ITMI20002457A1

ITMI20002457A1 - HEATING DEVICE FOR ELECTRICALLY HEATED PANELS SUCH AS TIRE WARMERS AND SIMILAR

Info

Publication number: ITMI20002457A1
Authority: IT
Inventors: Ermanno Maffioletti; Paolo Contarino
Original assignee: Ardes S R L
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-15
Also published as: IT1319331B1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato riguarda un dispositivo di riscaldamento per pannelli elettricamente riscaldati quali termocoperte e simili. Come è noto, le termocoperte includono un elemento di riscaldamento solitamente costituito da conduttori a bobina coassiali interno ed esterno tra i quali è interposto uno strato isolante e i conduttori sono fra loro collegati mediante un diodo. I due conduttori coassiali costituiscono quindi un circuito chiuso e sono collegati alla tensione di rete per la loro alimentazione. The present invention relates to a heating device for electrically heated panels such as electric blankets and the like. As is known, electric blankets include a heating element usually consisting of internal and external coaxial coil conductors between which an insulating layer is interposed and the conductors are connected to each other by means of a diode. The two coaxial conductors therefore form a closed circuit and are connected to the mains voltage for their power supply.

Ulteriori diodi di protezione possono essere previsti collegati in parallelo al conduttore di riscaldamento principale, ossia al conduttore di riscaldamento più esterno della coppia di conduttori. Further protection diodes can be provided connected in parallel to the main heating conductor, i.e. to the outermost heating conductor of the pair of conductors.

La presenza del secondo conduttore di riscaldamento, coassiale e disposto internamente al primo conduttore di riscaldamento, è dettata dalle esigenze di avere un mezzo di controllo di eventuali surriscaldamenti che possono verificarsi durante il funzionamento del dispositivo. The presence of the second heating conductor, coaxial and arranged inside the first heating conductor, is dictated by the need to have a means of controlling any overheating that may occur during operation of the device.

Infatti, qualora il conduttore di riscaldamento esterno si surriscaldasse, lo strato isolante frapposto fra i due conduttori coassiali si fonderebbe e provocherebbe quindi un cortocircuito tra di essi, e in questo caso la corrente impulsiva che si produrrebbe porterebbe alla fusione di un elemento fusibile disposto a monte dei conduttori coassiali di riscaldamento. In fact, if the external heating conductor overheats, the insulating layer between the two coaxial conductors would melt and would therefore cause a short circuit between them, and in this case the impulsive current that would be produced would lead to the melting of a fuse element arranged to upstream of the coaxial heating conductors.

Tuttavia, tale soluzione richiede la presenza di almeno un diodo di collegamento tra i due conduttori coassiali ed altri diodi disposti in parallelo al conduttore primario, al fine di protezione. However, this solution requires the presence of at least one connection diode between the two coaxial conductors and other diodes arranged in parallel with the primary conductor, for the purpose of protection.

Infatti nel caso di danneggiamento di uno dei diodi disposti in parallela al conduttore primario entra in funzione un diodo ad esso parallelo, in modo tale da impedire alla fusione dell'elemento fusibile in un caso in cui questo non dovrebbe avvenire. In fact, in the event of damage to one of the diodes arranged parallel to the primary conductor, a diode parallel to it comes into operation, in such a way as to prevent the fuse element from melting in a case in which this should not happen.

La soluzione circuitale sopra descritta risulta essere circuitalmente costosa e quindi non soddisfa appieno le esigenze di praticità e semplicità che sono presenti nel campo dei pannelli elettricamente riscaldati quali termocoperte e simili. The circuit solution described above is circuitally expensive and therefore does not fully satisfy the requirements of practicality and simplicity that are present in the field of electrically heated panels such as electric blankets and the like.

La domanda di brevetto italiana n. MI98A-001849, a nome della medesima richiedente della presente invenzione, descrive un'ulteriore soluzione circuitale che risulta essere un netto miglioramento nei confronti della soluzione sopra descritta. The Italian patent application n. MI98A-001849, in the name of the same applicant of the present invention, describes a further circuit solution which is a clear improvement with respect to the solution described above.

Nella soluzione oggetto della domanda di brevetto sopra citata si prevede la presenza di un primo ed un secondo resistore di protezione collegati in circuito aperto ai rispettivi terminali di un resistore di riscaldamento. In the solution which is the subject of the aforementioned patent application, provision is made for the presence of a first and a second protection resistor connected in an open circuit to the respective terminals of a heating resistor.

Tuttavia, tale soluzione circuitale pur essendo notevolmente migliore rispetto alla soluzione precedentemente esposta, presenta alcuni inconvenienti. However, this circuit solution, while being considerably better than the previously disclosed solution, has some drawbacks.

In primo luogo, se si dovesse rompere per qualsiasi motivo uno „ dei resistor! di protezione il dispositivo di protezione stesso non entrerebbe più in gioco quando si verifica un surriscaldamento in quanto i resistor! di protezione sono collegati in circuito aperto ài resistore di riscaldamento. Firstly, should one of the resistors break for any reason! protection device the protection device itself would no longer come into play when overheating occurs because the resistors! are connected in an open circuit to the heating resistor.

In tale caso, infatti, la corrente continuerebbe a fluire normalmente nel resistore di riscaldamento e non si avrebbe un aumento della medesima e quindi nessun intervento da parte dell'elemento fusibile disposto fra il resistore di riscaldamento e la rete di alimentazione. In this case, in fact, the current would continue to flow normally in the heating resistor and there would be no increase in the same and therefore no intervention by the fuse element arranged between the heating resistor and the power supply network.

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di riscaldamento particolarmente per pannelli elettricamente riscaldati quali termocoperte e simili, che abbia capacità di protezione contro eventuali surriscaldamenti, anche in caso di rottura di resistori di protezione costituenti parte del dispositivo di protezione. The aim of the present invention is to provide a heating device particularly for electrically heated panels such as electric blankets and the like, which has the ability to protect against possible overheating, even in the event of breakage of the protection resistors forming part of the protection device.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di riscaldamento per pannelli elettricamente riscaldati, quali termocoperte e simili che sia in grado di interrompere il passaggio della corrente qualora uno dei resistori di protezione subisca un danneggiamento, a prescindere quindi da una effettiva condizione di surriscaldamento presente nella termocoperta. Within this aim, an object of the present invention is to provide a heating device for electrically heated panels, such as electric blankets and the like, which is capable of interrupting the flow of current if one of the protection resistors is damaged, therefore regardless of an actual overheating condition present in the electric blanket.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di riscaldamento per pannelli elettricamente riscaldati, quali termocoperte e simili, che sia circuitalmente semplice dal punto di vista co-struttivo e di basso costo. Another object of the present invention is to provide a heating device for electrically heated panels, such as electric blankets and the like, which is simple in terms of construction and low in cost.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di riscaldamento, particolarmente per pannelli elettricamente riscaldati, quali termocoperte e simili, che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi. Not least object of the present invention is to provide a heating device, particularly for electrically heated panels, such as electric blankets and the like, which is highly reliable, relatively simple to manufacture and at competitive costs.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un Dispositivo di riscaldamento per pannelli elettricamente riscaldati, quali termocoperte e simili, comprendente un resistore di riscaldamento collegato alla tensione di alimentazione con l'interposizione di un elemento fusibile, e un primo ed un secondo resistore di protezione collegati a detto resistore di riscaldamento, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo resistore di protezione essendo rispettivamente collegati in serie alle estremiti opposte di detto resistore di riscaldamento, detto primo e secondo resistore di protezione essendo atti a formare un circuito chiuso con detto resistore di riscaldamento al verificarsi di un surriscaldamento e a consentire il passaggio di una corrente ih detto elemento fusibile tale da scollegare detto resistore di riscaldamento dalla tensione di alimentazione. This task, as well as these and other purposes which will appear better below, are achieved by a heating device for electrically heated panels, such as electric blankets and the like, comprising a heating resistor connected to the supply voltage with the interposition of a fuse element, and a first and a second protection resistor connected to said heating resistor, characterized in that said first and second protection resistor being respectively connected in series to the opposite ends of said heating resistor, said first and second protection resistor being suitable to form a closed circuit with said heating resistor when overheating occurs and to allow the passage of a current in said fuse element such as to disconnect said heating resistor from the supply voltage.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the device according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:

la figura 1 è uno schema circuitale del dispositivo di riscaldamento secondo il presente trovato; Figure 1 is a circuit diagram of the heating device according to the present invention;

la figura 2 è uno schema circuitale illustrante una prima possibile condizione di cortocircuito nel dispositivo secondo il presente trovato; Figure 2 is a circuit diagram illustrating a first possible short-circuit condition in the device according to the present invention;

la figura 3 illustra il circuito equivalente del circuito della figura 2; Figure 3 illustrates the equivalent circuit of the circuit of Figure 2;

le figure 3a e 3b e 3c illustrano l'andamento dell'impedenza equivalente in tre casi per valori differenti dei resistori di protezione; La figura 4 illustra uno schema circuitale del dispositivo di riscaldamento secondo il trovato, in una seconda condizione di cortocircuito; la figura 5 illustra il circuito equivalente del circuito illustrato nella figura 4; Figures 3a and 3b and 3c illustrate the trend of the equivalent impedance in three cases for different values of the protection resistors; Figure 4 illustrates a circuit diagram of the heating device according to the invention, in a second short-circuit condition; Figure 5 illustrates the equivalent circuit of the circuit illustrated in Figure 4;

la figura 5a è un grafico illustrante 1'andamento dell'impedenza relativa al circuito equivalente della figura 5; Figure 5a is a graph illustrating the impedance trend relative to the equivalent circuit of Figure 5;

la figura 6 illustra lo schema circuitale del dispositivo di riscaldamento secondo il trovato, in una terza condizione di cortocircuito; Figure 6 illustrates the circuit diagram of the heating device according to the invention, in a third short-circuit condition;

la figura 7 illustra uno schema circuitale del circuito equivalente del circuito della figura 6; e Figure 7 illustrates a circuit diagram of the equivalent circuit of the circuit of Figure 6; And

le figure 7a, 7b e 7c sono grafici illustranti l'andamento dell’impedenza del circuito delle figure 6 e 7, in tre differenti casi, a seconda della posizione del punto di contatto tra ì differenti elementi resistivi. Figures 7a, 7b and 7c are graphs illustrating the impedance trend of the circuit of Figures 6 and 7, in three different cases, depending on the position of the contact point between the different resistive elements.

Con riferimento alle sopra citate figure, il dispositivo di riscaldamento secondo il presente trovato, globalmente indicato con il numero di riferimento 1, comprende un resistere di riscaldamento RR i cui capi sono collegati in circuito aperto rispettivamente ad un primo resistore di protezione RI e ad un secondo resistore di protezione R2. With reference to the aforementioned figures, the heating device according to the present invention, globally indicated by the reference number 1, comprises a heating resistor RR the ends of which are connected in an open circuit respectively to a first protection resistor RI and to a second protection resistor R2.

In sostanza, i tre resistor! RR, Ri e R2 sono collegati in serie, con la tensione di alimentazione che viene applicata in corrispondenza di un terminale A appartenente al secondo resistore di protezione R2 e ad un terminale B corrispondente ad una estremità libera del primo resistore di protezione Ri. Basically, the three resistors! RR, Ri and R2 are connected in series, with the supply voltage being applied to a terminal A belonging to the second protection resistor R2 and to a terminal B corresponding to a free end of the first protection resistor Ri.

Con riferimento alla figura 2, è illustrato il caso di un cortocircuito che coinvolge tutti e tre i resistor! RR, Ri e R2. With reference to Figure 2, the case of a short circuit involving all three resistors is illustrated! RR, Ri and R2.

La figura 3 illustra il circuito equivalente del circuito della figura 2. Figure 3 illustrates the equivalent circuit of the circuit of Figure 2.

I tre resistori sopra citati hanno tutti la medesima lunghezza esterna e quindi considerata X la posizione in cui avviene un eventuale cortocircuito, in cui X è compreso tra 0 e 1, ossia tra il punto iniziale di ciascun resistore e la sua estremità opposta, si possono avere tre casi di cortocircuito, in cui il primo caso e illustrato nella figura 2 come precedentemente detto. Considerando quindi la figura 2 e la figura 3, è effettuato un calcolo della resistenza totale che offre il dispositivo . di riscaldamento secondo il trovato quando si verifica un cortocircuito in corrispondenza della posizione X. The three resistors mentioned above all have the same external length and therefore considering X the position in which a possible short circuit occurs, in which X is between 0 and 1, i.e. between the starting point of each resistor and its opposite end, it is possible to have three cases of short circuit, in which the first case is illustrated in figure 2 as previously mentioned. Considering therefore Figure 2 and Figure 3, a calculation of the total resistance offered by the device is carried out. heating according to the invention when a short circuit occurs at position X.

L'impedenza totale del circuito, indicata da Rt è quindi espressa, in funzione di X, come segue: The total impedance of the circuit, indicated by Rt is therefore expressed, as a function of X, as follows:

<">Rt= XR2+ (1-X)R1=XR2+ RI-XRi .=X(R2-R1)+Ri <"> Rt = XR2 + (1-X) R1 = XR2 + RI-XRi. = X (R2-R1) + Ri

Si distinguono tre ipotesi: in ogni caso, il valore dell'impedenza totale del circuito, in qualsiasi punto avvenga il cortocircuito, resta compreso tra Ri e R2. Three hypotheses are distinguished: in any case, the value of the total impedance of the circuit, at any point the short circuit occurs, remains between Ri and R2.

Ciò è illustrato in dettaglio nei grafici e le figure 3a, 3b e 3c che riportano sull'asse delle ordinate impedenza totale Rt e sul lato dell'ascisse il punto X in cui avviene il cortocircuito compreso tra 0 e 1. This is illustrated in detail in the graphs and figures 3a, 3b and 3c which report on the ordinate axis of the total impedance Rt and on the side of the abscissa the point X where the short circuit between 0 and 1 occurs.

La figura 4 illustra un secondo caso di cortocircuito in cui sono interessati i resistori di riscaldamento RR e il primo resistore di protezione RI. Figure 4 illustrates a second short-circuit case in which the heating resistors RR and the first protection resistor RI are involved.

In tale caso, il circuito equivalente è come illustrato nella figura 5 e l'impedenza del circuito vale: In this case, the equivalent circuit is as shown in Figure 5 and the impedance of the circuit is:

Rt= R2+ (1-X)RR + (I-X)R1= (1-X)(RR+R1)+R2= RR Ri-<XRR>-XR1+ R<2 (>RR Ri+ R<2)>-X<(>RR+Ri<) >L'impedenza (per X che può assumere tutti i valori compresi tra 0 e 1) può variare fra R2 e RR Ri R2, come illustrato in dettaglio nel grafico della figura 5a che è analogo ai grafici delle figure 3a, 3b e 3c. Rt = R2 + (1-X) RR + (I-X) R1 = (1-X) (RR + R1) + R2 = RR Ri- <XRR> -XR1 + R <2 (> RR Ri + R <2)> - X <(> RR + Ri <)> The impedance (for X which can assume all values between 0 and 1) can vary between R2 and RR Ri R2, as illustrated in detail in the graph in figure 5a which is similar to the graphs of Figures 3a, 3b and 3c.

Infine, con riferimento alla figura 6 è illustrato un terzo caso di cortocircuito che avviene tra il secondo e il terzo resistore di protezione RI e R2, con la figura 7 che illustra il circuito equivalente del circuito della figura 6. Finally, with reference to Figure 6, a third case of short circuit is illustrated which occurs between the second and third protection resistor R1 and R2, with Figure 7 illustrating the equivalent circuit of the circuit of Figure 6.

In tale caso l'impedenza totale vale: In this case the total impedance is valid:

Rt= XR2+ (1-X)R1= XR2+ RI-XR1 = X(R2-R1)+ RI Rt = XR2 + (1-X) R1 = XR2 + RI-XR1 = X (R2-R1) + RI

Si distinguono tre ipotesi: in ciascun caso l'impedenza, in qualsiasi punto avvenga il contatto tra gli elementi resistivi, può assumere un valore compreso tra RI e R2, come illustrato in dettaglio nelle figure 7a, 7b e 7c. Il dimensionamento dei resistori di protezione Ri e R2 fa sì che sia possibile avere una corrente adeguata che scorre in un elemento fusibile collegato in serie al circuito, in caso di malfunzionamento, e quindi tale da far fondere il fusibile. Three hypotheses are distinguished: in each case the impedance, at any point the contact between the resistive elements occurs, can assume a value between RI and R2, as illustrated in detail in Figures 7a, 7b and 7c. The sizing of the protection resistors Ri and R2 makes it possible to have an adequate current flowing in a fuse element connected in series to the circuit, in the event of a malfunction, and therefore such as to cause the fuse to melt.

Per le tre ipotesi sopra riportate si nota come il dispositivo di protezione secondo il trovato rappresenti un considerevole miglioramento rispetto a dispositivi di protezione di tipo noto. For the three hypotheses reported above, it can be seen that the protection device according to the invention represents a considerable improvement with respect to known protection devices.

Infatti, nel caso della rottura di uno qualsiasi dei resistori di protezione RI o R2, la corrente non fluirebbe più nel resistore di riscaldamento RR e pertanto il dispositivo di protezione svolgerebbe efficacemente la sua funzione, in quanto se la corrente continuasse a scorrere nel resistere di riscaldamento RR, esso sarebbe privato del relativo dispositivo di protezione e quindi in caso di surriscaldamento non si potrebbe avere alcun intervento. In fact, in the event of the breakdown of any of the protection resistors RI or R2, the current would no longer flow in the heating resistor RR and therefore the protection device would effectively perform its function, since if the current continued to flow in the resistor of heating RR, it would be deprived of the relative protection device and therefore in case of overheating there could be no intervention.

Qualora invece i resistor! di protezione Ri e R2 non siano danneggiati essi svolgono efficacemente la funzione di protezione nei confronti del resistore RR di riscaldamento, secondo le tre configurazioni possibili illustrate nelle figure 2, 4 e 6. If, on the other hand, the resistors! protection devices Ri and R2 are not damaged, they effectively perform the protection function with respect to the heating resistor RR, according to the three possible configurations illustrated in figures 2, 4 and 6.

Tra ciascuna coppia di resistor! RR, Ri e RI, R2 sono disposti elementi isolanti 2. Between each pair of resistors! RR, Ri and RI, R2 are arranged insulating elements 2.

Si è in pratica constatato come il dispositivo di protezione secondo il presente trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto consente di realizzare una protezione contro il surriscaldamento, a prescindere dalla funzionalità piena o meno dei dispositivi di protezione ossia dei resistor! di protezione che sono in questo caso collegati in serie al resistore di riscaldamento. In practice it has been found that the protection device according to the present invention fully achieves the intended aim and objects, since it allows to provide protection against overheating, regardless of whether the protection devices or the resistors are fully functional or not! which are in this case connected in series to the heating resistor.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte ^ rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The device thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials used, as long as they are compatible with the specific use, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to the needs and the state of the art.

Claims

CLAIMS 1. Heating device for electrically heated panels, such as electric blankets and the like, comprising a heating resistor connected to the supply voltage with the interposition of a fuse element, and a first and a second protection resistor connected to said heating resistor, characterized by the fact that said first and second protection resistor being respectively connected in series to the opposite ends of said heating resistor, said first and second protection resistor being adapted to form a closed circuit with said heating resistor upon the occurrence of overheating and to allow passage of a current in said fuse element such as to disconnect said heating resistor from the supply voltage.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that said heating resistor and said first and second protection resistor are arranged coaxial with each other.

3. Heating device according to claim 1, characterized in that said heating resistor and said first and second protection resistor are connected together in series, to form an open circuit.

4. Electric blanket, characterized in that it comprises a heating device as claimed in claims 1 to 3.