DE3007932A1 - ELECTRIC HEATING CEILING - Google Patents
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Description
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D-2OOO HAMBURG 36D-2OOO HAMBURG 36
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PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION
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BEZEICHNUNG: ANMELDER:DESIGNATION: APPLICANT:
ERFINDER:INVENTOR:
5. März 1979March 5th 1979
(entspr. US-Anm. Serial No. 17 510)(Corresponds to US application Serial No. 17 510)
Elektrische HeizdeckeElectric blanket
Sunbeam Corporation
5400 West Roosevelt Road
Chicago, 111.,V.St.A.Sunbeam Corporation
5400 West Roosevelt Road
Chicago, 111., V.St.A.
Richard H. Williams
1305 Oakland Street
Waynesboro, Mississipi, V.St.A.Richard H. Williams
1305 Oakland Street
Waynesboro, Mississippi, V.St.A.
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizdecke mit einem Stoffmantel mit einer Vielzahl von Falten und serpentinenförmigen Durchgängen in diesen Falten, mit einem langgestreckten, flexiblen Heizelement, das zumindest in einigen dieser Durchgänge ausgelegt ist, mit einer auf Wärme ansprechenden Vorrichtung zur Steuerung der Stromzufuhr zu dem Heizelement in umgekehrter Abhängigkeit von der Temperatur der auf Wärme ansprechenden Vorrichtung, mit einem zur Wärmeabgabe an die auf Wärme ansprechende Vorrichtung angeordneten Widerstand und einem langgestreckten, flexiblen Fühler, der zwei flexible, durch eine langgestreckte Schicht eines Materials eines Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten in einem gewissen Abstand voneinander gehaltene, elektrische Leiter umfaßt und zumindest in einigen der Durchgänge ausgelegt ist, zur Beeinflussung der auf Wärme ansprechenden Vorrichtung durch den Widerstand.The invention relates to an electric blanket with a fabric jacket with a plurality of folds and serpentine passages in these folds, with an elongated, flexible heating element laid out in at least some of these passages a heat responsive device for controlling the supply of power to the heating element in reverse dependence on the temperature of the heat-sensitive device, with one for releasing heat to the Heat-sensitive device arranged resistor and an elongated, flexible probe, the two flexible, formed by an elongated layer of a material of a resistor with a negative temperature coefficient at a certain distance from each other, includes electrical conductors and at least in some of the Passages is designed for the resistor to affect the heat responsive device.
Allgemein behandelt die Erfindung auf die Temperatur ansprechende Schutzkreise für elektrische Heizdecken und insbesondere eine elektrische Heizdecke eines Typs, wo eine auf Wärme ansprechende Vorrichtung die Leistungsabgabe an ein Heizelement in umgekehrter Abhängigkeit von der Temperatur der auf Temperatur ansprechenden Vorrichtung steuert.In general, the invention relates to temperature responsive protection circuits for electric blankets and blankets in particular an electric blanket of the type where a heat responsive device controls the power output to a heating element inversely dependent on the temperature of the temperature responsive device controls.
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Bei einem Typ ist ein Sicherheitsthermostat mit einem Bimetallelement dafür ausgelegt, ein Heizelement abzuschalten, wenn das Bimetallelement hinreichend erhitzt ist, beim Erreichen des Überhitzungszustandes. Bei einem anderen Typ ist ein Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten seines Widerstandes derart geschaltet, daß er den Zündwinkel eines Festkörperschalters steuert, der die Leistungsabgabe an das Heizelement kontrolliert, und der Thermistor kann derart angeordnet sein, daß er auf die Umgebungstemperatur anspricht.One type is a safety thermostat with a bimetal element designed to turn off a heating element when the bimetal element is sufficiently heated upon reaching the overheating condition. Another type is a thermistor with a positive temperature coefficient its resistor switched in such a way that it controls the ignition angle of a solid-state switch that controls the power output on the heating element is controlled, and the thermistor can be arranged so that it increases to the ambient temperature appeals to.
Angemessene Schutzkreise sind bei einer elektrischen Heizdecke erforderlich, um zu verhindern, daß ein überhitzungszustand ein Feuer bei entflammbaren Bettüchern auslöst, einen Teil des Stoffes der elektrischen Heizdecke ansengt, und eine entweder schlafende oder bettlägerige Person verletzt. Ein Überhitzungszustand kann dadurch hervorgerufen werden, daß ein wesentlicher Flächenanteil der elektrischen Heizdecke abgedeckt wird, beispielsweise durch eine herkömmliche Decke, oder daß mehr als nur die unbeheizten Randbereiche der Heizdecke unter eine Matratze gestopf werden, oder daß eine wesentliche Fläche der elektrischen Heizdecke zusammengeknüllt wird, und dergl.Adequate protection circuits are required on an electric blanket to prevent overheating sets off a fire in flammable sheets, scorches part of the fabric of the electric blanket, and injures a person who is either sleeping or bedridden. This can cause overheating be that a substantial proportion of the area of the electric blanket is covered, for example by a conventional Blanket, or that more than just the unheated edge areas of the electric blanket are stuffed under a mattress, or that a substantial area of the electric blanket is crumpled up, and the like.
Es ist bei einer elektrischen Heizdecke herkömmlich, daß sie eine Hülle oder einen Mantel aus Stoff aufweist, der zwei oder mehr Falten besitzt und ein Netz Serpentinen-It is conventional for an electric blanket to have a cover or jacket made of fabric which has two or more folds and a serpentine mesh
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förmiger Durchgänge innerhalb der Falten, und ein langgestrecktes, flexibles Heizelement, das durch das Netz der serpentinenförmigen Durchgänge hindurch ausgelegt ist, wie es als Beispiel in der US-PS 2 2OJ 918 (I.O. Morberg) dargestellt ist. Bei einer Thermostatvarrichtung, die in ihrer herkömmlichen Form als eine auf die Umgebung ansprechende Steuerung bekannt ist, ist es üblich, als eine einstellbare Steuervorrichtung für den Ein/Aus-Betriebszyklus des Heizelementes als Funktion der Umgebungstemperatur eingesetzt zu werden.shaped passages within the folds, and an elongated, flexible heating element laid out through the network of serpentine passages, such as it is shown as an example in U.S. Patent No. 2,206,918 (I.O. Morberg) is. In the case of a thermostat device which, in its conventional form, is considered to be one that is responsive to the environment Control is known, it is common as an adjustable control device for the on / off duty cycle of the heating element to be used as a function of the ambient temperature.
Frühere elektrische Heizdecken mit einer solchen auf die Umgebung ansprechenden Steuerung werden in der US-PS 2 195 958 (W.K.Kearsley) und US-PS 2 jm 820 (W.K. Kearsley) offenbart. Wie in der US-PS 3 708 649 (G.C.Crowley u.a.) ist es gemeinhin üblich, eine solche Heizdecke auch mit einer Anordnung von Sicherheitsthermostaten zu versehen, die in Reihe mit Segmenten des Heizelementes geschaltet sind und sich an wichtigen Stellen innerhalb der Falten des Stoffmantels befinden, und es ist bekannt, eine auf die Umgebung ansprechende Steuerung in die Stoffummantelung mit einzubeziehen. Earlier electric blankets with such an environment-responsive controller are disclosed in US Pat. No. 2,195,958 (WK Kearsley) and US Pat. No. 2 jm 820 (WK Kearsley). As in US Pat. No. 3,708,649 (GCrowley et al.), It is common practice to also provide such an electric blanket with an array of safety thermostats connected in series with segments of the heating element and located at important locations within the folds of the fabric jacket , and it is known to incorporate an environmentally responsive control into the fabric covering.
Aus der US-PS 2 565 4?8 (G.C.Growley), US-PS 2 581 212 (D.C.Spooner u.a.) und der US-PS 2 846 560 (Jacoby u.a.) . ist es bekannt, ein langgestrecktes, flexibles Bauelement zu verwenden, das als Kabel durch das Netz der serpentinen-U.S. Patent 2,565,4-8 (G.C. Grownley); U.S. Patent 2,581,212 (D.C. Spooner et al.) And U.S. Patent 2,846,560 (Jacoby et al.). it is known to use an elongated, flexible component that runs as a cable through the network of serpentine
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förraigen Durchgänge des Stoffmantels einer elektrischen Heizdecke hindurch ausgelegt ist, mit zwei langgestreckten, flexiblen, elektrischen Leitern, die gegeneinander beabstandet sind durch eines Schicht eines Materials, das einen negativen Temperaturkoeffizienten seines Widerstandes, und wobei ein Leiter das Heizelement, und der andere eine Trägerleitung für ein Signal bildet, das einen Überhitzungszustand anzeigt. Ein Überhitzungszustand, der bewirkt, daß ein gewisser Teilder Schicht zwischen den Leitern leitend anstatt isolierend wird, veranlaßt, daß sich die geschlossenen Kontakte eines elektromagnetischen Relais öffnen, um das Heizelement abzuschalten.shaped passages of the fabric jacket of an electrical Electric blanket is designed through it, with two elongated, flexible, electrical conductors, which are spaced from one another are through a layer of a material that has a negative temperature coefficient of its resistance, and wherein one conductor forms the heating element and the other forms a carrier line for a signal indicative of an overheating condition indicates. An overheating condition that causes some portion of the layer between the conductors to be conductive rather than being insulating, causes the closed contacts of an electromagnetic relay to open to turn off the heating element.
Aus der US-PS 2 846 559 (J.Rosenberg), US-PS 3 11* 820 (R.G.Holmes) und der US-PS 3 222 497 (W.H.Gordon, Jr) ist es bekannt, ein langgestrecktes, biegsames Bauelement zu verwenden, das zwar als Fühler, doch nicht als Heizelement wirkt und als Kabel an einem getrennten Heizelement entlang ausgelegt ist, durch das Netz serpentinenförmiger Durchgänge in der Stoffhülle einer elektrischen Heizdecke, und dabei auch zwei langgetreckte, flexible elektrische Leiter umfaßt, die durch eine Schicht eines Materials mit negativem Temperaturkoeffizient en seines Widerstandes voneinander beabstandet sind. Jeder Leiter bildet einen Teil einer Schaltung, die ein Relais speist, dessen Kontakte geschlossen sein müssen, um das Heizelement einzuschalten, womit ein Überhitzungszustand, der bewirkt, daß ein gewisser Teil derFrom U.S. Patent 2,846,559 (J.Rosenberg); U.S. Patent 3,111,820 (R.G. Holmes) and U.S. Patent 3,222,497 (W.H. Gordon, Jr) it is known to provide an elongated, flexible structural element which acts as a sensor but not as a heating element and as a cable along a separate heating element is designed through the network of serpentine passages in the fabric cover of an electric blanket, and thereby also includes two elongated, flexible electrical conductors passed through a layer of a material having a negative temperature coefficient en of its resistance are spaced apart. Each conductor forms part of a circuit, which feeds a relay whose contacts must be closed in order to switch on the heating element, which means an overheating condition, which causes a certain part of the
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Schicht zwischen den Leitern leitend anstatt isolierend wird, die Kontakte öffnet. (Siehe US-PS 4 O34 185 (G. C. Cowley)).Layer between the conductors becomes conductive instead of insulating, which opens the contacts. (See U.S. Patent 4,034,185 (G. C. Cowley)).
Aus der US-PS 3 418 4^4 (W.D.R5-CkHian) ist es bekannt, ein langgestrecktes, biegsames Bauelement einzusetzen, das als Fühler, doch nicht als Heizelement wirkt und auch als Kabel an einem getrennten Heizelement durch das Netz serpentinenförmiger Durchgänge des Stoffmantels mit einer auf die Umgebung ansprechenden Steuerung, wie oben erwähnt, entlang ausgelegt ist und zwei langgestreckte, flexible Leiter umfaßt, die durch eine Schicht mit einem negativen Temperaturkoeffizient en seines Widerstandes in einem gewissen Abstand voneinander gehalten werden. Jeder Leiter bildet einen Teil einer Schaltung zur Speisung von Widerstandsheizelementen, die entsprechenden von zwei bimetallischen Armen einer anderen Thermostatvorrichtung zugeordnet sind.From US-PS 3,418,4 ^ 4 (WDR 5 -CkHian) it is known to use an elongated, flexible component which acts as a sensor but not as a heating element and also as a cable on a separate heating element through the network of serpentine passages of the Cloth jacket with an environmentally responsive control, as mentioned above, is designed along and comprises two elongated, flexible conductors which are held at a certain distance from each other by a layer with a negative temperature coefficient en of its resistance. Each conductor forms part of a circuit for supplying resistance heating elements which are assigned to corresponding ones of two bimetallic arms of another thermostat device.
Die beiden bimetallischen Arme einer solchen Thermostatvorrichtung tragen entsprechende Kontakte, durch welche das Heizelement gespeist wird, und die geschlossen sind, wenn genügend Wärme an jeden Arm durch das einem jeden Arm zugeordnete Heizelement abgegeben wird. Ein Überhitzungszustand bewirkt, daß die Schicht zwischen den Leitern des Wühlers zu Leiter anstatt Isolator wird, teilt einen Strom und erreicht damit, daß weniger Wärme an den dem einenThe two bimetallic arms of such a thermostatic device carry corresponding contacts through which the heating element is fed and which are closed, when sufficient heat is given to each arm by the heating element associated with each arm. An overheating condition causes the layer between the conductors of the burrower to become a conductor instead of an insulator, divides a current and thus achieved that less heat on the one
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Arm zugeordneten Heizer abgegeben wird, woraufhin dieser Arm zur Öffnung der Kontakte führt.Arm associated heater is released, whereupon this arm leads to the opening of the contacts.
In jeder Schaltung, wo ein Element mit zwei durch eine Schicht eines Materials mit negativem Temperaturkoeffizienten seines Widerstands voneinander getrennten Leitern als Fühler, doch nicht, wie oben erwähnt, als Heizelement wirkt, sind Leiter dafür vorgesehen, den Strom während des normalen 3etriebs der elektrischen Heizdecke zu führen. Die Leiter und zugeordneten Bauelemente der Schaltungen, die die Leiter umfassen, haben einen Eigenwiderstand und tragen damit zum Gesamtverbrauch der elektrischen Heizdecke während ihres normalen Betriebs bei.In any circuit where an element with two through a layer of a material with a negative temperature coefficient conductors separated by its resistance as sensors, but not, as mentioned above, as heating elements conductors are provided to carry the current during normal operation of the electric blanket. The conductors and associated components of the circuits comprising the conductors have an inherent resistance and thus contribute to the total consumption of the electric blanket during normal operation.
US-PS 2 782 290 (P.E.Lannan u.a.) offenbart mehrere Schutzschaltungen für eine elektrische Heizdecke, die einen langgestreckten, flexiblen Fühler zum Einsatz bringen, der zwei durch ein Material mit negativem Temperaturkoeffizient en bei seiner Gleichrichtung voneinander getrennte Leiter umfaßt. Andere Schutzvorrichtungen für derartige elektrische Heizdecken werden in der US-PS 3 628 093 (G.G. Crowley), US-PS-Re 28 656 (ursprünglich US-PS 3 673 381, G.C.Crowley) und US-PS 3 683 151 (E.R.Mills u.a.) offenbart.U.S. Patent 2,782,290 to P.E. Lannan et al. Discloses several protection circuits for an electric blanket that uses an elongated, flexible sensor, of the two by a material with a negative temperature coefficient en comprises conductors separated from one another in its rectification. Other protective devices for such electric blankets are disclosed in U.S. Patent 3,628,093 (G.G. Crowley), US-PS-Re 28,656 (originally US-PS 3,673,381, G.C. Crowley) and U.S. Patent 3,683,151 (E.R. Mills et al.).
Aus der US-PS 3 588 446 (E.R.Mills u.a.) und 3 588 447 (E.R. Mills u.a.) ist es bekannt, Triacs und ähnliche Festkörperschalter zur Leistungssteuerung der elektrischenU.S. Patents 3,588,446 issued to E.R. Mills et al. And 3,588,447 (E.R. Mills et al.) It is known to triacs and the like Solid-state switch for power control of the electrical
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Heizdecken zu verwenden, und zwar in Kreisen mit Schaltungen mit Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten, die derart geschaltet sind, daß sie den Zünd- oder Stromflußwinkel der Festkörperschalter steuern. Wie bei gewissen, in der US-PS 3 588 446 offenbarten Ausführungsformen können die Thermistoren derart angeordnet sein, daß sie auf Umgebungstemperaturen ansprechen.To use electric blankets in circuits with circuits with thermistors with a positive temperature coefficient, which are connected in such a way that they control the ignition or current flow angle of the solid-state switch. As with certain Embodiments disclosed in US Pat. No. 3,588,446, the thermistors can be arranged so that they are at ambient temperatures speak to.
Aus der GB-PS 1 372 627 ist es bekannt, in einer elektrischen Raumheizungseinrichtung einen Thermistor zu verwenden, worunter ein kompaktes, starres, halbleitendes Bauelement verstanden wird, das auf einer Schelle zu montieren ist, jedoch einen negativen Temperaturkoeffizienten seines Widerstandes besitzt, und zwar in Schaltungen, die den Stromfluß über einen Widerstand steuern, der derart angebracht ist, daß seine Verlustwärme eine Thermostatsteuerung für ein Hauptheizelement der Einrichtung beeinflußt. Es ist bekannt, daß ähnliche Schaltungen in Haartrocknern verwendet worden sind.From GB-PS 1 372 627 it is known in an electrical Space heating equipment to use a thermistor, including a compact, rigid, semiconducting component is understood that is to be mounted on a clamp, but a negative temperature coefficient of its resistance owns, in circuits that control the flow of current through a resistor attached in such a way is that its dissipated heat affects thermostat control for a main heating element of the facility. It is known that similar circuits have been used in hair dryers.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, "entsprechend dem vorliegenden Bedarf eine Schutzschaltung zu schaffen, die vorteilhaft entweder unabhängig oder als Ergänzung herkömmlicher Sicherheitsthermostaten eingesetzt werden kann, die bei normalem Betrieb der elektrischen Heizdecke nur wenig Leistung verbraucht und keinerlei getrennte Relais oder getrennte, auf Wärme' ansprechende Vorrichtungen erfordert. Therefore, it is an object of the invention "according to the present There is a need to create a protection circuit that is advantageous either independently or as a complement to conventional ones Safety thermostats can be used during normal operation of the electric blanket only consumes little power and does not require any separate relays or separate 'heat' responsive devices.
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Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Schutzschaltung für eine elektrische Heizdecke der eingangs definierten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Zweig eines Stromkreises, der, zueinander in Reihe geschaltet, den Widerstand, die leiter und die Schicht umfaßt, derart geschaltet ist, daß er zumindest beim Betrieb des Heizelementes die genannten Leiter auf relativ unterschiedlichem Potential hält, um wenig Strom zu leiten, außer, wenn die genannte Schicht derart aufgeheizt ist, daß sie als elektrischer Leiter niedriger Impedanz wirkt, in einem Überhitzungszustand von zumindest einem Teil der elektrischen Heizdecke, anstatt als elektrischer Isolator hoher Impedanz, derart, daß hinreichend Strom geleitet wird, um zu veranlassen, daß der Widerstand hinreichend Verlustwärme erzeugt, um zu bewirken, daß die auf Wärme ansprechende Vorrichtung im wesentlichen die Leistungsabgabe an das Heizelement beendet, wenn die genannte Schicht somit als Nebenschluß zwischen den Leitern des Fühlers wirkt.The protection circuit for an electric blanket of the initially proposed to solve the problem posed defined type is characterized in that one branch of a circuit which, connected in series with one another, the resistor, which comprises the conductor and the layer, is connected in such a way that it is at least during operation of the heating element holds the said conductors at relatively different potentials in order to conduct little current, except when the said layer is heated so that it acts as an electrical conductor of low impedance, in an overheating state of at least part of the electric blanket, rather than as a high impedance electrical insulator, such that sufficient current is passed to cause the resistor to generate sufficient heat dissipation, to cause the heat responsive device to substantially output power to the heating element terminated when said layer thus acts as a shunt between the conductors of the sensor.
Vorzugsweise umfaßt die Thermostatvorrichtung nach der Erfindung ein Bimetallelement und elektrische Kontakte, die zum Öffnen und Schließen durch das Bimetallelement angeordnet sind, wenn dieses hinreichend erhitzt und abgekühlt wird, dazu wird der Widerstand hinzugefügt, woraufhin der Widerstand von einem anderen Widerstand getrennt ist, der in herkömmlicher Weise in Reihe mit einem der Kontakte geschaltet sein kann, um sich zu erwärmen, wenn die KontaktePreferably, the thermostat device according to the invention comprises a bimetal element and electrical contacts, which are arranged to open and close by the bimetal element when it is sufficiently heated and cooled the resistor is added to it, after which the resistor is separated from another resistor, which can conventionally be connected in series with one of the contacts in order to heat up when the contacts
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geschlossen sind, und der somit verwendet werden kann, das Bimetallelement in herköTnIieher Weise zu erhitzen. Wenn das Bimetallelement hinreichend erwärmt ist, öffnen die Kontakte, und die Leistungsabgabe an das Heizelement wird somit beendet.are closed, and which can thus be used to heat the bimetal element in a conventional manner. When the bimetal element is sufficiently heated, the contacts open and the power output to the heating element is thus ended.
Nach einer anderen Ausführungsform kann die auf Wärme ansprechende Vorrichtung ein Thermistor sein, der einen positiven Temperaturkoeffizienten seines Widerstandes aufweist und derart geschaltet ist, daß er den Zünd- oder Stromflußwinkel eines Festkörperschalters steuert, der die Leistungsabgabe an das Heizelement steuert, und zwar hierbei als Funktion der Temperatur des Thermistors. Sofern hinreichend erhitzt, beendet der Thermistor im wesentlichen die Leistungsabgabe an das Heizelement.In another embodiment, the thermally responsive device can be a thermistor, the one has positive temperature coefficient of its resistance and is connected in such a way that it has the ignition or Current conduction angle of a solid-state switch controls that controls the power output to the heating element, here as a function of the temperature of the thermistor. When adequately heated, the thermistor essentially stops delivering power to the heating element.
In jedem Fall zieht der Zweig des Kreises, der den Widerstand, die Leiter und die Schicht zwischen den Leitern, alle in Reihe miteinander, umfaßt, wenig Strom und verbraucht daher wenig Leistung bei normalem Betrieb der elektrischen Heizdecke. Es werden weder getrennte Relais, noch getrennte Thermostatvorrichtungen gefordert.In any case, the branch of the circle that draws the resistor, the conductors and the layer between the conductors, all in series, includes, little power and therefore consumes little power in normal operation of the electric blanket. Separate relays and separate thermostat devices are not required.
Eine Schutzschaltung gemäß der Erfindung kann entweder unabhängig, als einziger Schutzkreis einer elektrischen Heizdecke, oder als Ergänzung zu herkömmlichen Sicherheitsthermostaten eingesetzt werden, um einen Uberhitzungszustand dort festzustellen, wo dieser an einer von jeglichemA protection circuit according to the invention can either be independent, as the only protection circuit of an electrical Electric blanket, or used as a supplement to conventional safety thermostats, to prevent an overheating condition to determine where this is at one of each
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Sicherheitsthermostaten entfernten Ort auftreten kann. Zusätzliche Schutzschaltungen sind wünschenswert für eine verbesserte Schutzmöglichkeit bei einer elektrischen Heizdecke, die von einer Person benutzt wird, die entweder schläft oder bettlägerig ist und nicht in der Lage, einer) Überhitzungszustand festzustellen, oder ihn prompt zu bereinigen.Safety thermostats can occur at a remote location. Additional protection circuits are desirable for a improved protection for an electric blanket that is used by a person who either sleeps or is bedridden and unable to diagnose a) condition of overheating, or prompt to do so clean up.
Da ein langgetreckter, flexibler Fühler des erfindungsgemäßen Typs nicht von mechanischer Bewegung abhängt, ist er weniger anfällig für zufällige Beschädigungen als herkömmliche Sicherheitsthermostaten, die einer möglichen Beschädigung Jedesmal dann ausgesetzt sind, wenn eine Person sitzt, springt oder auf einer elektrischen Heizdecke mit solchen Sicherheitsthermostaten liegt. Wenn die. auf die Umgebung ansprechende Steuervorrichtung außerhalb der Stoffhülle angeordnet ist, wie es in herkömmlicher Weise der Fall ist, so ist diese auch weniger anfällig für solche Beschädigungen.Since an elongated, flexible probe of the type according to the invention is not dependent on mechanical movement it is less prone to accidental damage than conventional safety thermostats, which are a potential Damage every time a Person sits, jumps or lies on an electric blanket with such safety thermostats. If the. on the environment-responsive control device is located outside the cloth envelope, as is conventional is the case, it is also less prone to such damage.
Im weiteren wird die Erfindung beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen:The invention is further explained in detail by way of example and with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:
Fig. 1: ein Schaltbild nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, für eine elektrische Heizdecke mit auf die Umgebung ansprechender Steuerung, die ein Bimetallelement einschließt,Fig. 1: a circuit diagram according to the preferred embodiment of the invention, for an electric blanket with environment-responsive control, the includes a bimetal element,
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1a: ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform einiger Bestandteile nach Fig. 1, dabei werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet,1a: a circuit diagram of another embodiment of some components according to FIG. 1, thereby the same reference numerals are used for the same parts,
Fig.2: eine Draufsicht in Teilschnittdarstellung der Anordnung eines Heizelementes, eines Fühlers und einer Anordnung von Sicherheitsthermostaten, für die bevorzugte Ausführungsform nach Fig. und auch für die alternative Ausführungsform nach Fig. 1a, und2: a plan view in partial section of the Arrangement of a heating element, a sensor and an arrangement of safety thermostats, for the preferred embodiment according to FIG. And also for the alternative embodiment according to Fig. 1a, and
Fig.3: ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei einer elektrischen Heizdecke, die eine Festkörpersteuerung besitzt, die einen Thermistor zur Steuerung des Zünd- oder Stromflußwinkels eines Festkörperschalters umfaßt.Fig. 3: a circuit diagram of another embodiment of the invention, in an electric blanket that has a solid-state controller that has a Thermistor for controlling the ignition or current flow angle of a solid-state switch includes.
Wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, besitzt eine elektrische Heizdecke, die den Erfindungsgegenstand einbezieht, mehrere herkömmliche Merkmale, die eine Hülle oder einen Stoff mantel bei 12 mit einer oberen Falte 14- und einer unteren Falte 16 und ein Netz von serpentinenförmigen Durchgängen 18 innerhalb der Falten einschließen, sowie ein langgetrecktes, flexibles Heizelement 20, das im wesentlichen im gesamten Netz der serpentinenförmigen Durchgänge 18 ausgelegt ist. Neun Sicherheitsthermostaten 22 sind in das Netz der serpentinenförmigen DurchgängeAs shown in Fig. 1 and Fig. 2, an electric blanket incorporating the subject matter of the invention has several conventional features include a sheath or fabric jacket at 12 with a top fold 14- and a lower fold 16 and a network of serpentine passages 18 within the folds, as well an elongated, flexible heating element 20, which in substantially the entire network of the serpentine Passages 18 is designed. Nine safety thermostats 22 are in the network of serpentine passages
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18 eingeschlossen und jeweils zwischen Seriensegmente des Heizelementes 20 in herkömmlicher Weise geschaltet.18 included and each between series segments of the heating element 20 switched in a conventional manner.
In der herkömmlichen Weise kann das Heizelement 20 mit einer Quelle elektrischer Leistung, wie beispielsweise 120 V Wechelspannung bei 60 (in den Vereinigten Staaten) Hz über einen Stecker 24 angeschlossen sein, der schematisch in Fig. 1 angedeutet ist. Der Steckerteil 24a des Anschlusses bei 24 wird in Fig. 2 gezeigt. Der Stecker bei 24- nimmt elektrische Leitungen 26 und 28 auf, die jeweils an entgegengesetzte Enden des Heizelementes 20 angeschlossen sind, und die somit über die zugeordneten Steckerstifte 26a und 28a des Steckerteils 24a an zugeordnete Buchsen eines Buchsenteils (nicht dargestellt) angeschlossen sind, zum weiteren Anschluß, wie unten beschrieben. Der Stecker 24 ähnelt herkömmlichen Steckverbindern mit zwei Stiften und zwei Buchsen, außer daß ein weiterer Leiter JO und ein zugeordneter Stift 30a vorgesehen ist, die weiter unten beschrieben werden sollen.In the conventional manner, the heating element 20 may be powered by a source of electrical power such as 120 V AC voltage at 60 (in the United States) Hz can be connected via a plug 24, which is shown schematically in Fig. 1 is indicated. The plug portion 24a of the connector at 24 is shown in FIG. The plug at 24- accommodates electrical leads 26 and 28, each at opposite ends of the heating element 20 are connected, and thus via the associated connector pins 26a and 28a of the connector part 24a to associated Sockets of a socket part (not shown) are connected, for further connection, as described below. The plug 24 is similar to conventional two pin and two socket connectors except that another conductor JO and an associated pin 30a is provided, which will be described below.
Der Stecker 24 verbindet das Heizelement 20 mit der Quelle der elektrischen Leistung über eine auf die Umgebung ansprechende Steuervorrichtung 32, die außerhalb des Stoffmantels 12 angeordnet ist und einen Widerstand 34, einen Bimetallarm J>6 und zwei elektrische Kontakte 38 einschließt, von denen einer von dem Bimetallarm 36 getragen wird, jeweils in Reihe zueinander und zum Heizelement 20,The plug 24 connects the heating element 20 to the source of electrical power via an environmentally responsive controller 32 located outside of the fabric jacket 12 and including a resistor 34, a bimetal arm J> 6 and two electrical contacts 38, one of which is the bimetal arm 36 is carried, each in series with one another and with the heating element 20,
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vT -vT -
über den Leiter 26. Die Steuervorrichtung 32 uicfaßt ebenfalls eine Einstellvorrichtung 40, um den Bimetallarm in herkömmlicher Weise vorzuspannen. Die Steuervorrichtung 32 schaltet in herkömmlicher Weise um, über einen Zeitraum, der von der Umgebungstemperatur abhängt, außer, wenn ein Überhitzungszustand festgestellt wird, wie noch weiter unten erläutert wird.over the conductor 26. The control device 32 uicfasst also an adjuster 40 to bias the bimetal arm in a conventional manner. The control device 32 toggles in a conventional manner, via a Period of time that depends on the ambient temperature, except when an overheating condition is detected, as is still the case will be explained further below.
Beim normalen Betrieb, wenn kein Überhitzungszustand festgestellt wird, wie er weiter unten erläutert wird, heizt der Widerstand 3^ den Bimetallarm 36 auf, solange wie die Kontakte 38 geschlossen sind. Mit zunehmender Umgebungstemperatur ist weniger Zeit nötig, um den Bimetallarm 36 hinreichend derart zu erwärmen, daß die Kontakte 38 geöffnet werden. Im umgekehrten Fall, wenn die Umgebungstemperatur fällt, so ist dafür mehr Zeit erforderlich. Somit ist der Zeitraum, in welchem die Steuervorrichtung 32 umschaltet, eine umgekehrte Punktion der Umgebungstemperatur bei. der durchschnittlichen Verlustwärmeerzeugung durch das Heizelement 20.During normal operation when no overheating condition is detected is, as will be explained below, the resistor 3 ^ heats the bimetallic arm 36, as long as the Contacts 38 are closed. With increasing ambient temperature less time is required to heat the bimetal arm 36 sufficiently so that the contacts 38 open will. Conversely, if the ambient temperature falls, it will take more time. Consequently is the period in which the control device 32 switches, a reverse puncture the ambient temperature at. the average loss of heat generation through the heating element 20.
In herkömmlicher Weise sind eine Neon-Glimmlampe 42 und ein Reihenwiderstand 44, der den Strom durch diese begrenzt, parallel zum Heizelement 20 geschaltet, sowie zu der auf die Umgebung ansprechenden Steuervorrichtung 32, und ein - Ein/Aus-Schalter, der ein einrastender KippschalterA neon glow lamp 42 is conventional and a series resistor 44, which limits the current therethrough, connected in parallel with the heating element 20, as well to the control device 32 responsive to the environment, and on - on / off switch that is a snap-in toggle switch
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sein kann, ist zwischen die Glimmlampe 42 und eine Seite der Quelle der elektrischen -Leistung geschaltet. Sin herkömmlicher Stecker 43 wird verwendet, um beide Seiten des Heizelementes 20, über die Leitungen 26, 28 und den Stecker 24, wie oben erwähnt, an die Quelle der elektrischen Leistung anzuschließen.can be, is connected between the glow lamp 42 and one side of the source of the electrical power. A conventional connector 43 is used to connect both Sides of the heating element 20, via the lines 26, 28 and the plug 24, as mentioned above, to the source of the to connect electrical power.
Wie oben erläutert, ähnelt die elektrische Heizdecke 10 herkömmlichen, elektrischen Heizdecken, auher, wenn, wie unten beschrieben, ein Überhitzungszustsnd festgestellt wird. Wie in einem früheren Absatz erwähnt, kann ein Überhitzungszustand durch die Abdeckung einer wesentlichen Fläche der elektrischen heizdecke, beispielsweise durch eine herkömmliche Decke, durch Unterstopfen von mehr als den unbeheizten Randbereichen unter eine Matratze, durch Verknüllen einer wesentlichen Fläche der elektrischen Heizdecke und dergl. verirsuacht werden.As discussed above, the electric blanket 10 is similar to, except if so, conventional electric blankets described below, an overheating condition was detected will. As mentioned in a previous paragraph, an overheating condition can be caused by covering a substantial Area of the electric blanket, for example with a conventional blanket, by stuffing more than the unheated edge areas under a mattress, caused by crumpling a substantial area of the electric blanket and the like.
Bei der elektrischen Heizdecke 10, wie bei herkömmlichen elektrischen Heizdecken tritt bei hinreichendem Aufheizen irgendeines Sicherheitsthermostaten der Überhitzungszustand ein, dieser öffnet, um das Heizelement 20 abzuschalten, bis dieses hinreichend abgekühlt ist, um zu schließen, um das Heizelement 20 wieder einzuschalten. Der betroffene Sicherheitsthermostat schaltet um zwischen seinem geöffneten und geschlossenen Zustand, wenn der Überhitzungszustand fortdauert.In the case of the electric heating blanket 10, as in the case of conventional electric heating blankets, it occurs when the heating is sufficient any safety thermostat enters the overheating condition, this opens to turn off the heating element 20, until it has cooled down sufficiently to close in order to switch the heating element 20 back on. The affected Safety thermostat toggles between its open and closed state when the overheating condition persists.
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Zusätzlich, gemäß der Verbesserung nach der Erfindung, besitzt die elektrische Heizdecke 10 eine ergänzende, in Bereitschaft befindliche Schutzschaltung , die wenig leistung verbraucht, außer, wenn, wie weiter unten erläutert, ein Überhitzungszustand abgefühlt wird. Es sind zwei hauptsächliche Bestandteile erforderlich, nämlich ein Widerstand 5O5 der zu der auf die Umgebung ansprechende Steuervorrichtung 32 hinzugefügt wird und zur Abgabe von "Verlustwärme am Binetallarm 36 der Steuervorrichtung angebracht ist, und ein langgestreckter, flexibler Fühler 52, der zumindest durch einige der Durchgänge hindurch bei 18, an dem Heizelement 20 entlang ausgelegt ist, wie . aus Fig. 2 ersichtlich.In addition, in accordance with the improvement of the invention, the electric blanket 10 has a supplementary, standby protection circuit that consumes little power except when an overheat condition is sensed, as discussed below. Two main components are required, namely a resistor 5O 5 which is added to the environmentally responsive control device 32 and is attached to the bimetal arm 36 of the control device for dissipating heat loss, and an elongated, flexible sensor 52 which is passed through at least some of the Passages therethrough at 18 along which heating element 20 is laid out, as can be seen in FIG.
Es ist vorzuziehen, daß der Fühler 52 in jedem zweiten oder dritten Durchgang 18 ausgelegt wird, derart, daß nicht mehr als zwei nebeneinanderliegende Durchgänge 18 kein langgestrecktes Ende des Fühlers 52 enthalten, und alle erwärmten Flächen der elektrischen Heizdecke 10 von dem Fühler 52 überquert werden. Einige parallele Durchgänge enthalten somit nicht nur ein langgestrecktes Ende des Heizelementes 20, sondern auch ein langgestrecktes Ende des Fühlers 52.It is preferable that the sensor 52 be in every other or third passage 18 is designed such that no more than two adjacent passages 18 no elongated end of the probe 52 included, and all heated surfaces of the electric blanket 10 from the Sensor 52 are crossed. Some parallel passages thus contain not only an elongated end of the heating element 20, but also an elongated end of the Probe 52.
Der Fühler 52 kann aufgebaut sein, wie er in der US-PS 2 581 212 (D.C. Spooner u.a.), 2 846 559 (J.Rosenberg)The sensor 52 can be constructed as described in US Pat 2 581 212 (D.C. Spooner et al.), 2 846 559 (J.Rosenberg)
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und 2 846 560 (J.F.Jacoby u.a.) beschrieben ist, so daß er ein Kabel kleinen Durchmessers bildet und zwei langgestreckte, flexible elektrische Leiter umfaßt, die durch eine Schicht eines Materials mit negativem Temperaturkoeffizienten seines Widerstandes voneinander in einem gewissen Abstand gehalten werden. Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt, ist ein solcher Leiter 5^ von dem anderen Leiter 56 durch eine Schicht 58 eines solchen Materials beabstandet, das aus einer Anzahl von geeigneten Materialien ausgewählt v/erden kann, die in diesen Patentschriften beschrieben werden.and 2,846,560 (J.F. Jacoby et al.) so that it forms a small diameter cable and comprises two elongated, flexible electrical conductors passing through a layer of a material with a negative temperature coefficient of its resistance to each other in one be kept a certain distance. As shown schematically in Fig. 1, one such conductor is 5 ^ from the other Conductor 56 through a layer 58 of such material spaced, which may be selected from a number of suitable materials described in these patents to be discribed.
Ein solches Material wird so ausgewählt, daß es bei normalen Temperaturen, im normalen Betrieb der elektrischen Heizdecke, als elektrischer Isolator mit hoher Impedanz wirkt, während es bei hohen Temperaturen, die bei einem Überhitzungszustand der elektrischen Heizdecke auftreten, dieses Material sls elektrischer Leiter mit niedriger Impedanz wirkt. Geeignete Materialien mit negativem Temperaturkoeffizienten ihres Widerstandes sind im Handel verfügbar von der US-Firma B.F. Goodrich Co., B.F. Goodrich Chemical Division, Independence, Ohio, als "GSON" Nr. 82726-natural-024, zu 0,8$ versetzt mit dem Zusatzstoff "Triton X-4-00".Such a material is selected so that at normal temperatures, during normal operation of the electric blanket, acts as an electrical insulator with high impedance while it is at high temperatures resulting in an overheating condition The electric blanket occurs, this material acts as an electrical conductor with low impedance. Suitable Materials with negative temperature coefficient of resistance are commercially available from the US company B.F. Goodrich Co., B.F. Goodrich Chemical Division, Independence, Ohio, as "GSON" No. 82726-natural-024, at $ 0.8 mixed with the additive "Triton X-4-00".
Vorzugsweise wird, wie in Fig. 1 gezeigt, ein den Widerstand 50» den Leiter 5^* die Schicht 58 und den Leiter 56» alle in Reihe miteinander umfassender erster Zweig desPreferably, as shown in Fig. 1, a resistor 50 »the conductor 5 ^ * the layer 58 and the conductor 56» first branch of the
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Stromkreises parallel zu einem zweiten Zweig geschaltet, der die Kontakte 38» den Bimetallarm 35, den Widerstand der auf die Umgebung ansprechenden Steuervorrichtung 32, das heizelement 20 und die Sicherheitsthermostaten 22, in Seihe zueinander, umfaßt, wodurch der den Widerstand und andere Bestandteile enthaltende Zweig in Bereitschaft versetzt wird, wenn er auch, wie hier erklärt, nicht leitet, ganz gleich, ob die Kontakte 33 und die Sicherheitsthermostaten 22 geöffnet oder geschlossen sind. Nach einer anderen Ausführungsform, wie sie in Fig. 1a gezeigt wird, wird der den Widerstand 50 > den Leiter 54-, die Schicht 58 und den Leiter 56 in Reihe enthaltende Zweig des Stromkreises parallel zu einem Zweig geschaltet, der das Heizelement 20 und die Sicherheitsthermostaten 22 in Reihe zueinander umfaßt, jedoch nicht die auf die Umgebung ansprechende Steuervorrichtung 32, wodurch der den Widerstand 50 und andere, in Reihe geschaltete Bestandteile enthaltende Zweig außer Betrieb gesetzt wird, wenn die Kontakte 38 geöffnet werden.Circuit connected in parallel to a second branch comprising the contacts 38 », the bimetallic arm 35, the resistance of the control device 32 responsive to the environment, the heating element 20 and the safety thermostats 22, in series with one another, whereby the branch containing the resistance and other components is put on standby even if, as explained here, it does not conduct, regardless of whether the contacts 33 and the safety thermostats 22 are open or closed. According to another embodiment, as shown in Fig. 1a, the resistor 50> the printed circuit 54-, the layer 58 and the conductor connected 56 i n row containing branch of the circuit in parallel with a branch, which the heating element 20 and includes safety thermostats 22 in series with one another, but not environment-responsive controller 32, which disables the branch containing resistor 50 and other components connected in series when contacts 38 are opened.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden der Leiter 56 und der Leiter 54- über den Widerstand 5O auf relativ zueinander verschiedenen elektrischen Potentialen gehalten, solange der Stecker 48 mit einer elektrischen Stromquelle verbunden ist, und der Schalter 46 geschlossen ist, ganz gleich, ob die Kontakte 38 und die Sicherheitsthermostaten 22 geschlossen sind oder nicht, um den Betrieb des Heizelementes 20 zu er-As shown in FIG. 1, the conductor 56 and the conductor 54- across the resistor 5O on different relative to each other electrical potentials held as long as the plug 48 is connected to an electrical power source, and switch 46 is closed, regardless of whether contacts 38 and safety thermostats 22 are closed are or not to enable the heating element 20 to operate
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möglichen. Wie in Fig. 1a gezeigt, v/erden der Leiter 56 und der Leiter 5^ über den Widerstand ^Q über den Widerstand 5° auf relativ zueinander verschiedenen Potentialen gehalten, wenn das Heizelement 20 im Betrieb ist.possible. As shown in FIG. 1a, the conductor 56 and the conductor 5 ^ are held at different potentials relative to one another via the resistor ^ Q via the resistor 5 ° when the heating element 20 is in operation.
Wie in 51Ig. 1 oder in Fig. 1a gezeigt, zieht der den Widerstand 50, den Leiter ^M-, die Schicht 38 und den Leiter 56 in Reihe miteinander enthaltende Zweig einen geringen Strom, außer, wenn ein gewisser Teil der Schicht 53 aufgeheizt wird und als elektrischer Leiter wirkt, mit niedriger Impedanz, in einem Überhitzungszustand eines gewissen Teils der elektrischen Heizdecke 10, anstatt als elektrischer Isolator mit hoher Impedanz, und zwar aufgrund des gewählten negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes des Materials der Schicht 58, wie oben erläutert. Daher verbraucht dieser Zweig des Stromkreises wenig Leistung über den Widerstand 50 oder andere Eigenwiderstände, außer, wenn ein Teil der Schicht 58 somit als Nebenschluß zwischen dem Leiter ^H- und dem Leiter 56 wirkt.As in 5 1 Ig. 1 or as shown in Fig. 1a, the branch containing resistor 50, conductor ^ M-, layer 38 and conductor 56 in series with one another draws a small current, except when some portion of layer 53 is heated and as electrical Conductor with low impedance acts in an overheating condition of a certain portion of the electric blanket 10 rather than as an electric insulator with high impedance due to the chosen negative temperature coefficient of resistance of the material of the layer 58, as discussed above. Therefore, this branch of the circuit consumes little power through resistor 50 or other inherent resistances, unless part of layer 58 thus acts as a shunt between conductor ^ H- and conductor 56.
Wie entweder in Fig. 1 oder in Fig. 1a gezeigt, zieht der den Widerstand 5O3 den Leiter 54-, die Schicht 58 und den Leiter 56 zueinander in Reihe enthaltende Zweig hinreichend Strom, um zu bewirken, daß der Widerstand 50 hinreichend Wärme erzeugt, damit das Bimetallelement 36 der Steuervorrichtung die Kontakte bei 38 öffnet, wenn ein gewisser Teil der Schicht 58 erhitzt ist und als elektrischer Leiter mitAs shown in either Fig. 1 or Fig. 1a, the resistor 503 pulls the conductor 54-, the layer 58 and the Conductor 56 to each other in series containing branch sufficient Current to make the resistor 50 sufficient Heat is generated so that the bimetal element 36 of the control device the contacts at 38 opens when some part of the layer 58 is heated and acts as an electrical conductor
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niedriger Impedanz im Überhitzungszustand zumindest eines Teils der Heizdecke wirkt, anstatt als elektrischer Isolator mit hoher Impedanz, und dies wiederum wegen des negativen Temperaturkoeffisienten des Widerstandes des für die Schicht 58 gewählten Materials, wie oben erläutert. Sin solcher Teil der Schicht 58 wirkt als Nebenschluß zwischen dem Leiter 5 4· und dem Leiter 56·low impedance when at least a portion of the heating blanket is overheated, rather than acting as a high impedance electrical insulator, again because of the negative temperature coefficient of resistance of the material chosen for layer 58, as discussed above. Such a part of the layer 58 acts as a shunt between the conductor 5 4 and the conductor 56
Wie in Fig. 1 gezeigt, fährt der Widerstand 50 fort, den Bimetallarm 36 solange aufzuheizen, solange irgendein Teil der Schicht 58 zwischen dem Leiter 5^ und dem Leiter fortfährt, als Leiter zu wirken, wie oben erläutert, und damit solange, wie ein Überhitzungszustand von irgendeinem Teil des Fühlers 52 abgefühlt wird, der einen Teil der Schicht 58 heiß werden läßt. Wie in Fig. 1a gezeigt, läßt man zu, daß sich der Widerstand 50 abkühlt, sobald einmal der Bimetallarm 36 die Kontakte 38 öffnet, aber die auf die Umgebung ansprechende Steuervorrichtung schaltet über einen Zeitraum um, die kürzer als normal ist, wenn ein Überhitzungszustand fortgesetzt von einem Teil des Fühlers 52 abgefühlt wird, in der Weise, daß ein Teil der Schicht 58 immer erwärmt wird, wenn die Kontakte 38 geschlossen sind.As shown in Fig. 1, the resistor 50 continues the Heat up the bimetal arm 36 as long as any part of the layer 58 between the conductor 5 ^ and the conductor continues to act as a conductor as explained above, and so for as long as an overheat condition of any one Part of the sensor 52 is sensed, which is part of the Layer 58 gets hot. As shown in Fig. 1a, lets one to the fact that the resistor 50 cools down as soon as the bimetal arm 36 opens the contacts 38, but the open the environmental responsive controller switches over a period of time that is shorter than normal when on Overheating condition continues to be sensed by part of sensor 52, in such a way that part of the layer 58 is always heated when the contacts 38 are closed.
Wie entweder In Fig. 1 oder in Fig. 1a gezeigt ergänzt die nach der Erfindung geschaffene Schutzschaltung die Sicherheitsthermostaten 22, wie bei 60 in Fig. 2. Wie oben erwähnt, verbraucht der nach der Erfindung geschaffeneAs shown either in Fig. 1 or in Fig. 1a, the protection circuit created according to the invention complements the Safety thermostat 22, as at 60 in Fig. 2. As mentioned above, the one created according to the invention consumes
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Schutzkreis wenig Leistung im normalen Betrieb der elektrischen Heizdecke 10, und es sind keine getrennten Relais oder getrennte Thermostatvorrichtunen nötig.Protection circuit has little power in normal operation of the electric blanket 10, and there are no separate relays or separate thermostat devices are required.
Ein Schutzkreis nach dieser Erfindung kann unabhängig, als einzige Schutzschaltung für die elektrische Heizdecke 10 eingesetzt werden, woraufhin die Sicherheitsthernostaten 22 fortgelassen werden. Es ist jedoch vorzuziehen, die Sicherheitsthernostaten 22, wie oben erwähnt, einzubeziehen.A protection circuit according to this invention can operate independently as the only protection circuit for the electric blanket 10 can be used, whereupon the safety thernostats 22 are omitted. However, it is preferable that Safety thernostats 22, as mentioned above, to be included.
Bei der alternativen Ausführungsforrn nach Fig. 3 kann die elektrische Heizdecke 10, die das Heizelement 20, die Sicherheitsthermostaten 22, den Stecker 24 und den Fühler 52, wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt, ohne Abänderung verwendet werden. So ist bei dem Fühler 52 ein Leiter 54- von einem anderen Leiter 56 durch eine Schicht 58 eines Materials beabstandet, das, wie oben erläutert, einen negativen Koeffizienten seines Widerstandes besitzt.In the alternative embodiment according to FIG. 3, the electric blanket 10, the heating element 20, the safety thermostat 22, the connector 24 and the sensor 52, such as shown in Fig. 2, can be used without modification. So with the sensor 52 one conductor 54- is from another Conductors 56 spaced apart by a layer 58 of material, which, as explained above, has a negative coefficient of resistance.
Wie in Fig. 3 gezeigt, können eine Festkörper-Steuervorrichtung 100 und das Heizelement 20 über einen herkömmlichen SteckeriO2 an eine (nicht dargestellte) Wechselspannungsquelle angeschlossen werden. Die Festkörper-Steuervorrichtung ähnelt vorbekannten Festkörper-Steuervorrichtungen, die von Northern Electric Company, einer Teilfirma der Sunbeam Corporation, 5224 North Kedzie Avenue,As shown in FIG. 3, a solid-state control device 100 and the heating element 20 via a conventional connector IO2 to an AC voltage source (not shown) be connected. The solid-state control device is similar to previously known solid-state control devices, that of Northern Electric Company, a subsidiary of Sunbeam Corporation, 5224 North Kedzie Avenue,
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Chicago, Illinois, V.St.A. vertrieben wurde, bis auf zusätzliche Teile, wie einen Widerstand 200 und seine physikalische und elektrische Zuordnung zu anderen Bauelementen, wie weiter unten beschrieben. Andere Festkörper-Steuervorrichtungen mit ähnlichen Merkmalen, bis auf die Zusätze, v/erden in der US-PS J 588 446 (S.R. Mills u.a.) und 3 588 447 (B.R. Mills u.a.) offenbart.Chicago, Illinois, V.St.A. was driven out, except for additional Parts such as a resistor 200 and its physical and electrical assignment to other components, such as further described below. Other solid-state control devices with similar characteristics, except for the additions, are grounded in U.S. Patents J,588,446 (S.R. Mills et al.) and 3,588,447 (B.R. Mills et al.).
Wie in vorbekannten Festkörper-Steuervorrichtungen, wie oben erwähnt, ist eine in beiden Richtungen leitende Thyristor-Triode (Triac) 104 als Festkörperschalter mit dem Heizelement 20 in Reihe geschaltet. Über ein Diac-Halbleiterbauelement ist die Steuerelektrode des Triacs an eine Zeitgeberschaltung.angeschlossen, die einen Zeitgeberkondensator 108, einen Koppelwiderstand 110, einen Filterkondensator 112, ein Trimmpotentiometer 114, einen Strombegrenzungswiderstand 116 und einen Thermistor 118 mit positivem Temperaturkoeffizienten seines Widerstandes umfaßt, alle diese Bauelemente sind, wie gezeigt, angeschlossen.As in prior art solid state control devices, as mentioned above, a bidirectional thyristor triode is (Triac) 104 connected in series with the heating element 20 as a solid-state switch. Via a diac semiconductor component the control electrode of the triac is connected to a timer circuit, which has a timer capacitor 108, a coupling resistor 110, a filter capacitor 112, a trimming potentiometer 114, a current limiting resistor 116 and a thermistor 118 with a positive temperature coefficient of its resistance, all of these components are connected as shown.
Der GesamtwidBEstand und die Gesamtkapazität der Zeitgeberschaltung steuern die Aufladegeschv/indigkeit des Zeitgeberkondensators 108, um die AuiLadezeit des ZeitgeberkondensatoiB 108 bis zur Durchbruchspannung des Diacs 106 zu steuern. Wenn der Zeitgeberkondensator 108 bis zur Durchbruchsspannung des Diacs 106 aufgeladen ist, wird dieser in beiden Richtungen leitend, und der ZeitgeberkondensatorThe total resistance and the total capacity of the timer circuit control the rate of charge of the timer capacitor 108 to adjust the charge time of the timer capacitor 108 to control the breakdown voltage of the diac 106. When the timer capacitor 108 up to breakdown voltage of the diac 106 is charged, this becomes conductive in both directions, as does the timer capacitor
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108 entlädt sich über den Diac 105 und triggert die
Steuerelektrode des Triacs 104-, der somit in beiden Richtungen leitend wird und das Heizelement 20 Strom aufnehmen
läßt. Somit kann der Zünd- oder Stromflußwinkel des Triacs
gesteuert werden, zur vollen Phasensteuerung der Leistungsabgabe an das Heizelement 20.108 discharges via the diac 105 and triggers the
Control electrode of the triac 104-, which is thus conductive in both directions and allows the heating element 20 to absorb current. Thus, the ignition or current conduction angle of the triac can be controlled for full phase control of the power output to the heating element 20.
Ein Triac, ein Diac und zugeordnete Bauelemente sind in
ähnlicher Weise in verschiedenen Anwendungen eingesetzt
worden und werden weiter verständlich aus Standarddruck-Schriften, einschließlich SCR-Manual von General-Electric,
4. Ausgabe, 1967, im Abschnitt 9.4.2..A triac, diac, and associated components are in
similarly used in various applications
and are further understandable from standard printing documents, including the SCR manual from General Electric, 4th edition, 1967, in section 9.4.2.
Eine Hochfrequenzdrossel 130 und ein Ein/Aus-Schalter 132,
die durch einen Benutzer betätigt werden können, sind auch mit dem Triac 104 und dem Heizelement 20 in Reihe geschaltet.
Die Drossel 13O wirkt mit einem Kondensator 134 zusammen,
der über die Drossel I30 geschaltet ist, sowie den Triac,
wie gezeigt, um die Aussendung von hochfrequenten elektromagnetischen Störungen zu unterdrücken. Eine Glimmlampe
ist in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 138 über
die Leitung und den Schalter 132, wie gezeigt, geschaltet,
um durch Stromzuführung zu der Glimmlampe 136 das Schließen
des Schalters 132 zur Einschaltung des Heizelementes 20
anzuzeigen.A high frequency choke 130 and an on / off switch 132, which can be operated by a user, are also connected in series with the triac 104 and the heating element 20. The choke 13O cooperates with a capacitor 134,
which is switched via the throttle I30, as well as the T r iac,
as shown to suppress the emission of high frequency electromagnetic interference. A glow lamp is connected in series with a current limiting resistor 138 across the line and switch 132, as shown, in order to close the switch 132 to turn on the heating element 20 by supplying power to the glow lamp 136
to display.
Ein Widerstand 142 ist zur Wärmeabgabe an den ThermistorA resistor 142 is for releasing heat to the thermistor
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angeordnet und, wie gezeigt, mit einem einstellbaren Potentiometer 144 in Reihe geschaltet, derart, daß er unter Spannung steht, sobald der Schalter 1J2 geschlossen wird,arranged and, as shown, with an adjustable potentiometer 144 connected in series so that it is live as soon as switch 1J2 is closed,
104
selbst, wenn der Triac nicht leitend ist.Das Potentiometer
144 kann von Hand eingestellt werden, wie beispielsweise durch einen vom Benutzer betätigten (nicht dargestellten)
Knopf, um den Strom durch den Widerstand 142 zu steuern, der thermisch den Schwellwert des Thermistors 113 beeinflußt.
Der Filterkondensator 112 und der Koppelwiderstand 110 halten sprunghafte Änderungen durch Hysterese im Potentiometer
144 auf einem Minimum.104
even if the T r iac non-conducting .The potentiometer 144 can be adjusted by hand, button (not shown) such as by a switch actuated by the user to control the current through the resistor 142, the threshold value of the thermally thermistor 113 influenced. The filter capacitor 112 and the coupling resistor 110 keep abrupt changes due to hysteresis in the potentiometer 144 to a minimum.
Zum Zwecke dieser Erfindung ist die Festkörpersteuervorrichtung 100 abgewandelt durch Hinzufügung des zuvor erwähnten Widerstandes 200, der auch zur Wärmeabgabe an den Thermistor 118 angeordnet ist und in einen Zweig der Schaltung eingefügt, der den Widerstand 200, den Leiter 56, die Schicht 58 und den Leiter 54-» alle miteinander in Reihe, umfaßt, derart, daß nur ein geringer Strom fließt, außer, wenn irgednein Teil der Schicht 58 aufgeheizt wird, um als elektrischer Leiter mit niedriger Impedanz bei einem Uberhitzungszustand irgendeines Teils der Heizdecke 10 anstatt als elektrischer Isolator mit hoher Impedanz zu wirken, und zwar wegen des negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes des für die Schicht 58, wie oben erwähnt, gewählten Materials. Daher verbraucht der genannte Zweig der Schaltung wenig Leistung durch den Widerstand 200 oder durchFor the purpose of this invention, the solid state control device 100 is modified by the addition of the aforementioned Resistor 200, which is also arranged to give off heat to the thermistor 118, and in a branch of the circuit inserted which includes resistor 200, conductor 56, layer 58 and conductor 54- »all in series with one another, such that little current will flow unless any portion of layer 58 is heated to as electrical conductor with low impedance in the event of an overheating condition any part of the electric blanket 10 rather than acting as a high impedance electrical insulator, because of the negative temperature coefficient of resistance of the layer 58, as mentioned above, chosen material. Therefore, said branch of the circuit consumes little power through resistor 200 or through
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die Eigenwiderstände, außer, wenn irgendein Teil der Schicht 58 somit als Nebenschluß zwischen dem Leiter 54- und dem Leiter 56 wirkt.the intrinsic resistances, unless any part of layer 58 is thus shunted between conductor 54- and the conductor 56 acts.
Wenn ein Teil der Schicht 58 also als Nebenschluß zwischen dem Leiter 54· und dem Leiter 56 wirkt, so nimmt der Thermistor 118 erhebliche Wärme aus dem Widerstand 200 auf, bei weitem mehr, als wenn nur wenig Leistung über den Widerstand 200, wie oben erwähnt, abgegeben wird. Da die Temperatur des Thermistors 118 somit angehoben ist, so wird die für den Zeitgeberkondensator 108 bis zur Aufladung bis auf die Durchbruchsspannung des Diacs 106 somit verlängert, und der Zünd- oder Stromflußwinkel des Triacs somit vorverlegt. Wenn der Thermistor 118 hinreichend aufgeheizt ist, so wird sein Widerstand hinreichend erhöht, um die Leistungszufuhr zum Heizelement 20 durch den Triac 104- zu blockieren, und zwar praktisch den gesamten Zeitraum, bis auf einen vernachlässigbar kleinen Anteil jeder Sinuswelle des Wechselstroms.So if part of layer 58 is shunted between acts on conductor 54 and conductor 56, the thermistor takes 118 draws up considerable heat from the resistor 200, far more than if only a small amount of power was applied to the Resistance 200, as mentioned above, is delivered. Since the temperature of the thermistor 118 is thus raised, so is the for the timer capacitor 108 until it is charged to the breakdown voltage of the diac 106 extended, and the ignition or current conduction angle of the triac thus brought forward. When the thermistor 118 is sufficiently heated is, its resistance is increased enough to power the heating element 20 through the triac 104- to block practically the entire period, except for a negligibly small portion of each sine wave of alternating current.
Wenn daher ein Teil der Schicht 58 aufgeheizt ist, um als elektrischer Leiter mit niedriger Impedanz zu wirken, wie bei einem Überhitzungszustand eines Teils der elektrischen Heizdecke 10 anstatt als elektrischer Isoltaor mit hoher Impedanz, so beendet der Thermistor 118 im wesentlichen die Abgabe der Wärme an das Heizelement 20.Therefore, when a portion of the layer 58 is heated to be considered Low impedance electrical conductors to act as if part of the electrical overheated condition Heating blanket 10, rather than being a high impedance electrical isolator, thermistor 118 essentially terminates the transfer of heat to the heating element 20.
Werte der Bauelemente für die beispielswiese ausgeführteValues of the components for the example carried out
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Ausführungsform der alternativen Ausgestaltung nach Fig. 3 sind: Triac 104 mit 4 A, 200V; Diac 106 mit einer Durchbruchsspannung von 60V; Kondensator 108 mit 0,04? /uF; Widerstand 110 mit 12 Kiloohm; Trimmpotentiometer mit 1 Megohm; Widerstand 116 mit 47 Kiloohm; Thermistor 118, mit 50 Kiloohm bei 60°C, mit einer Änderung von annähernd 21$ pro G; Drossel 13O mit 1J0 Mikrohenry; Kondensator 134 mit 0,1 /uFj Glimmlampe 136 mit 0,25 W; Widerstand 138 mit 0,25 Kiloohm.Embodiments of the alternative embodiment according to FIG. 3 are: triac 104 with 4 A, 200 V; Diac 106 with a breakdown voltage from 60V; Capacitor 108 with 0.04? / uF; Resistor 110 at 12 kilo ohms; 1 megohm trimmer potentiometer; Resistor 116 at 47 kilo ohms; Thermistor 118, with 50 kilohms at 60 ° C, with a change of approximately $ 21 per G; Throttle 130 with 1J0 microhenry; 0.1 / µFj capacitor 134 Glow lamp 136 with 0.25 W; Resistor 138 with 0.25 kilo ohms.
Wie oben beschrieben, kann ein Fühler mit einer Länge von ungefähr 32 m (80 Fuß) für eine elektrische Bettdecke für ein normales Bett ausgeführt werden, und zeigt einen Gesamtwiderstand von ungefähr 200 000 Ohm zwischen seinen Leitern, wenn sich der Fühler als Ganzes auf einer Temperatur von etwa 95 °^ (35°C) befindet, wie beim normalen Betrieb einer elektrischen Heizdecke, und zeigt somit einen Gesamtwiderstand von 1O bis 20 Kiloohm, wenn etwa eine Länge von 60 cm des Fühlers auf ungefähr 25O0F oder 120°C erhitzt werden.As described above, a probe can be made approximately 32 m (80 feet) in length for an electric blanket for a regular bed, and exhibits a total resistance of about 200,000 ohms between its conductors when the probe is placed as a whole on one temperature of about 95 ° ^ (35 ° C) is, as in the normal operation of an electric blanket, thus indicating a total resistance of 1O to 20 kilohms when a length of about 60 cm of the probe to about 25O 0 F or 120 ° C be heated.
Somit kann eine Schutzschaltung nach der Erfindung entworfen werden, um das Heizelement der Decke abzuschalten, wenn etwa eine Länge von 60 cm auf etwa 660C (15O0F) aufgeheizt wird, wie in einem Uberhitzungszustand einer elektrischen Heizdecke. Über einen vergleichbaren Bereich von Temperaturen kann der in Reihe mit den Leitern 54-» 56 und der Zwischenschicht 58 des Fühlers geschaltete Widerstand einen Widerstand von 10 bis 20 Kiloohm aufweisen.Thus, a protection circuit can be designed according to the invention to switch off the heating element to the ceiling, when a length of 60 cm approximately (F 15O 0) is heated to about 66 0 C, as in a Uberhitzungszustand an electric blanket. Over a comparable range of temperatures, the resistor connected in series with the conductors 54-56 and the intermediate layer 58 of the sensor can have a resistance of 10 to 20 kilohms.
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Es ist selbstverständlich, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele dienen und es bei ihnen nicht beabsichtigt ist, die Erfindung mehr als durch die beigefügten Ansprüche zu begrenzen. Da die Erfindung auch auf andere elekzrische Heizkissen, Heizdecken, und ähnliche Haushaltsgeräte anwendbar ist, die einer elektrischen Heizdecke gleichwertig sind, so gilt, daß alle hier zu einer elektrischen Heizdecke gemachten Verweise auch solche Heizkissen, Heizdecken und ähnliche Hausgaltsgeräte einschliessen sollen.It goes without saying that the above described Embodiments serve as examples and are not intended to illustrate the invention any more than by way of the to limit the appended claims. As the invention also applies to other electrical heating pads, electric blankets, and the like Household appliances that are equivalent to an electric blanket are applicable, so all of them apply here too References made to an electric blanket also include such heating pads, electric blankets, and similar household appliances should.
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| 8128 | New person/name/address of the agent |
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