；

图7为与图5和图6中所示电子控制电路一起使用的可选热传感电路 的接线图；

图8为显示出用于现有技术的卷发钳的加热时间曲线图，并且110伏 电压整流并施加到作为负载的加热元件上；

图9为显示出当12伏电压施加到12伏卤素灯泡上并且不包括控制电 路(12伏电压连续施加给负载)时本发明的加热时间曲线图；

图10为显示出控制电路比较器(图5和图6)的热传感器输入和锯齿 波输入与响应产生的比较器输出之间关系的曲线图；

图11显示了一个可能采用的灯泡热源，其具有多根灯丝；

图12显示了一种类型的电路，其可用于利用图11所示的灯泡热源产 生多种温度；

图13-15显示了一种类型的温度选择器开关，其可用作图12中所示 电路中的开关18；

图16A、16B和16C总体上代表用于对便携式头发处理装置中的电池 充电的装置，其显示了故障保险开关，该故障保险开关去除供给至头发 处理装置的通断开关的电能，从而使得该头发处理装置即使在通断开关 保持在接通位置时也不能向加热元件提供电能；以及

图17显示了一种电路，其允许使用发光二极管，以指示出电能正施 加给控制电路。

                      具体实施方式

图1为实施本发明的卷发钳10的透视图。该卷发钳10包括具有底端19 和顶端21的手柄部分12，所述手柄部分12不导热，以使其能够被使用者 握持；以及细长的空心传热管14，其具有内部部分、外端31和内端33， 所述内部部分中设置有灯泡50(图3中示出)形式的新型热源，所述内端 33以诸如螺纹、螺钉、可拆卸销等任何公知方式在位置22处可拆卸地连 接到手柄部分12的顶端21上。传统头发接合板或臂24在支撑座28的枢转 点处可枢转地连接到空心传热管上，并且借助于拇指支架26以传统方式 可远离和朝向空心传热管地枢转。手柄部分12还包括通断开关(通/断开 关)16和温度选择器开关18。而且，位于手柄部分12的底端19处的电触 点20允许图4中所示手柄12中的电池在所述装置不使用并以公知方式放 置在装置充电支座中时被充电。本领域的普通技术人员将认识到，所述 电池可以位于单独的盒子中并通过电连接器与所述装置相连。

盖子30可拆卸地连接到细长传热空心管14的外端31上。而且，本发 明附加的新颖特征在图1中显示为细长传热空心管14中的穿孔或孔32，所 述穿孔或孔32延伸穿过空心管14的管壁，以使灯泡50的辐射能可以施加 到使用者的头发上。如上所述，该新型穿孔可用于现有的使用交流电但 不是便携式的类似装置中。

另外，所述新型细长空心传热管14可以通过将其由快速加热并冷却 的材料制成而被进一步改进，所述材料例如为选自包括黄铜、铜、陶瓷 和铝的组的任何材料。形成空心管14的外壳或圆筒形壁可以具有任何期 望的厚度，但是优选在大约0.010-0.040英寸的范围内；然而，应当理解， 壁越厚，加热和冷却空心管所需的时间越长；壁越薄，结构完整性越难 获得。形成空心管14的铜、黄铜、陶瓷和铝壁的优选厚度为大约0.030英 寸。根据申请人掌握的知识，在现有技术的头发处理装置中，从未使用 过由选自铜、黄铜、陶瓷和铝的材料制成并且壁厚为大约0.010-0.040英 寸的空心金属管。而且，诸如钢、不锈钢等的任何其他类型的材料也可 用于形成该空心管。然而，同样地，这些材料需要较长的时间进行加热 和冷却。但是，由于位于其内部的灯泡形式的新型热源，使得它们运行 良好。而且，如上所述的黄铜和类似材料还可有利地用于制造现有类似 装置的管结构，所述现有的类似装置虽然使用交流电压，但它们不是便 携式的。

图2为实施本发明的热风刷子(或梳子)34的透视图。同样地，它包 括用于保持电池或多个电池的空心手柄部分36，并且在其底部具有触点 38，以用于将所述装置放入支座中，从而以公知方式对手柄36中的电池 进行充电。通断开关42和温度控制器开关40也与电子控制电路76(图4中 示出)一起被放入手柄36中。

连接点44允许细长空心管(类似于图1中的管14)连接到其上。空心 并可选择性地转动的刷子部分46安装在细长空心管上并且利用盖子48连 接到其上。同样地，孔或穿孔32形成于刷子部分46中，以允许来自新型 热源或灯泡50(图3所示)的辐射能发出。如本领域公知的那样，刷毛52 垂直于刷子部分46向外伸出。

除了热风刷子在手柄中还具有小风扇以将新型热源(灯泡)产生的 热风通过刷子中的孔或穿孔49吹出从而在刷理头发的同时使头发变干以 外，热风刷子的加热元件和电路的操作与图1中所示卷发钳在功能上相 似。

图3中显示了图1中的细长中空传热管14的横截面。

端盖30以例如螺纹、夹具、揿钮等任何公知方式(未示出)连接到 空心管14上。

多个孔32被图示为使由位于新型空心管14内部的热源50产生的能量 进行辐射。可以相信，除了传导热之外，穿过孔32的来自新型热源50的 辐射能将有助于对头发进行加热而不会使其受损。而且，孔32的直径可 以变化，但是应当充分小，以避免使用者的头发卷入其中。另外，形成 空心管14的材料可以是任何已知类型的导热材料。然而，在优选实施例 中，如先前解释的那样，所述材料较薄并且选自包括铝、黄铜、陶瓷和 铜的组。与先前所述的传统使用的材料相比，上述优选材料的优选厚度 允许材料非常快速地加热并以类似方式非常快速地冷却。另外，新型空 心管14的外表面可以通过在其上镀覆诸如铬、陶瓷、珐琅(瓷釉)等的 镀材而得到美学上的改进，为方便起见，其在图中并未示出，但是这在 本领域中是众所周知的。

图3中显示的新型热源为位于空心管14的内部的灯泡50。如前面所 述，所述热源可以为任何已知类型的热源，但是灯泡可极为快速地加热， 并且以类似方式极为快速地冷却，从而形成新颖并引人注目的热源。为 了最大效率地加热，重要的是如下文将要解释的那样使灯泡的电压与电 源电压匹配。

出于提供结构完整性的目的，灯泡50的至少一部分可以涂覆有陶瓷 材料，如在图3中部分地以标号52示出。因此，被涂覆的玻璃灯泡50降低 了其在意外撞击或应力作用下损坏的可能性。这种涂层52还能够使来自 灯泡50的热能传送到空心管14，并且还能够使辐射能通过空心管14中的 穿孔或孔32向其外部传送。

当然，灯泡50最终可能会烧尽、破裂或以其他方式失效。在这种情 况下，灯泡(新型热源50)应当被制成是可更换的。该功能可以通过以 任何公知方式将空心管14的底部15可拆卸地连接到手柄部分12(图4中示 出)上来实现。这种功能可以任何公知方式实现，例如通过将空心管底 部15螺纹连接到带螺纹65的连接器单元17上。因此，空心管可以从连接 器单元17上旋下，以露出灯泡50。由于在灯泡50上设置典型的螺纹底座 54并且将其旋入连接器单元17中的电气底座56内，使得灯泡50可随后被 拆下并更换。适当的电连接件58和60可以使电流向灯泡50或从其返回。

当然，存在许多使灯泡50能够可拆卸地更换的其他方法，例如通过 形成卡口型电气底座56，以匹配灯泡50上相应的卡口型底座。如众所周 知的那样。灯泡50可以随后插入到电气底座中并旋转，以将其锁定就位。 而且，灯泡50的外端49可被制成在盖子30的下面向外伸出空心管14的外 端51足够远的距离，以使得盖子30可以拆卸，灯泡50以公知方式如上述 那样被夹紧、拆卸和更换。

因为头发处理装置中的灯泡50由于意外施加给所述装置的物理撞击 而易于破裂，希望灯泡50免受这种撞击。这可以通过许多方式实现，图3 中显示了其中的一种方式。

减震元件与灯泡50相连，以提供期望的保护，从而避免灯泡50受到 物理撞击而损坏。该保护装置在图3中被显示为位于外部盖子30之下并容 纳于其中的第一弹性装置64和位于连接器单元17中的第二弹性装置61。 第一弹性装置64与灯泡50的外端49相连。为简明起见，在图3中，第一弹 性装置64被示出为位于盖子30下的盘簧，但是本领域的普通技术人员应 当认识到，也可以使用其他类型的弹性装置。

第二弹性装置61同样被示出为盘簧，其与底座56(灯泡50的底部螺 旋或以其他方式进入到该底座中，以形成电气接合)相连，并且还与位 于连接器单元17中(或者位于空心管14的底部15中)的板13相连。因此， 灯泡50弹性地支撑在两个弹性装置61和64之间。同样，本领域的普通技 术人员应当认识到，也可以使用除了盘簧以外的其他类型的弹性装置。

热传感器62被显示为位于由空心管14的底部15与连接器单元17通过 螺纹65连接形成的空腔55中。该热传感器62如此放置，从而热感测地邻 近灯泡或热源50(邻近灯泡或热源50进行热感测)。为简明起见，只有 一根线路63被显示为与热传感器62相连并从其伸出。然而，一些热敏电 阻具有两根导线，并且在优选实施例中，使用LM34热敏电阻并且该热敏 电阻具有连接于其上的三根导线。本领域的普通技术人员应当认识到， 热传感器62在线路63上产生与被感测热量成比例的输出信号。很明显， 热传感器62越靠近热源50(灯泡)，由热传感器62产生的输出信号越快。 因为由热传感器产生的输出信号被用于控制施加到热源50上的电能(下 文中将详细描述)，本领域的普通技术人员将认识到，热传感器62被放 置得离热源50越远，在输出控制信号产生之前所需要的时间越长。这可 能是很重要的，因为希望在输入电能减少到仅足以维持最大温度的程度 之前，热源应尽可能快地达到其最大温度。该特征显然增强了新型加热 元件和控制电路的性能，因为头发处理装置的使用者进行了快速加热并 且不必在装置可以使用之前等待过长的时间。本领域的普通技术人员不 必进行过多的实验便可以确定热传感器装置62用于任何希望温度的最佳 位置。

当然，在共同拥有的美国专利No.6,449,870中公开了可用于提供快速 加热的其他装置。其中，如图5B所示，包括比较器70和倒相二极管73的 电路通过向晶体管66施加连续的门信号而用于保持施加给热源的最大电 能。当参考电压电平72等于来自热传感器68的反馈电压时，比较器产生 由二极管73倒相的信号，并且施加给晶体管66底座的所述连续信号被去 除。图5C中详细显示的脉冲电路80随后进行控制，以保持期望的热源温 度。如下文所解释，该电路或类似电路可与本发明一起使用。而且，如 下文结合图6将要解释的那样，双金属开关可用于使控制电路旁通，以进 行快速加热，直到达到操作温度为止。

另外，借助于多灯丝灯泡可以选择不同的加热温度。例如，如果使 用带有两个不同功率等级的灯丝(与远光灯、近光灯汽车头灯灯泡类似) 的灯泡的话，通过使两个灯丝同时通电可以获得高温。如果希望低温的 话，两根灯丝中只有一根通电。因此，可以选择三种不同的温度。当两 根灯丝同时通电时为第一温度(高温)，当只有一根灯丝通电时为第二 温度(中温)，以及当另一根灯丝通电时为第三温度(低温)。因此， 图1中显示的温度选择器开关18可以具有第一位置(高)、第二位置(中) 和第三位置(低)。因此，三个温度可以通过开关18选择。参见下文关 于图11-16的解释。

图4为本发明的手柄部分12的详细横截面视图。如前所述，如本领域 公知的那样，手柄部分12由不导热材料制成。优选地，在线路60和70上 产生输出电压的一个或多个电池68位于手柄12的内部。电池的电压可根 据从头发处理装置输出的期望温度具有不同值。申请人使用了7节电池， 每节1.2伏，串联获得8.4伏电压，以及使用8节电池，每节1.2伏，串联获 得9.6伏电压。这些电池由日本松下公司制造并且每节电池产生2,250毫安 时的电能。另外，申请人使用了6节电池，每节2伏，串联产生施加给负 载的12伏电压。这些电池由Hawker Energy制造并且每节电池产生2,500毫 安时的电能。上述所有电池被证明可向热源50提供足够的电能，以提供 足够的热输出。

应当理解，尽管镍-金属氢化物(Ni-Mh)电池由于其功率密度和 无记忆效应以及其他优点被优选，但是任何类型的可充电电池均可以使 用。最好使外加电压与为该电压设计的负载相匹配。因此，更高效的是 将12伏电压施加给12伏(或更小)负载(灯泡)，将9.6伏电压施加给9.6 伏(或更小)负载，以及将8.4伏电压施加给8.4伏(或更小)负载。电池 在不使用时可以通过触点82和84充电，所述触点82和84形成于手柄12的 底部66中，以允许所述装置在不使用时以公知方式放入充电器内。在本 领域中，这种充电器对于诸如此处未示出的便携式电话、便携式牙刷等 物品是公知的。下文将参照图18A、8B和18C对一实例进行描述。

电池68在线路70上的输出将与通断开关16相连，这在本领域中同样 是公知的。开关16在处于接通位置时的输出将电池68连接至控制电路76， 这将在下文中将更详细地描述。

温度设定控制器18(例如高、中和低)以及来自线路63上的热传感 器单元62(图3中示出)的反馈信号连接到控制电路76。本领域的普通技 术人员知道如何将该开关连接至电路76，例如仅仅通过电阻网络连接， 所述电阻网络向控制电路76提供不同的电压，以获得不同的加热等级。 而且，开关18可以将电池电能连接至灯泡，所述灯泡如上所述具有多根 灯丝。控制电路76在线路58上的输出和电池68在线路60上的负输出连接 到热源(灯泡)50，如图3所示。

手柄12可以通过本领域普通技术人员所理解的任何期望的方式与空 心管14相连。将它们连接起来的一种方式为使手柄延伸部78的内径足以 与图3中所示的连接单元17紧密装配在一起。

通过使连接部件17中的孔82与手柄延伸部78中的孔80对准，螺钉或 其他紧固件可以插入到孔80和82中，以通过连接部件17将手柄12固定到 空心管14上。很明显，存在许多其他将手柄12连接到空心管14上的方法。

图5为显示了控制电路76的操作的框图。首先将描述该电路的一般操 作。如前所述，控制电路76连接在通断开关16(图4所示)和热源或灯泡 50之间，以向热源提供电能从而获得期望的温度，并且控制电路76将所 施加的电能限制到仅足以维持热源的期望温度的程度，从而延长灯泡和 电池的寿命。

如图5所示，控制电路76包括具有第一信号输入63和第二信号输入89 的比较器86。比较器86的信号输入63来自热敏电阻62，所述热敏电阻邻 近热源或灯泡50进行热感测(或热感测地邻近热源或灯泡50)，以用于 产生与被感测热量成比例的输出信号。参考信号发生器产生振幅随时间 变化的输出，例如锯齿波发生器。这种锯齿波发生器88将其在相连的线 路89上的锯齿形输出信号作为比较器86的第二输入。比较器86仅在一段 时间内在线路87上产生输出信号，在该段时间内，线路63上的热传感器 输出信号(作为比较器86的第一输入)具有大于在第二比较器输入处的 锯齿波形信号89的任何部分的振幅。

电子开关90通过导线92连接在线路87上的比较器输出和负载50之 间。电子开关90优选地为诸如FET(场效应晶体管)的半导体装置，该FET 为能够承载传输给负载或灯泡50的负载电流的功率晶体管。应当理解， 此处所使用的术语“电子开关”用来表示包括机械继电器开关在内的任 何自动(区别于“手动”)通断开关。因此，当负载50加热时，温度由 热敏电阻62感测，所述热敏电阻在线路63上产生通向控制电路76的反馈 信号。如前所述，本领域的普通技术人员将使热敏电阻62与灯泡50隔开 一定距离，以使负载50在热敏电阻开始发回控制信号之前可以达到基本 上最大热量。

诸如热敏电阻和温敏电阻的热感测元件或者产生响应于温度变化的 信号的任何其他装置均可以在本发明中使用。在使用作为本发明优选的 热敏电阻的LM34热敏电阻的情况下，随着施加到其上的热能增加而产生 电压输出。比较器86的最大电压输出(由环境温度下的热传感器或热敏 电阻62引起)通过放大器或其他装置被设定为大于参考电压最大值的数 值，以获得热源50的最大加热，其中所述参考电压的大小随时间变化(例 如锯齿波电压或正弦波电压)。

随着热敏电阻62检测到由热源50产生的热能，晶体管100的输出电压 开始下降。只要线路63上被放大的热敏电阻输入信号大于线路89上提供 的参考波形(例如锯齿波或正弦波)的最大电压值，最大电能便施加到 热源上。因此，所述比较器仅在由热感测元件引起的第一比较器输入处 的信号在振幅上大于第二比较器输入处的参考信号的任何部分的时间段 内产生输出信号。

当热敏电阻输出信号的电压值与参考波形电压相交时，比较器86仅 在参考电压的振幅小于传感器电压信号的时间段内产生输出信号。

图10显示了该操作。由热敏电阻引起的输出信号A的波形和参考信号 (在这种情况下为锯齿形波)均以粗线示出。如图所示，当输出信号A的 振幅大于锯齿波信号的最大振幅时，比较器对FET产生由比较器输出波形 A表示的连续控制信号。即，连续的电能施加到负载或灯泡50上。

然而，当由热传感器(例如热敏电阻)引起的输出信号处于电平B 时，比较器仅在由传感器引起的信号大于参考(锯齿波)信号的任何部 分的时间段内产生输出信号。因此，比较器输出曲线B显示出比较器仅在 大约70％的时间内接通并且对FET开关产生输出信号，并在大约30％的时 间内断开。这无疑意味着只有70％的最大电能正被供给至负载。

当由热传感器引起的比较器的输出信号处于电平C时，比较器输出波 形C显示出FET仅在大约30％的时间内接通并且FET在大约70％的时间内 断开。

从这些图表可知，如果传感器放置为与热源隔开这样的距离以需要 更长的时间开始检测热量，则发生100％的比较器输出出现时将会经历更 长的时间。另一方面，如果热敏电阻或热传感器放置为非常接近热源， 它将立即开始产生信号，并且来自热传感器的反馈信号将立即开始，以 减少施加给负载的电能。

利用刚才所讨论的在共同拥有的美国专利No.6,449,870中阐述的电 路，最大电能可以施加给负载并且随后热传感器的反馈信号可用于利用 减小的施加电能保持负载温度。这种电路在图6中以虚线形式的方框91和 连接线93表示。在可选方案中，如先前所解释的那样，可以使用多灯丝 灯泡。

在显示了图5中的电路细节的图6的电路中，显示了快速加热控制电 路的优选实施例。该实施例可有利地在交流和直流(或便携式)装置中 使用。双金属开关85显示为与FET90并联并且由线路89从功率FET和负载 50(灯泡)之间的位置连接到接地电位。当电源开关16启动时，电池电 能连接至电路中的每个元件。

因为双金属开关85为常闭的，通过负载50的电流由线路89上的FET 分流并且通向接地。因此，全部电能被施加给负载。众所周知，由于形 成该开关的两种不同的金属，双金属开关将在一些预定温度下打开。例 如，现有技术的卷发钳中使用的双金属开关在进行三次测试时，在121℃ (249)、124℃(253)和129℃(269)下打开。被测双金属开关 在53℃(127)、50℃(122)和51℃(123)的温度下再次闭合。 这些都是可接受的变型，但是在这种情况下，该温度对于此处所公开的 头发处理装置来说太高，并且双金属开关应当被制造为在特定温度下打 开并且在期望的温度下重新闭合。如果双金属开关85被设定为在期望的 温度下、即在希望实现的最大热能最多20度以下打开的话，控制FET将不 再分流，并且由先前所解释的温度控制电路86所控制的FET输出将使温度 到达期望的水平，并随后如先前所解释的那样将所施加的电能减小到仅 简单地维持期望的温度。如刚才所解释，该新型电路允许负载或灯泡50 的快速加热。

本领域的技术人员将认识到，这里讨论的装置(卷发器和干发器/吹 风机)被放置在使用交流电压的插座中，以将所述装置加热到期望的温 度，并且随后将所述装置与交流电源断开，并且将内部电池与所述装置 内部的加热元件直接相连，以形成维持所述温度的便携式装置。很显然， 所述电池不如与在此处公开的新型脉冲电路一起使用时持续得时间长， 但是它们将比不仅用于维持温度而且还要将卷发钳加热到期望的温度的 电池持续得时间长。

另外，当所述装置作为便携式装置使用时，图6中显示的双金属开关 85可以与作为基本电路的电池一起使用，以控制或调节向所述装置的电 池输出。本领域的普通技术人员将认识到，当没有图6中显示的新型脉冲 电路时，当卷发器在外部交流电源的施加下达到双金属开关35的设定温 度值以后，双金属开关85将打开并防止电能施加给负载。当所述装置从 交流电源上取下时，只有电池自动连接到双金属开关85和加热元件上。 当装置的温度降至由双金属开关控制的预定温度以下时，双金属开关再 次闭合并且电池电能与加热元件相连，以维持由双金属开关85所确定的 期望温度。

同样，所述电池不如与在此处公开的新型脉冲电路一起使用时持续 得时间长，但是它们将比不仅要求维持期望的温度而且还要将装置初始 加热到期望温度的电池持续更长的时间。

热感测电路62在优选实施例中包括由National Semiconductor制造的 LM34热敏电阻94热传感器。它具有电源输入、接地连接和信号输出。输 出信号通过电阻器95和隔离二极管98连接到运算放大器100的基部，所述 运算放大器为公知的2222A晶体管。晶体管放大器100的电能由开关16通 过负载电阻102提供。热敏电阻LM34的环境信号输出非常小，仅为毫伏 水平，因此放大器100在环境温度下以接近供电电压的最大电压提供相应 的输出。

随着热敏电阻LM34感测热量，其输出信号开始增大并且晶体管100 的传导率开始增大，而负载电阻102和线路63上的比较器输入引脚3连接 处的电压从其最大值开始降低。晶体管100在线路63上的输出值通过比较 器86与从线路89上的发生器88到比较器86的引脚2的参考(锯齿)波形进 行比较。比较器86利用本领域公知的LM741集成电路芯片制成。参考波 形、优选地为锯齿波形发生器88利用本领域中同样公知的555集成电路芯 片制成。

因此，FET90(公知的IRF640功率晶体管)开始在一段较短的时间 内导通，并且通向负载的电能如刚才所解释的那样随图10中的波形减小。 电阻器87将输出信号从比较器86连接至FET90的栅极。

图7显示了可选的热感测电路62。在这种情形下，本领域中称作NTC GE-73 Digikey Part No.KC00HG-ND的双端子热敏电阻104被用作热传感 器。电阻器106和108适当地偏压热敏电阻104。在所构造的实施例中，热 敏电阻104具有2,000欧姆的环境电阻，电阻器106为2,000欧姆，电阻器108 为8,000欧姆。随着热敏电阻104暴露于热能中，其电阻值开始降低，并且 通向比较器86的线路110上的电压开始降低。线路110上的输入再次与线 路89上的锯齿波信号进行比较。如前面相对于LM34热敏电阻的使用所描 述，比较器在线路112上的输出随后用于控制FET90。当然，所述电路可 以改变，以如期望的那样提高电压输出。这种设计对于本领域的技术人 员来说是公知的并且这里不再进一步解释。

图8为现有技术中的110伏交流卷发钳的加热图。在高、中和低热设 定下进行测量。该卷发钳据称提供“瞬时”热。曲线A显示了在高温设定 下的管加热。从曲线A可以看出，在一分钟内温度达到大约100℃(212)。 高温设定时的最大值为大约130℃(266)。代表中温设定的曲线B显示 出现有技术中的卷发钳在一分钟内达到106℃(223)，并且最高温度 达到大约118℃(244)。曲线C显示出现有技术中的卷发钳在一分钟内 达到大约104℃(219)，并且最高温度达到大约同样的温度。

图9显示了当电路用于连续地向热源(灯泡50)施加满电压时本发明 的新型电路的快速加热性能。所述曲线显示了当12伏电压施加给作为负 载的12伏灯泡50时出现的加热情况。卤素灯泡的长度为1英寸左右，其装 设在具有穿孔的黄铜热源中。可以看出，在15秒内达到96℃(205)， 在30秒内达到160℃(320)，在45秒内达到206℃(368)。应当理 解，当使用外加8伏电压的8伏卤素灯泡时，所产生的加热曲线基本上与 图9中显示的使用外加12伏电压的12伏卤素灯泡时的加热曲线相匹配。

很明显，不论使用多大的电压供给值，当快速加热电路被加入从而 使得连续的满电压供应给卤素灯泡负载时，加热远比现有技术中的卷发 钳快速。

图11显示了如上所述的多灯丝灯泡。该灯泡可以为传统的白炽灯泡 或卤素灯泡。卤素灯泡比白炽灯泡加热更快并且可将空心管加热到更高 的温度。图11中显示的灯泡114具有至少两根灯丝，在图11中显示为116 和118。它们可选择地在分别位于一端的端子117和119处接收电能，并且 另一端的两个端子通过导线120连接到接地电位。

图12为总体显示出如何将灯泡114中的两根灯丝116和118选择性地 通电的电路图。如下文将要解释的那样，电源122通过常闭保护开关124 (用于便携式装置，其电池必须周期性地充电)提供负载电流。从保护 开关124开始，所述电路包括与通断开关16串联的保险丝125。温度选择 器开关18(参照图13-16详细解释)选择灯泡114的灯丝116和118中的一 根和两根。所述灯丝具有不同的电阻和结构(如本领域中所公知)，从 而使得它们具有不同的电阻并且它们中的一个比另一个产生更多的热 能。因此，选择器开关18可以选择两个灯丝116和118以用于高热，仅选 择灯丝116以用于中热，或仅选择灯丝118以用于低热。

图13-15总体上显示了这种温度选择器开关18可如何构造。应当理 解，可以使用实现相同功能的其他设计。

图13显示了开关18在其处于最大热量位置并选定两个灯丝116和118 时的物理位置。开关18具有虚线表示的主体部分126，其与特定的电触点 138-148接合。所有触点138-148为永久固定的，并且只有开关主体部 分126与其接触臂128、130、132和134一起相对于触点138-148移动。

当开关18的主体部分126处于图13中所示的位置时，来自电源122(图 11)的电能从线路136向触点138传送。开关接触臂134与触点138接合并 且将电能通过接触臂132向触点140传送。触点140与连接至灯丝#2的导 线141相连。因此，灯丝#2通电。

在图13中显示的相同开关位置中，主体部分126的接触臂128与永久 电气连接到端子或触点144上的触点142接合。反过来，触点144与连接至 灯丝#1的导线145相连。因此，在图13所示的开关位置中，两个灯泡灯 丝#1和#2通电，并且最大(高)热量由灯泡114产生。

在图14中显示的开关位置中，开关主体部分126的接触臂128现在直 接连接到端子144上，以使灯泡灯丝#1通电。开关主体部分126的接触臂 130太短，从而不能与端子140接触并且灯丝#2不通电。因此，电能从输 入导线136向触点138、向开关主体接触臂132、通过开关主体126向接触 臂128和触点144、并且从触点144向连接至灯丝#1的导线145流动。因此， 只有灯丝#1通电并且由于灯丝#2没有通电从而产生中热。

在图15所示的开关位置中，电能从输入导线136连接至短接触臂130、 通过开关主体126连接至接触臂128、并且通过导线141上的端子或触点 140连接至灯丝#2。因此，只有灯丝#2通电并且产生低热，这是因为灯 丝#2由于其本领域中公知的结构产生最小的热量。

应当理解，尽管这里所公开的本发明具有位于头发处理装置的手柄 中的至少一个电池并且可以在不将它们拆下的情况下充电，但是也可以 使用适当电压的单个电池，同时备用电池在充电装置中充电。必要时， 手柄中的电池可以简单地拆下并且利用充电器中的电池更换。从手柄中 取出的电池可以放入充电器中。图16A、16B和16C中显示了用于本发明 的便携式头发处理装置的典型充电装置，其中手柄中的电池在位于手柄 中的同时被充电。

图16A中显示了充电器150的横截面。它具有底部152和圆筒形侧壁 154(除了圆筒形以外，它还可以呈其他任何期望的形状)。电触点156 和158(例如仅仅)形成于底部152中，并如本领域公知的那样，以众所 周知的方式从电源提供直流充电电流，因此将不在这里详细显示。除了 位于充电器150内的具有两个功能的内部纵向凸起以外，该充电器具有普 通结构。首先，它与头发处理装置162的手柄内的相应凹槽164紧密配合 (见图16B和图16C)，以使得它可以放入充电器中仅有的一个位置处， 从而确保与直流端子156和158的正确极性配合接触。显然，交流电能够 以任何已知的方式为充电器供电，从而在端子156和158处产生直流电。

凸起160具有用于其第二功能的圆形、倾斜或其他形状的上表面161， 并且当头发操作装置放入充电器150中时，所述上表面将对头发处理装置 162的手柄上的保护开关124(见图16B和16C)进行操作。它与图12中所 显示的为同一开关124。期望的是，在所述装置的通断开关处于接通位置 并且向加热元件(灯泡)提供电能时，由于对装置12的可能损坏，头发 处理装置中的电池(和多节电池)不接收电能(充电)。因此，当头发 处理装置手柄162未被放入充电器中时，开关124通常处于闭合位置，以 将电能连接到通断开关。

当装置手柄162放入充电器150中时，凸起160必须装入头发处理装置 的手柄162中的凹槽164内。这确保了以下情况，首先，充电器中的电源 触点156和158的极性相对于头发处理装置的相应电源触点163和165来说 是正确的；其次，当手柄向下滑入充电器时，凸起160具有与常闭保护开 关124接合并将其向内推从而打开开关124的触点的上表面161，并且即使 通断开关16无意地留在接通位置时也可以去除通向头发处理装置的加热 元件的任何电能，从而保护了该装置。

图16C为装置手柄162的底视图，其显示了带有位于其中的保护开关 124的凹槽164和充电触点163和165，所述充电触点与分别位于充电器150 的底部中的触点156和158紧密配合。

期望的是，头发处理装置的使用者在装置通电时具有视觉上的提示。 这种视觉提示可以为诸如图17中所示的发光二极管168。

图17中虚线166内的电路与共同拥有的美国专利No.6,449,874中显示 的用于调节施加到负载上的电能的电路相同。在图16中，发光二极管168 连接在接地端子172和功率晶体管176的基极174之间，如位于连接部170 处。恒定电压施加到功率晶体管176的基极174上，直到装置达到适当温 度为止。因此，LED 168连续接通。然而，当达到适当的温度时，来自倒 相二极管178的输出如美国专利No.6,449,874中所解释的那样停止，并且 来自温度调节电路180的脉冲开始控制功率FET 176的工作。这些脉冲使 LED 168相应地产生脉冲。因此，LED提供了电能正施加给功率FET 176 的明显指示。

当并且如果灯泡114如前所述那样具有置于其上的陶瓷涂层时，灯泡 114的外端可以保持透明且没有涂层。可以在位于图1-4所示的壳体外端 上的盖子端部中的任何方便的位置处设置孔，并且光可以从灯泡114的未 涂覆的端部发光并且通过所述孔提供灯泡正在运行的指示。

如果由于各种原因灯泡114不工作，将不会进行快速加热并由此给出 灯泡故障的明显指示。

因此，本申请已经公开了用于形成和操作诸如卷发钳和热风刷子的 头发处理装置(优选地为便携式装置)的新型改进的加热元件、电路和 方法。因为灯泡加热和冷却快速，所以该改进的方法和加热元件使用灯 泡作为热源。该灯泡可以为白炽灯泡或卤素灯泡。卤素灯泡比白炽灯泡 加热快速并且可加热到更高的温度。灯泡位于细长空心管内部，所述细 长空心管由可耐热的任何类型的金属或材料制成。优选地，该管由选自 包括黄铜、铜、陶瓷和铝的组的材料制成。而且，该管的壁厚优选地为 在大约0.010至大约0.040英寸的范围内，从而使得它可以快速加热和冷 却。

本发明进一步的新颖特征和方法为使用具有小孔的细长管，所述小 孔优选地以均匀方式布置，从而不仅可使传导热到达头发，而且允许来 自热源的辐射能到达头发。

所述灯泡或热源可以涂覆有陶瓷材料，所述陶瓷材料将传导热，同 时为灯泡提供附加的结构完整性，从而可降低当头发处理装置受到意外 作用力时破裂或破碎的可能性。

作为本发明进一步的新颖特征和方法，该灯泡加热源为可拆卸和可 更换的(以任何公知的方式，例如通过螺旋型底座和卡口型底座)。另 外，为了便于拆卸和更换灯泡，细长传热管可以可拆卸地与容纳有电源 和控制电路的手柄部分相连。这将使灯泡露出，以使其可以拆卸和更换。

该方法允许将便携式装置制成为是可充电的，这通过在手柄的底部 形成触点并将所述装置放入诸如用于为便携式电话、电动牙刷等充电的 具有相似触点和提供磁场的充电站来实现。该新方法还允许将所述新型 细长卤素灯泡用在现有的非便携式110伏电压装置中。

该独特的加热电路及其形成方法延长了电池寿命(以及热源、尤其 是灯泡的寿命)，这通过将全部电能施加到热源和灯泡上直到获得装置 期望的温度为止并随后利用简单的电路使所施加的电能自动减小到仅足 以维持所期望的温度的程度而实现。在优选实施例中，这可以通过使常 闭双金属温度开关跨接控制电路(并联)接地而实现，从而将全部电能 施加到加热元件上。这可使加热元件快速加热。当达到双金属开关的预 定温度时，所述开关打开并允许控制电路调节施加到加热元件上的电能。 在实际的测试中，在保持期望的热量的同时，所施加的电能减小到最大 电能的10％，从而延长了电池和灯泡的寿命。

第二双金属开关可以按照公知方式为所述装置提供方便的保护电 路。把第二双金属开关放置在负载(灯泡)和功率FET之间将不会允许负 载的温度超过预定温度，所述双金属开关设定在所述预定温度并且在该 温度下打开。这作为安全措施限制了负载(灯泡)能够达到的温度。

尽管已经显示和描述了优选实施例，但是在不脱离本发明的精神和 范围的前提下可以对其进行各种改进和替换。因此，应当理解，本发明 已经以实例的方式进行了描述但不限于此。

下面的权利要求中的所有装置或步骤加功能元件或方法步骤的相应 结构、材料、动作和等效物用以包括实现与作为特别要求保护的其他元 件相结合的功能的任何结构、材料或动作。

本申请要求于2004年2月19日提交的序列号为60/545,783的临时申请 的优先权。