FR2492207A1 - Thermal cut=out for protection of electric blanket - uses thermistors at either end of element, linked by conductive strip wound over element to detect current imbalance arising from faults - Google Patents

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Abstract

The thermal cut-out circuit is used to protect electric blankets against overheating, having a resistor and thermistor in close proximity to a thermostat which opens if the temperature rises to a set value. Two such circuits are used, one at each end of the element, and they are connected in parallel with the heating element via a conductive strip wound over the length of the element. The heating element (1) is supplied from the AC mains (2,3) through thermostat contacts (4,5) at each end of the element. NTC circuits (6,7,8,9) are placed adjacent to the contacts and give off heat which opens the contacts and recloses them when the control enclosure (10,11) has cooled. If a local hot spot occurs due to element damage or insulation failure, the resulting current imbalance leads to operation of one of the thermostats.

Description

La présente invention concerne un dispositif de sécurité, notamment pour couverture chauffante ou autre objet chauffant analogue dont l'élément chauffant est formé par au moins une résistance électrique, par exemple chauffe-matelas, chauffe-lit,.....  The present invention relates to a safety device, in particular for a heating blanket or other similar heating object, the heating element of which is formed by at least one electrical resistance, for example mattress heater, bed heater, etc.

On connait des dispositifs de sécurité du type comportant un circuit interrupteur branché en série avec la résistance chauffante et un circuit de commande associé au circuit interrupteur pour commander l'ouverture de celui-ci lorsque la température dépasse une certaine valeur. De tels dispositifs utilisent généralement des thermistances et réagissent à une élévation anormale de la température laquelle les thermistances sont soumises. On réalise ainsi une fonction de limitation de la température générale de la couverture chauffante. Toutefois, ces dispositifs ne permettent pas de détecter des augmentations de température très localisées, par exemple dues à un défaut local de la résistance chauffante.Or, des températures anormalement élevées, même si elles sont très localisées et n'influencent pas dé façon significative la température générale de la couverture, peuvent s'avérer dangereuses, notamment en détruisant localement l'isolation de la résistance chauffante. There are known safety devices of the type comprising a switch circuit connected in series with the heating resistor and a control circuit associated with the switch circuit for controlling the opening of the latter when the temperature exceeds a certain value. Such devices generally use thermistors and react to an abnormal rise in the temperature to which the thermistors are subjected. This produces a function for limiting the general temperature of the heating blanket. However, these devices do not make it possible to detect very localized temperature increases, for example due to a local defect in the heating resistance. However, abnormally high temperatures, even if they are very localized and do not significantly influence the general temperature of the roofing, can prove to be dangerous, in particular by locally destroying the insulation of the heating resistance.

Aussi, la présente invention a pour but de fournir un dispositif de sécurité qui remplisse non seulement la fonction de limitation de température, mais également celle de protection contre les surchauffes locales. Also, the present invention aims to provide a safety device which fulfills not only the temperature limitation function, but also that of protection against local overheating.

Ce but est atteint par un dispositif de sécurité du type défini plus naut et tompottdht conformément à l'invention
- deux circuits interrupteurs reliant chacun une extrémité particulière de la résistance chauffante a une borne d'alimentation correspondante et
- un circuit série branché en parallèle sur la résistance chauffante et comprenant deux circuits de commande associés chacun à un circuit interrupteur respectif et reliés entre eux par un conducteur bobiné sur la résistance chauffante avec interposition d'un isolant électrique, chaque circuit de commande provoquant l'ouverture du circuit interrupteur lorsque le courant le parcourant dépasse une valeur de seuil donnée.This object is achieved by a safety device of the type defined more naut and tompottdht according to the invention
- two switch circuits each connecting a particular end of the heating resistor to a corresponding supply terminal and
a series circuit connected in parallel to the heating resistor and comprising two control circuits each associated with a respective switch circuit and connected together by a conductor wound on the heating resistor with the interposition of an electrical insulator, each control circuit causing opening of the switch circuit when the current flowing through it exceeds a given threshold value.

Ainsi, en cas de surchauffe locale de la résistance chauffante, le pouvoir d'isolation de l'isolant interposé entre celle-ci et le conducteur se détériore plus ou moins rapidement, ce qui va se traduire par un déséquilibre entre les intensités des courants traversant les deux circuits de commande et provoquer l'ouverture du circuit interrupteur associé au circuit de commande traversé par le courant de plus forte intensité. Comme, par ailleurs, chaque circuit de commande réagit à une augmentation de la température au-delA d'une certaine valeur, le dispositif conforme à l'invention réunit bien les fonctions de limitation de température et de sécurité vis-à-vis des surchauffes locales. Thus, in the event of local overheating of the heating resistor, the insulating power of the insulation interposed between it and the conductor deteriorates more or less quickly, which will result in an imbalance between the intensities of the through currents the two control circuits and cause the opening of the switch circuit associated with the control circuit through which the higher current flows. Since, moreover, each control circuit reacts to an increase in temperature beyond a certain value, the device according to the invention does indeed combine the functions of temperature limitation and safety against overheating. local.

Suivant une particularité du dispositif conforme à l'invention, chaque circuit de commande compor- te une thermistance à coefficient de température négatif en série avec une résistance et le circuit interrupteur associé est un thermostat, par exemple un élé- ment à lame déformable sous l'effet de la chaleur. According to a particular feature of the device according to the invention, each control circuit includes a thermistor with a negative temperature coefficient in series with a resistor and the associated switch circuit is a thermostat, for example an element with a deformable blade under the effect of heat.

Toute augmentation au-deld d'une valeur de seuil du courant dans la résistance du circuit de commande provoque l'ouverture du circuit interrupteur, cette augmentation pouvant résulter soit d'une diminution de la valeur ohmique de la thermistance en raison de l'éléva- tion de la température ambiante, soit d'un défaut d'isolation entre la résistance chauffante et le conducteur bobiné sur celle-ci.Any increase beyond a threshold value of the current in the resistance of the control circuit causes the opening of the switch circuit, this increase being able to result either from a reduction in the resistance value of the thermistor due to the eleva - tion of the ambient temperature, that is to say an insulation fault between the heating resistor and the conductor wound on it.

D'autres particularités et avantages du dis positif de sécurité conforme à l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma électrique d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention, et
- la figure 2 est une vue partielle à échelle agrandie de la résistance chauffante sur laquelle est bobiné le conducteur du dispositif de sécurité dont le schéma est représenté sur la figure 1.Other features and advantages of the positive safety device according to the invention will emerge on reading the description given below, by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is an electrical diagram of a safety device according to the invention, and
FIG. 2 is a partial view on an enlarged scale of the heating resistor on which the conductor of the safety device is wound, the diagram of which is shown in FIG. 1.

Sur la figure 1, la référence 1 désigne une résistance électrique formant l'élément chauffant logé à l'intérieur d'une couverture chauffante (non repr8sentée). Chaque extrémité de la résistance 1 est reliée à une borne d'alimentation respective 2, 3 par un circuit interrupteur, respectivement 4, 5. Chaque circuit 4, 5 est un thermostat comportant un contact fixe 4a, 5a et un contact mobile 4b, 5b porté par une lame déformable sous l'effet de la chaleur. Au circuit 4 est associé un circuit de commande formé par une résistance 6 et une thermistance 7 à coefficient de température négatif (C.T.N.) branchées en série. De même, au circuit 5 est associé un circuit de commande formé par un circuit série résistance 8 - thermistance (C.T.N.) 9. In FIG. 1, the reference 1 designates an electrical resistance forming the heating element housed inside a heating blanket (not shown). Each end of the resistor 1 is connected to a respective supply terminal 2, 3 by a switch circuit, respectively 4, 5. Each circuit 4, 5 is a thermostat comprising a fixed contact 4a, 5a and a movable contact 4b, 5b carried by a deformable blade under the effect of heat. Circuit 4 is associated with a control circuit formed by a resistor 6 and a thermistor 7 with negative temperature coefficient (C.T.N.) connected in series. Similarly, circuit 5 is associated with a control circuit formed by a series resistance 8 - thermistor (C.T.N.) circuit 9.

Les deux ensembles circuit interrupteur-circuit de commande associés sont identiques et logés dans des boîtiers respectifs 10-11 -(schématisés par des traits interrompus).The two associated circuit switch-control circuit assemblies are identical and housed in respective boxes 10-11 - (shown schematically by dashed lines).

Les circuits de commande 6-7 et 8-9 sont reliés entre eux par un conducteur 12 pour former un circuit série branché en parallèle sur la résistance 1. The control circuits 6-7 and 8-9 are linked together by a conductor 12 to form a series circuit connected in parallel to the resistor 1.

Comme illustré plus en détail par la figure 2, le conducteur 12 est bobiné autour de la résistance 1, sur toute la longueur de celle-ci, avec interposition d'un isolant 13. Le conducteur 12 est par exemple un fil de cuivre méplat bobiné à la manière d'un blindage, tandis que l'isolant 13 est une couche de matière textile, par exemple une mèche ou un ruban bobiné sur la résistance 1. La résistance chauffante proprement dite est un fil 14 bobiné sur une âme isolante 15 et l'ensemble est entouré d'un isolant 16. As illustrated in more detail in FIG. 2, the conductor 12 is wound around the resistor 1, over the entire length thereof, with the interposition of an insulator 13. The conductor 12 is for example a wound flat copper wire in the manner of a shield, while the insulator 13 is a layer of textile material, for example a wick or a ribbon wound on the resistor 1. The heating resistor itself is a wire 14 wound on an insulating core 15 and the assembly is surrounded by an insulator 16.

Le fonctionnement du dispositif décrit ciavant est le suivant. The operation of the device described above is as follows.

La résistance totale de chaque circuit de commande 6-7, 8-9 est choisie de telle manière qu'à température relativement basse, par exemple 250 C, l'intensité du courant traversant les circuits de commande est faible, par exemple 1 mA et les thermostats 4, 5 restent fermés. Lorsque les bornes 2, 3 sont branchées sur le secteur, la température s'élève. Les valeurs des thermistances 7, 9 diminuent et l'intensité du courant qui les parcoure croit de façon correspondante, cette intensité étant normalement la meme dans les deux circuits de commande. La température dans les boîtiers 10, 11, au voisinage des thermostats 4, 5, augmente donc. Cette élévation de température va se poursuivre jusqu'à atteindre la valeur limite pour laquelle l'un ou l'autre des thermostats s'ouvre provoquant ainsi l'arrêt de l'alimentation de la résistance 1. En refroidissant, le thermostat qui s'est ouvert va se refermer et le cycle pourra recommencer. The total resistance of each control circuit 6-7, 8-9 is chosen so that at a relatively low temperature, for example 250 C, the intensity of the current passing through the control circuits is low, for example 1 mA and thermostats 4, 5 remain closed. When terminals 2, 3 are connected to the mains, the temperature rises. The values of thermistors 7, 9 decrease and the intensity of the current flowing through them increases correspondingly, this intensity being normally the same in the two control circuits. The temperature in the housings 10, 11, in the vicinity of the thermostats 4, 5, therefore increases. This temperature rise will continue until reaching the limit value for which one or the other of the thermostats opens, thus stopping the supply of the resistance 1. By cooling, the thermostat which is open will close and the cycle may start again.

Supposons qu'une surchauffe locale de la résistance 1 se produise par suite par exemple d'un défaut de bobinage de cette résistance ou d'une coupure partielle, ou d'un chevauchement accidentel, ou de tout autre anomalie susceptible d'occasionner une élévation de température anormale et ceci même sur une petite longueur (moins de 1 cm).Cette surchauffe entraine une diminution progressive du pouvoir d'isolation de l'isolant 13. I1 en résulte un déséquilibre entre les inten sités des courants traversant les deux circuits de commande 6-7, 8-9, ce déséquilibre étant d'autant plus marqué que le point de surchauffe se trouvera plus é loigné du point milieu de la résistance 1. LZintensité du courant dans un des circuits de commande va donc augmenter alors que celle du courant dans l'autre circuit de commande va être réduite dans la même proportion. Le thermostat associé au circuit de commande parcouru par le courant de plus forte intensité s'ouvrira lorsque ce courant aura atteint une valeur de seuil pour laquelle la température dans le boîtier aura atteint la valeur limite d'ouverture du thermostat. Suppose that a local overheating of resistor 1 occurs as a result for example of a winding defect of this resistor or a partial cut, or an accidental overlap, or any other anomaly likely to cause an elevation abnormal temperature and this even over a short length (less than 1 cm). This overheating leads to a progressive reduction in the insulating power of the insulator 13. This results in an imbalance between the intensities of the currents flowing through the two circuits of command 6-7, 8-9, this imbalance being all the more marked as the point of overheating will be further from the midpoint of the resistance 1. The current intensity in one of the control circuits will therefore increase while that current in the other control circuit will be reduced in the same proportion. The thermostat associated with the control circuit traversed by the higher current will open when this current has reached a threshold value for which the temperature in the housing has reached the limit value for opening the thermostat.

Bien entendu, diverses modifications et adjonctions pourront être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention sans pour cela sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées.  Of course, various modifications and additions may be made to the embodiment described above of a safety device according to the invention without thereby departing from the protective framework defined by the appended claims.

Claims (5)

RevendicationsClaims 1. Dispositif de sécurité, notamment pour couverture chauffante ou autre objet chauffant analogue dont l'élément chauffant est formé par au moins une résistance électrique, dispositif comportant un circuit interrupteur branché en série avec la résistance chauffante et un circuit de commande associé au circuit interrupteur pour commander l'ouverture de celui-ci lorsque la température dépasse une certaine valeur, ledit dispositif de sécurité etant caractérisé en ce qu'il comporte1. Safety device, in particular for a heating blanket or other similar heating object, the heating element of which is formed by at least one electrical resistance, device comprising a switch circuit connected in series with the heating resistor and a control circuit associated with the switch circuit to control the opening thereof when the temperature exceeds a certain value, said safety device being characterized in that it comprises - deux circuits interrupteurs reliant chacun une extrémité particulière de la résistance chauffante a une borne d'alimentation correspondante, et - two switch circuits each connecting a particular end of the heating resistor to a corresponding supply terminal, and - un circuit série branche en parallèle sur la résistance chauffante et comprenant deux circuits de commande associés chacun à un circuit interrupteur respectif et reliés entre eux par un conducteur bobiné sur la résistance chauffante avec interposition dgun isolant électrique, chaque circuit de commande provoquant l'ouverture du circuit interrupteur lorsque le courant le parcourant dépasse une valeur de seuil donnée. a series circuit connected in parallel to the heating resistor and comprising two control circuits each associated with a respective switch circuit and connected together by a conductor wound on the heating resistor with the interposition of an electrical insulator, each control circuit causing the opening of the switch circuit when the current flowing through it exceeds a given threshold value. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque circuit de commande comporte une thermistance à coefficient de température négatif en série avec une résistance et le circuit interrupteur associe est un thermostat.2. Device according to claim 1, characterized in that each control circuit comprises a thermistor with negative temperature coefficient in series with a resistance and the associated switch circuit is a thermostat. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'isolant est en matière textile.3. Device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the insulator is made of textile material. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conducteur est un fil méplat bobiné à la manière d'un blindage sur toute la longueur de la résistance de chauffage.4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the conductor is a flat wire wound in the manner of a shield over the entire length of the heating resistor. 5. Dispositif selon l'une quelconque des reven dications 1 à 4, caractérise en ce que les deux ensembles constitués chacun d'un circuit interrupteur et de son circuit de commande associé sont identiques. 5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the two assemblies each consisting of a switch circuit and its associated control circuit are identical.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2549095A (en) * 1948-07-31 1951-04-17 Knapp Monarch Co Temperature control for warming blankets

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