ITMI20120744A1 - THERMAL BLANKET WITH HIGH DENSITY OF POWER - Google Patents
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Description
“Coperta termica ad elevata densità di potenza†⠀ œHigh power density thermal blanketâ €
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo dell’invenzione Field of invention
La presente invenzione si riferisce ad una coperta termica, detta anche termocoperta; in particolare, la presente invenzione si riferisce and una coperta termica che lavora ad elevata densità di potenza. The present invention refers to a thermal blanket, also called an electric blanket; in particular, the present invention relates to a thermal blanket which works at high power density.
Stato dell’arte. State of the art.
Le coperte termiche sono note da tempo, ed in generale comprendono un’unità di controllo dell’alimentazione ed un’unità operativa ad essa collegata in modo elettrico; tali due unità possono essere collegate tra loro in modo permanente oppure possono essere separate ed elettricamente collegabili. L’unità operativa generalmente comprende una coltre pieghevole ed un elemento riscaldante lineare distribuito all’interno della coltre e costituito da uno o più conduttori, per lo più con un andamento a serpentina, avente un tracciato tale da favorire la piegatura della coltre. Il calore viene prodotto elettricamente per effetto Joule nei conduttori, e da qui si distribuisce nella coltre. Thermal blankets have been known for some time, and in general they include a power control unit and an operating unit connected to it electrically; these two units can be permanently connected to each other or they can be separate and electrically connectable. The operating unit generally includes a folding blanket and a linear heating element distributed inside the blanket and consisting of one or more conductors, mostly with a serpentine pattern, having a path that favors the folding of the blanket. The heat is produced electrically by the Joule effect in the conductors, and from there it is distributed in the blanket.
Alcune coperte termiche note nell’arte funzionano con una elevata densità di potenza che può essere ridotta dall’unità di controllo dell’alimentazione dopo un periodo predeterminato al fine di non superare i limiti di temperatura desiderati sull’elemento riscaldante. Tuttavia questi tipi di coperte, per poter superare i test di sicurezza previsti ad esempio dalla norma di sicurezza internazionale IEC60335-2-17 e per evitare costosi circuiti elettronici ridondanti, prevedono all’interno dell’unità di controllo dell’alimentazione un interruttore elettro-meccanico specifico per selezionare la posizione o le posizioni per uso continuo, ovvero per uso notturno. Con tale interruttore elettro-meccanico si può modificare lo schema di connessione dei conduttori utilizzati nell’elemento riscaldante, in modo da aumentare la sua impedenza e quindi ridurre in modo sicuro la sua potenza riscaldante. Some thermal blankets known in the art work with a high power density which can be reduced by the power control unit after a predetermined period in order not to exceed the desired temperature limits on the heating element. However, these types of blankets, in order to pass the safety tests required for example by the international safety standard IEC60335-2-17 and to avoid expensive redundant electronic circuits, require a specific electro-mechanical switch to select the position or positions for continuous use, i.e. for night use. With this electro-mechanical switch it is possible to modify the connection diagram of the conductors used in the heating element, in order to increase its impedance and therefore safely reduce its heating power.
Tuttavia, questo tipo di soluzione con interruttore elettro-meccanico richiede che la coperta e l’unità di controllo dell’alimentazione siano collegati attraverso un cavo di interconnessione composto da almeno tre conduttori. Tutto questo genera dei costi di produzione non indifferenti. However, this type of electro-mechanical switch solution requires the blanket and power control unit to be connected via an interconnect cable consisting of at least three conductors. All this generates considerable production costs.
Pertanto, il problema tecnico che ha affrontato la Richiedente della presente domanda à ̈ quello di realizzare una coperta termica che lavori ad alta densità di potenza per un tempo pre-determinato, utilizzando mezzi semplici ed economici per raggiungere lo scopo di riscaldare velocemente il letto. Therefore, the technical problem that the Applicant of the present application has faced is that of realizing a thermal blanket that works at high power density for a pre-determined time, using simple and economical means to achieve the aim of quickly heating the bed.
Sommario dell’invenzione Summary of the invention
In un primo aspetto la presente invenzione si riferisce ad una coperta termica come quella indicata nella rivendicazione 1. In a first aspect, the present invention refers to a thermal blanket such as that indicated in claim 1.
La Richiedente della presente domanda ha infatti sorprendentemente riscontrato che una coperta termica che comprende un’unità di controllo dell’alimentazione ed un’unità operativa, in cui detta unità di controllo dell’alimentazione à ̈ elettricamente collegabile da una parte ad una rete elettrica di tipo alternato e dall’altra a detta unità operativa che comprende una coltre pieghevole ed un elemento riscaldante distribuito all’interno della coltre, detta coperta termica essendo caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo dell’alimentazione contiene mezzi per alimentare detto elemento riscaldante con tensione alternata avente prima e seconda polarità gestite in modo separato, in cui detta prima polarità à ̈ gestita da un interruttore elettro-meccanico messo in serie ad un semiconduttore di tipo diodo, mentre detta seconda polarità à ̈ gestita da un elemento di interruzione che à ̈ comandato da un circuito elettronico, The Applicant of the present application has in fact surprisingly found that a thermal blanket comprising a power supply control unit and an operating unit, in which said power supply control unit can be electrically connected from one part to another. an electrical network of alternating type and from the other to said operating unit which includes a folding blanket and a heating element distributed inside the blanket, said thermal blanket being characterized by the fact that said power control unit contains means to power said heating element with alternating voltage having first and second polarity managed separately, in which said first polarity is managed by an electro-mechanical switch placed in series with a diode-type semiconductor, while said second polarity is managed by an interrupting element which is controlled by an electronic circuit,
à ̈ in grado di riscaldare un letto velocemente, ad esempio portando in soli dieci minuti la temperatura del letto da 15°C a 30°C, utilizzando uno schema elettrico ed un circuito elettronico più semplice rispetto a quanto conosciuto fino ad oggi. It is able to heat a bed quickly, for example bringing the temperature of the bed from 15 ° C to 30 ° C in just ten minutes, using an electrical scheme and an electronic circuit that is simpler than what has been known to date.
Con il termine “coperta termica†o “termocoperta†si intende in questo testo e nelle allegate rivendicazioni un apparecchio riscaldante destinato prevalentemente, ma non esclusivamente, al riscaldamento di un letto o di una persona a letto, avente forma sostanzialmente piana e di qualsiasi dimensione, atta cioà ̈ a coprire completamente un letto o solo una porzione di esso. The term `` thermal blanket '' or `` thermal blanket '' in this text and in the attached claims means a heating appliance intended mainly, but not exclusively, for heating a bed or a person in bed, having a substantially flat shape and any size, suitable to completely cover a bed or just a portion of it.
Preferibilmente, detta coperta termica viene alimentata con una tensione alternata avente frequenza ad esempio di 50 o 60 Hz; preferibilmente, detta rete elettrica di tipo alternato à ̈ gestita da un interruttore di alimentazione. Preferably, said thermal blanket is fed with an alternating voltage having a frequency of, for example, 50 or 60 Hz; preferably, said alternating type electrical network is managed by a power switch.
Preferibilmente, detto elemento di interruzione che gestisce detta seconda polarità à ̈ di tipo semiconduttore, tiristore, TRIAC, o relé o qualsiasi altro componente in grado di svolgere la funzione desiderata. Più preferibilmente, detto elemento di interruzione à ̈ di tipo semiconduttore. Preferably, said interruption element which manages said second polarity is of the semiconductor, thyristor, TRIAC, or relay type or any other component capable of performing the desired function. More preferably, said interruption element is of the semiconductor type.
Preferibilmente, detto elemento riscaldante viene alimentato solo attraverso i suoi due poli. Preferably, said heating element is powered only through its two poles.
Preferibilmente, un polo di alimentazione di detto elemento riscaldante à ̈ collegato ad una delle fasi di alimentazione e l’altro polo di detto elemento riscaldante à ̈ collegato ad un nodo di collegamento al quale sono collegati: Preferably, a power pole of said heating element is connected to one of the power phases and the other pole of said heating element is connected to a connection node to which the following are connected:
a) un primo ramo di circuito che fornisce l’alimentazione di semi-onde di polarità negativa e su cui sono collegati in serie detto interruttore elettro-meccanico e detto diodo; a) a first branch of circuit which supplies the power supply of half-waves of negative polarity and on which said electro-mechanical switch and said diode are connected in series;
b) un secondo ramo di circuito che fornisce l’alimentazione di semi-onde di polarità positiva attraverso detto elemento di interruzione. b) a second branch of the circuit which supplies the half-wave supply of positive polarity through said interruption element.
Preferibilmente, a detto nodo di collegamento à ̈ collegato anche un terzo ramo di circuito che fornisce a detto circuito elettronico il segnale di posizione ON (chiuso) oppure OFF (aperto) di detto interruttore elettro-meccanico. Preferably, a third circuit branch is also connected to said connection node which supplies said electronic circuit with the ON (closed) or OFF (open) position signal of said electro-mechanical switch.
In questo modo, in base a detto segnale di posizione ON oppure OFF di detto interruttore elettromeccanico, fornito da detto terzo ramo, detto circuito elettronico attiva o disattiva detto elemento di interruzione permettendogli di fornire a detto elemento riscaldante, di conseguenza, anche la polarità positiva. In this way, on the basis of said ON or OFF position signal of said electromechanical switch, supplied by said third branch, said electronic circuit activates or deactivates said interruption element allowing it to supply said heating element, consequently, also the positive polarity .
In una forma di realizzazione, detto elemento di interruzione à ̈ in grado di fornire a detto elemento riscaldante una sola polarità . Preferibilmente, detto elemento di interruzione, in grado di fornire a detto elemento riscaldante una sola polarità , à ̈ collegato in serie ad un semiconduttore di tipo diodo opportunamente polarizzato così da trasmettere la relativa polarità selezionata all’elemento riscaldante con maggiore sicurezza in caso di guasto di detto elemento di interruzione. In one embodiment, said interruption element is capable of supplying said heating element with only one polarity. Preferably, said interruption element, capable of supplying said heating element with a single polarity, is connected in series to a suitably polarized diode semiconductor so as to transmit the relative selected polarity to the heating element with greater safety in case failure of said interruption element.
In un’altra forma di realizzazione, detto elemento di interruzione à ̈ in grado di fornire polarità positiva e polarità negativa ed à ̈ collegato in serie ad un semiconduttore di tipo diodo opportunamente polarizzato. In questo modo, in questa forma di realizzazione, pur essendo detto elemento di interruzione in grado di fornire doppia polarità , tuttavia, essendo posto in serie ad un semiconduttore di tipo diodo, di fatto detto elemento di interruzione fornirà a detto elemento riscaldante una sola polarità e cioà ̈ quella prevista da detto secondo ramo di circuito. In another embodiment, said interruption element is capable of providing positive polarity and negative polarity and is connected in series to a suitably polarized diode-type semiconductor. In this way, in this embodiment, although said interruption element is capable of providing double polarity, however, being placed in series with a diode-type semiconductor, said interruption element will in fact supply said heating element with only one polarity. and that is the one foreseen by said second circuit branch.
Se viene fornita una doppia polarità , attraverso detti primo e secondo ramo di circuito, la potenza fornita all’elemento riscaldante sarà doppia della potenza fornita nel caso di una sola polarità cioà ̈ di un solo ramo di circuito, riducendo quindi i tempi necessari per portare la coperta termica alla temperatura desiderata. If a double polarity is supplied, through said first and second circuit branches, the power supplied to the heating element will be double the power supplied in the case of a single polarity, that is, of a single circuit branch, thus reducing the time required for bring the thermal blanket to the desired temperature.
Preferibilmente, detta unità di controllo dell’alimentazione comprende anche un misuratore della temperatura per misurare la temperatura interna T1 di detta unità di controllo dell’alimentazione; più preferibilmente, detto misuratore della temperatura à ̈ un sensore di temperatura; ancora più preferibilmente à ̈ un sensore del tipo NTC. Preferably, said power supply control unit also comprises a temperature meter for measuring the internal temperature T1 of said power supply control unit; more preferably, said temperature meter is a temperature sensor; even more preferably it is a sensor of the NTC type.
In questo modo, misurando tramite detto sensore la temperatura all’interno di detta unità di controllo dell’alimentazione, immediatamente dopo l’accensione di detto interruttore di alimentazione, e considerando che tale temperatura interna aumenta in modo direttamente proporzionale sia al tempo di funzionamento della coperta termica sia alla quantità di potenza erogata, à ̈ possibile sapere se la coperta era già in uso e quindi verosimilmente già calda. In this way, by measuring through said sensor the temperature inside said power control unit, immediately after turning on said power switch, and considering that this internal temperature increases directly proportional to both time of operation of the thermal blanket and the amount of power supplied, it is possible to know if the blanket was already in use and therefore probably already hot.
Preferibilmente, in funzione di un confronto tra detta temperatura interna misurata T1 ed una soglia di temperatura predeterminata T2, ed in funzione del segnale che detto terzo ramo di circuito fornisce a detto circuito elettronico, quest’ultimo determina, nel momento in cui viene acceso detto interruttore di alimentazione, ma solo se anche l’interruttore elettro-meccanico di detto primo ramo di circuito à ̈ in posizione ON, se alimentare o meno detto elemento di interruzione per un tempo predeterminato di rapido riscaldamento TPH (timer pre-heat), qui di seguito indicato per brevità “tempo THP†, in modo da fornire a detto elemento riscaldante detta seconda polarità della tensione alternata. Preferably, as a function of a comparison between said internal measured temperature T1 and a predetermined temperature threshold T2, and as a function of the signal that said third circuit branch supplies to said electronic circuit, the latter determines, when it is switched on said power switch, but only if the electro-mechanical switch of said first branch of the circuit is also in the ON position, whether or not to power said interruption element for a predetermined time of rapid heating TPH (pre-heat timer) , hereinafter referred to for brevity as â € œTHP timeâ €, in order to supply said heating element with said second polarity of the alternating voltage.
Preferibilmente, detta soglia di temperatura T2 all’interno dell’unità di controllo dell’alimentazione può essere impostata ad una valore predeterminato, ad esempio di 28 °C (T2 à ̈ un valore pre-impostato in detto circuito elettronico). Se, dal confronto tra detta temperatura interna misurata T1 e detta soglia di temperatura T2 così preimpostata, risulta che T1 sia maggiore di T2 (T1 > T2), detta unità di controllo dell’alimentazione non attiverà detto elemento di interruzione, evitando in questo modo di fornire alla coperta termica dell’invenzione la seconda polarità positiva e quindi di aumentare la potenza della coperta termica al suo valore massimo. Preferably, said T2 temperature threshold inside the power supply control unit can be set to a predetermined value, for example 28 ° C (T2 is a pre-set value in said electronic circuit). If, from the comparison between said internal temperature measured T1 and said temperature threshold T2 thus pre-set, it results that T1 is greater than T2 (T1> T2), said power control unit will not activate said interruption element, avoiding in this way of providing the thermal blanket of the invention with the second positive polarity and therefore of increasing the power of the thermal blanket to its maximum value.
In questo modo, la misura della temperatura T1 all’interno dell’unità di controllo dell’alimentazione permette di bloccare la funzione di massima potenza nel momento in cui l’utente dovesse spegnere e ri-accendere in un tempo breve detto interruttore di alimentazione e/o detto interruttore elettro-meccanico collegato in serie a detto primo ramo di circuito. In questo modo à ̈ possibile evitare surriscaldamenti indesiderati nella coperta termica dell’invenzione quando l’utente per un uso improprio, ma ragionevolmente prevedibile, cerca erroneamente di attivare la funzione di massima potenza quando la coperta à ̈ già calda. In this way, the T1 temperature measurement inside the power control unit allows the maximum power function to be blocked when the user switches off and on again in a short time. power switch and / or said electro-mechanical switch connected in series to said first circuit branch. In this way it is possible to avoid unwanted overheating in the thermal blanket of the invention when the user for an improper use, but reasonably foreseeable, mistakenly tries to activate the maximum power function when the blanket is already hot.
Viceversa, se dal confronto tra detta temperatura interna misurata T1 e detta soglia di temperatura T2 così pre-impostata, risulta che T1 sia minore od uguale a T2 (T1 ≤ T2), detto circuito elettronico attiverà detto elemento di interruzione. In questo modo, tramite detto secondo ramo, viene fornita a detto elemento riscaldante anche detta seconda polarità della tensione alternata, così da ottenere fino al 100% della potenza nominale. Preferibilmente, detto tempo TPH può assumere un valore unico, oppure può avere durate più o meno lunghe (ad esempio da 0 a 45 minuti) a seconda della temperatura interna T1 registrata da detto misuratore della temperatura al momento dell’accensione di detto interruttore di alimentazione dell’unità di controllo dell’alimentazione. Vice versa, if from the comparison between said internal measured temperature T1 and said T2 temperature threshold thus pre-set, it results that T1 is less than or equal to T2 (T1 â ‰ ¤ T2), said electronic circuit will activate said interruption element. In this way, through said second branch, also said second polarity of the alternating voltage is supplied to said heating element, so as to obtain up to 100% of the rated power. Preferably, said time TPH can assume a single value, or it can have shorter or shorter durations (for example from 0 to 45 minutes) depending on the internal temperature T1 recorded by said temperature gauge at the moment of switching on of said switch. power supply to the power control unit.
Preferibilmente, in base al valore di detta temperatura interna misurata T1, detto circuito elettronico à ̈ in grado di modificare la durata di detto tempo TPH. Preferably, on the basis of the value of said internal measured temperature T1, said electronic circuit is able to modify the duration of said time TPH.
In questo modo viene modificato il tempo TPH per l’alimentazione della semionda positiva all’elemento di interruzione. In this way the time TPH for the supply of the positive half wave to the interruption element is modified.
Preferibilmente, detto circuito elettronico diminuisce la durata di detto tempo TPH all’aumentare della temperatura interna misurata T1. Preferably, said electronic circuit decreases the duration of said time TPH as the measured internal temperature T1 increases.
Quando detto interruttore elettro-meccanico viene spento, detto TPH viene azzerato automaticamente e detto circuito elettronico inizierà a gestire l’elemento di interruzione con livello di potenza selezionabile da parte dell’utente per un uso continuo od uso notturno della coperta. When said electro-mechanical switch is turned off, said TPH is automatically reset and said electronic circuit will start to manage the interruption element with power level selectable by the user for continuous use or night use of the deck.
Preferibilmente, detta unità di controllo dell’alimentazione, tramite detto circuito elettronico, à ̈ in grado di spegnere detto elemento di interruzione dopo un tempo predeterminato di funzionamento, qui di seguito indicato come tempo †TASO†(Timer Auto-Shut Off). Preferably, said power supply control unit, through said electronic circuit, is able to turn off said interruption element after a predetermined operating time, hereinafter referred to as â € TASOâ € (Timer Auto-Shut Off) .
In questo modo viene aumentata la sicurezza della coperta termica della presente invenzione quando per errore viene dimenticata accesa su uno dei livelli di potenza previsti per un uso continuo o con detto interruttore elettro-meccanico sulla posizione OFF (aperto), riducendo al tempo stesso un inutile dispendio di energia elettrica. In this way the safety of the thermal blanket of the present invention is increased when it is mistakenly forgotten switched on at one of the power levels provided for continuous use or with said electro-mechanical switch in the OFF position (open), at the same time reducing an unnecessary waste of electricity.
Preferibilmente, altro/i elemento/i di commutazione comandato/i da detto circuito elettronico possono essere utilizzati per spegnere la coperta indipendentemente dalla posizione ON od OFF su cui à ̈ selezionato detto interruttore elettro-meccanico. Preferably, other switching element / s controlled by said electronic circuit can be used to turn off the blanket regardless of the ON or OFF position on which said electro-mechanical switch is selected.
Preferibilmente, detto tempo TASO può essere scelto dall’utente tra varie possibilità di valori differenti uno dall’altro, modificabili dall’utente attraverso pulsanti che inviano comandi opportuni a detto circuito elettronico. Ad esempio, tale tempo TASO può essere impostato ad un valore fisso, ad esempio 9 ore, oppure può essere selezionato a 3 ore, 6 ore od a 9 ore lasciando all’utente la possibilità di scegliere il TASO più opportuno, così come invece à ̈ possibile impostare tutti tali valori di tempo TASO in detta unità di comando dell’alimentazione in modo che opportuni mezzi di selezione collegati a detta unità di comando dell’alimentazione siano in grado di selezionare il valore desiderato di tale tempo TASO attraverso detto circuito elettronico. Preferably, said TASO time can be chosen by the user among various possibilities of values different from each other, modifiable by the user through buttons that send appropriate commands to said electronic circuit. For example, this TASO time can be set to a fixed value, for example 9 hours, or it can be selected at 3 hours, 6 hours or 9 hours, leaving the user the possibility to choose the most appropriate TASO, as well as on the other hand, it is possible to set all these TASO time values in said power supply control unit so that suitable selection means connected to said power supply control unit are able to select the desired value of this TASO time through said electronic circuit.
Preferibilmente, qualunque siano la selezione di detto tempo TASO, preferibilmente almeno 3 ore , e di detto tempo TPH di rapido riscaldamento, preferibilmente minore di 60 minuti, la durata del tempo TASO Ã ̈ maggiore della durata del tempo TPH. Preferably, whatever the selection of said time TASO, preferably at least 3 hours, and of said rapid heating time TPH, preferably less than 60 minutes, the duration of the time TASO is greater than the duration of the time TPH.
Preferibilmente, detto elemento riscaldante comprende un primo conduttore ed un secondo conduttore elettricamente connessi a detta unità di controllo dell’alimentazione ed aventi rispettivi terminali opposti collegati elettricamente tra loro in corrispondenza di un nodo comune. Preferably, said heating element comprises a first conductor and a second conductor electrically connected to said power supply control unit and having respective opposite terminals electrically connected to each other at a common node.
Preferibilmente, detto elemento riscaldante à ̈ costituito da una fibra tessile sulla quale à ̈ avvolto a spirale detto primo conduttore, ricoperto da un primo materiale elettroisolante sul quale à ̈ avvolto a spirale detto secondo conduttore a sua volta ricoperto da un secondo materiale elettroisolante. Preferably, said heating element is constituted by a textile fiber on which said first conductor is spirally wound, covered by a first electroinsulating material on which said second conductor is spirally wound on which in turn is covered by a second electroinsulating material.
Preferibilmente, detta fibra tessile à ̈ realizzato in poliestere. Preferably, said textile fiber is made of polyester.
Preferibilmente, detto primo materiale elettroisolante à ̈ realizzato in polietilene o poliammide. Preferibilmente, detto secondo materiale elettroisolante à ̈ realizzato in PVC (polivinilcloruro). Preferably, said first electro-insulating material is made of polyethylene or polyamide. Preferably, said second electro-insulating material is made of PVC (polyvinyl chloride).
Preferibilmente, detto secondo materiale elettroisolante ha un punto di fusione o di rammollimento superiore a quello di detto primo materiale elettroisolante. Preferably, said second electro-insulating material has a melting or softening point higher than that of said first electro-insulating material.
In questo modo, quando detto primo materiale elettroisolante perde le sue caratteristiche dielettriche, a causa di surriscaldamenti che possono avvenire all’interno di detta unità operativa, e provoca quindi dei cortocircuiti tra detti primo e secondo conduttore, detto secondo materiale elettroisolante à ̈ ancora in condizioni tali da garantire sufficienti caratteristiche isolanti o dielettriche di detto elemento riscaldante. In this way, when said first electro-insulating material loses its dielectric characteristics, due to overheating that can occur inside said operating unit, and therefore causes short circuits between said first and second conductors, said second electro-insulating material is still in conditions such as to guarantee sufficient insulating or dielectric characteristics of said heating element.
Preferibilmente, la coperta termica della presente invenzione comprende inoltre almeno un fusibile di corrente collegato in serie all’alimentazione di detto elemento riscaldante per controllare eventuali anomalie legate a sovracorrenti, dovute ad esempio a surriscaldamento di detto primo materiale elettroisolante a causa di usi impropri od a causa di un invecchiamento della coltre che può causare una migrazione dell’elemento riscaldante all’interno di detta coltre, arrivando così a superare il suo punto di fusione o di rammollimento. Preferably, the thermal blanket of the present invention also comprises at least one current fuse connected in series to the power supply of said heating element to control any anomalies linked to overcurrents, due for example to overheating of said first electro-insulating material due to improper use or due to an aging of the blanket which can cause a migration of the heating element inside said blanket, thus exceeding its melting or softening point.
Preferibilmente, la coperta termica della presente invenzione comprende almeno un primo fusibile di corrente inserito in detta unità di controllo dell’alimentazione ed almeno un secondo fusibile di corrente inserito in detta unità operativa, in cui detto almeno un primo fusibile e detto almeno un secondo fusibile di corrente sono collegati elettricamente in serie all’alimentazione di detto elemento riscaldante. Preferably, the thermal blanket of the present invention comprises at least a first current fuse inserted in said power control unit and at least a second current fuse inserted in said operating unit, in which said at least one first fuse and said at least a second current fuses are electrically connected in series to the power supply of said heating element.
In un secondo aspetto la presente invenzione si riferisce ad un metodo per alimentare una coperta termica come quella indicata nella rivendicazione 10. In a second aspect the present invention refers to a method for feeding a thermal blanket such as that indicated in claim 10.
La Richiedente della presente domanda ha infatti sorprendentemente riscontrato che un metodo per alimentare una coperta termica, in cui detta coperta comprende un’unità di controllo dell’alimentazione fornita di un interruttore di alimentazione ed un’unità operativa, in cui detta unità di controllo dell’alimentazione à ̈ elettricamente collegabile da una parte ad una rete elettrica di tipo alternato e dall’altra a detta unità operativa che comprende una coltre pieghevole ed un elemento riscaldante distribuito all’interno della coltre, metodo caratterizzato dal fatto di alimentare detto elemento riscaldante con tensione alternata avente prima e seconda polarità gestite in modo separato, in cui una prima polarità à ̈ gestita da un interruttore elettro-meccanico messo in serie ad un semiconduttore di tipo diodo, mentre la seconda polarità à ̈ gestita da un elemento di interruzione comandato da un circuito elettronico e che prevede eventualmente un semiconduttore di tipo diodo opportunamente polarizzato collegato in serie ad esso, à ̈ in grado di alimentare la coperta termica in tempi rapidi utilizzando un circuito elettronico di comando semplice. The Applicant of the present application has in fact surprisingly found that a method for powering a thermal blanket, in which said blanket comprises a power control unit equipped with a power switch and an operating unit, in which said unit power control unit can be electrically connected on one side to an alternating type of electrical network and on the other to said operating unit which includes a folding blanket and a heating element distributed inside the blanket, a method characterized by the fact to power said heating element with alternating voltage having first and second polarity managed separately, in which a first polarity is managed by an electro-mechanical switch placed in series with a diode-type semiconductor, while the second polarity is managed by an interrupting element controlled by an electronic circuit and possibly providing a semiconductor of the type suitably polarized diode connected in series to it, it is able to supply the thermal blanket quickly using a simple electronic control circuit.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno meglio evidenziati dall’esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will be better highlighted by examining the following detailed description of a preferred but not exclusive embodiment, illustrated by way of non-limiting example, with the support of the attached drawings, in which:
- la Figura 1 à ̈ una vista schematizzata di una prima forma di realizzazione di un’unità operativa e di un’unità di controllo dell’alimentazione di una coperta termica della presente invenzione e del circuito elettrico che collega un’unità all’altra; - Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of an operating unit and of a power control unit of a thermal blanket of the present invention and of the electrical circuit that connects a unit to the other;
- la Figura 2 à ̈ una vista schematizzata di una seconda forma di realizzazione in cui sono state inserite alcune varianti all’unità operativa di Figura 1; - Figure 2 is a schematic view of a second embodiment in which some variants of the operating unit of Figure 1 have been inserted;
- la Figura 3 à ̈ una vista prospettica dettagliata dell’elemento riscaldante contenuto nell’unità operativa mostrata in Figura 1 o Figura 2. - Figure 3 is a detailed perspective view of the heating element contained in the operating unit shown in Figure 1 or Figure 2.
Descrizione dettagliata. Detailed description.
La descrizione dettagliata seguente si riferisce ad una particolare forma di realizzazione di una coperta termica secondo la presente invenzione, senza limitarne il contenuto. Facendo riferimento alla Figura 1 viene descritto un circuito elettrico che collega un’unità di controllo dell’alimentazione 300 ad un’unità operativa 400 di una coperta termica della presente invenzione destinata ad essere alimentata ad una tensione alternata per esempio con frequenza di 50 o 60 Hz. L’unità operativa 400 à ̈ formata da una coltre tessile all’interno della quale à ̈ predisposto un elemento riscaldante 100. Come mostrato in dettaglio in Figura 3, tale elemento riscaldante 100 à ̈ costituito da una fibra tessile di poliestere 105 sulla quale à ̈ avvolto a spirale un primo conduttore 101, ricoperto da un primo isolante elettrotermico 103 realizzato in polietilene sul quale à ̈ avvolto a spirale a sua volta un secondo conduttore 102, ed il tutto à ̈ avvolto da un isolante elettrotermico 104 costituito da PVC. Il primo conduttore 101 ed il secondo conduttore 102 sono elettricamente connessi all’unità di controllo dell’alimentazione 300 ed hanno rispettivi terminali opposti collegati elettricamente tra loro in corrispondenza di un nodo comune 110. The following detailed description refers to a particular embodiment of a thermal blanket according to the present invention, without limiting its content. Referring to Figure 1, an electrical circuit is described which connects a power supply control unit 300 to an operating unit 400 of a thermal blanket of the present invention intended to be powered at an alternating voltage for example with a frequency of 50 or 60 Hz. The operating unit 400 is formed by a textile blanket inside which a heating element 100 is arranged. As shown in detail in Figure 3, this heating element 100 is made up of a fiber polyester textile 105 on which a first conductor 101 is wound in a spiral, covered by a first electrothermal insulator 103 made of polyethylene on which a second conductor 102 is wound in a spiral, and the whole is wrapped in an insulator electrothermal 104 consisting of PVC. The first conductor 101 and the second conductor 102 are electrically connected to the power control unit 300 and have respective opposite terminals electrically connected to each other at a common node 110.
Tale elemento riscaldante 100 à ̈ collegato elettricamente secondo lo schema riportato in Figura 1 ed à ̈ alimentato solo attraverso due poli: un primo polo di alimentazione dell’elemento riscaldante 100 à ̈ collegato ad una delle fasi di alimentazione mentre l’altro polo à ̈ collegato ad un nodo 209 al quale sono collegati tre rami H1, H2 ed H3 del circuito dell’unità di controllo dell’alimentazione 300 alimentati dall’interruttore di alimentazione 301 e che hanno le seguenti funzioni: This heating element 100 is electrically connected according to the diagram shown in Figure 1 and is powered only through two poles: a first power supply pole of the heating element 100 is connected to one of the power phases while the other pole It is connected to a node 209 to which three branches H1, H2 and H3 of the circuit of the power control unit 300 are connected, powered by the power switch 301 and which have the following functions:
a) il ramo H1 fornisce l’alimentazione di semi-onde di polarità negativa e su di esso sono collegati in serie un interruttore elettro-meccanico 202 ed un diodo 201, a) branch H1 supplies the power supply of half-waves of negative polarity and an electro-mechanical switch 202 and a diode 201 are connected in series on it,
b) il ramo H2 fornisce l’alimentazione di semi-onde di polarità positiva attraverso un elemento di interruzione 203 collegato in serie ad un diodo 205, b) branch H2 provides the power supply of half-waves of positive polarity through an interruption element 203 connected in series to a diode 205,
c) il ramo H3 ha la funzione di trasferire ad un circuito elettronico 206 il segnale di posizione ON oppure OFF dell’interruttore elettro-meccanico 202. c) branch H3 has the function of transferring the ON or OFF position signal of the electro-mechanical switch 202 to an electronic circuit 206.
In un primo periodo di tempo predeterminato TPH di funzionamento della coperta termica, ad esempio 30 minuti, durante il quale l’interruttore elettro-meccanico 202 à ̈ in posizione ON, il circuito elettronico 206 mantiene in posizione permanente ON anche l’elemento di interruzione 203. In questo modo vengono fornite entrambe le semionde (positive e negative) all’elemento riscaldante 100, ottenendo quindi la sua massima potenza. In a first predetermined period of time TPH of operation of the thermal blanket, for example 30 minutes, during which the electro-mechanical switch 202 is in the ON position, the electronic circuit 206 keeps the element permanently ON also 203. In this way both half waves (positive and negative) are supplied to the heating element 100, thus obtaining its maximum power.
In questo modo, avendo preso una coperta termica della presente invenzione (con la soglia di temperatura pre-impostata T2 pari a 28°C) e posta a riposo a circa 15 °C ed avendo impostato l’interruttore elettro-meccanico 202 e l’elemento di interruzione 203 nelle condizioni sopra descritte per fornire all’elemento riscaldante 100 la massima potenza tramite la doppia polarità , la coperta termica raggiunge la temperatura desiderata di 30 °C in soli 10 minuti. In this way, having taken a thermal blanket of the present invention (with the pre-set temperature threshold T2 equal to 28 ° C) and placed at rest at about 15 ° C and having set the electro-mechanical switch 202 and the Interruption element 203 in the conditions described above to provide the heating element 100 with maximum power through the double polarity, the thermal blanket reaches the desired temperature of 30 ° C in just 10 minutes.
Una volta terminato tale tempo TPH e con l’interruttore elettro-meccanico 202 sempre in posizione ON, il circuito elettronico 206 provvederà a spegnere l’elemento di interruzione 203, interrompendo la fornitura a doppia polarità all’elemento riscaldante 100 e consentendo la fornitura di una sola polarità , provocando in questo modo il dimezzamento della potenza fornita all’elemento riscaldante 100. Pertanto, finché l’interruttore elettro-meccanico 202 rimane in posizione ON, non sarà possibile abbassare la potenza fornita all’elemento riscaldante 100 al di sotto del 50% del suo valore nominale. Once this TPH time has elapsed and with the electro-mechanical switch 202 always in the ON position, the electronic circuit 206 will switch off the interruption element 203, interrupting the double polarity supply to the heating element 100 and allowing the supply of a single polarity, thus causing the halving of the power supplied to the heating element 100. Therefore, as long as the electro-mechanical switch 202 remains in the ON position, it will not be possible to lower the power supplied to the heating element 100 below 50% of its nominal value.
Viceversa, se l’interruttore elettro-meccanico 202 à ̈ in posizione OFF, la potenza fornita all’elemento riscaldante 100 sarà compresa fra 5 e 50% e sarà possibile, attraverso il pulsante 207, inviare dei segnali al circuito elettronico 206 al fine di attivare l’elemento di interruzione 203 con dei cicli alternati ON-OFF. La variazione della percentuale della potenza fornita all’elemento riscaldante 100 in tale intervallo tra 5 e 50%, dipenderà dalle dimensioni della coperta termica e della sua potenza nominale. Questo tipo di utilizzo della coperta termica della presente invenzione con percentuali di potenza fornita al di sotto del 50% à ̈ particolarmente vantaggioso quando l’utente intende posizionare il comando su una delle posizioni previste per un uso continuo, ad esempio per l’uso notturno. Conversely, if the electro-mechanical switch 202 is in the OFF position, the power supplied to the heating element 100 will be between 5 and 50% and it will be possible, through the button 207, to send signals to the electronic circuit 206 at the to activate the interruption element 203 with alternating ON-OFF cycles. The variation of the percentage of the power supplied to the heating element 100 in this interval between 5 and 50%, will depend on the dimensions of the thermal blanket and its nominal power. This type of use of the thermal blanket of the present invention with percentages of power supplied below 50% is particularly advantageous when the user intends to position the control on one of the positions provided for continuous use, for example for the night use.
In Figura 1 à ̈ anche mostrato un sensore di temperatura 208 di tipo NTC inserito nell’unità di controllo dell’alimentazione 300 che misura la temperatura T1all’interno dell’involucro dell’unità di controllo 300 stessa. Pre-impostando un valore di soglia di temperatura T2 all’interno dell’unità di controllo dell’alimentazione 300, per esempio di 28°C, misurata nel momento in cui l’interruttore di alimentazione 301 viene selezionato in posizione ON, à ̈ possibile confrontare il valore rilevato della temperatura T1 con tale valore di soglia della temperatura T2. Se T1 à ̈ maggiore di T2, ovvero se viene superata tale soglia, e contemporaneamente l’interruttore elettro-meccanico 202 à ̈ in posizione ON, il circuito elettronico 206 non attiverà l’elemento interruzione 203 evitando in questo modo di fornire alla coperta la polarità positiva e quindi di aumentare la potenza della coperta termica al suo valore massimo. Un vantaggio che l’inventore ha sorprendentemente scoperto à ̈ che in questo modo si possono evitare situazioni di surriscaldamento pericoloso della superficie della coperta termica, dovute ad un uso improprio, ma ragionevolmente prevedibile, della coperta termica della presente invenzione da parte di un utente che disattiva e riattiva erroneamente la funzione di massima potenza (cioà ̈ seleziona l’interruttore elettro-meccanico 202 in posizione ON) quando la coperta termica à ̈ già calda, o in altra situazione equivalente essendo l’interruttore elettro-meccanico 202 già in posizione ON, disattiva e riattiva in un tempo breve l’interruttore di alimentazione 301. Figure 1 also shows an NTC type temperature sensor 208 inserted in the power control unit 300 which measures the temperature T1 inside the enclosure of the control unit 300 itself. By pre-setting a temperature threshold value T2 inside the power control unit 300, for example of 28 ° C, measured when the power switch 301 is selected in the ON position , It is possible to compare the measured value of the temperature T1 with this threshold value of the temperature T2. If T1 is greater than T2, or if this threshold is exceeded, and at the same time the electro-mechanical switch 202 is in the ON position, the electronic circuit 206 will not activate the interruption element 203 thus avoiding supplying the blanket the positive polarity and then increase the power of the thermal blanket to its maximum value. An advantage that the inventor has surprisingly discovered is that in this way situations of dangerous overheating of the surface of the thermal blanket can be avoided, due to an improper, but reasonably foreseeable, use of the thermal blanket of the present invention by a user. which mistakenly deactivates and reactivates the maximum power function (i.e. it selects the electro-mechanical switch 202 in the ON position) when the thermal blanket is already hot, or in another equivalent situation since the electro-mechanical switch 202 is already in the ON position, turns the power switch 301 off and on again in a short time.
Un’ulteriore funzione della misura della temperatura T1, rilevata dal sensore 208, à ̈ quella di poter modificare il tempo TPH per l’alimentazione della semionda positiva all’elemento di interruzione 203. A further function of the T1 temperature measurement, detected by sensor 208, is that of being able to modify the time TPH for the supply of the positive half-wave to the interruption element 203.
Ad esempio, se viene pre-impostato un valore di soglia di temperatura T2, per esempio di 28 °C, e se la temperatura misurata T1 all’interno dell’involucro, nel momento in cui vengono accesi l’interruttore di alimentazione 301 e l’interruttore elettro-meccanico 202, sarà inferiore a 15 °C, l’alimentazione della polarità del secondo ramo di circuito H2 potrà avere una durata di tempo TPH di 45 minuti; se tale temperatura T1 sarà compresa fra 16 °C e 20 °C tale durata potrà essere di 30 minuti; se T1 sarà compresa fra 21 °C e 25 °C tale durata potrà essere di 20 minuti; se T1 sarà compresa fra 26 °C e 28 °C tale durata potrà essere di 10 minuti; ed, infine, se T1 sarà superiore a 28° C tale durata potrà essere di zero minuti. For example, if a T2 temperature threshold value is pre-set, for example 28 ° C, and if the measured temperature T1 inside the enclosure, when the power switch is turned on 301 and the electro-mechanical switch 202, will be lower than 15 ° C, the polarity power supply of the second branch of circuit H2 may have a TPH time duration of 45 minutes; if this temperature T1 will be between 16 ° C and 20 ° C this duration could be 30 minutes; if T1 is between 21 ° C and 25 ° C this duration could be 20 minutes; if T1 is between 26 ° C and 28 ° C this duration could be 10 minutes; and, finally, if T1 is higher than 28 ° C, this duration could be zero minutes.
Ovviamente sia le scale dei tempi sia i valori della temperatura di riferimento iniziale saranno modificabili a piacimento secondo esigenze specifiche legate al tipo di coperta termica e/o dimensioni della sua unità di controllo della potenza. Obviously both the time scales and the values of the initial reference temperature can be modified at will according to specific needs related to the type of thermal blanket and / or dimensions of its power control unit.
In Figura 1 sono mostrati anche un fusibile di corrente 204 posizionato nell’unità di controllo dell’alimentazione 300 ed un fusibile di corrente 204bis posizionato nell’unità operativa 400, disposti in serie all’alimentazione dell’elemento riscaldante 100, che controllano eventuali anomalie legate a sovracorrenti causate, ad esempio, da surriscaldamento del primo isolante elettrotermico 103 a causa di usi impropri od a causa di un invecchiamento della coltre che può causare una migrazione dell’elemento riscaldante all’interno di detta coltre, arrivando così a superare il suo punto di fusione o di rammollimento e creando in questo modo una serie di corto-circuiti tra i due conduttori 101 e 102. Figure 1 also shows a current fuse 204 positioned in the power supply control unit 300 and a current fuse 204bis positioned in the operating unit 400, arranged in series with the power supply of the heating element 100 , which control any anomalies related to overcurrents caused, for example, by overheating of the first electrothermal insulator 103 due to improper use or due to an aging of the blanket which can cause a migration of the heating element inside said blanket , thus reaching its melting or softening point and thus creating a series of short-circuits between the two conductors 101 and 102.
Nella Figura 1, quando l’utente seleziona l’interruttore elettro-meccanico 202 in posizione OFF per un utilizzo continuo/notturno della coperta termica della presente invenzione, il circuito elettronico 206 provvederà a spegnere l’elemento di interruzione 203 dopo un tempo TASO predeterminato di funzionamento della coperta, fissato ad esempio a 6 ore. Terminato tale periodo di tempo TASO, la coperta termica smetterà quindi di funzionare, per motivi di sicurezza e di risparmio energetico. Il periodo di conteggio del tempo TASO potrà essere programmato nel circuito 206 con due soluzioni differenti: a) il tempo TASO inizia il conteggio quando l'unità di controllo dell’alimentazione 300 viene accesa tramite l'interruttore di alimentazione 301; o b) il tempo TASO inizia il conteggio da quando l'interruttore elettro-meccanico 202 viene spento dall’utente, e quindi inizia il periodo di utilizzo per uso continuo o notturno. Con la soluzione sopra descritta, il timer TASO quindi provvede a spegnere la coperta solo se l’interruttore elettromeccanico 202 à ̈ in posizione OFF. In Figure 1, when the user selects the electro-mechanical switch 202 in the OFF position for continuous / night use of the thermal blanket of the present invention, the electronic circuit 206 will switch off the interruption element 203 after a predetermined operating time TASO of the blanket, set for example at 6 hours. At the end of this TASO time period, the thermal blanket will then stop working, for safety and energy saving reasons. The counting period of the TASO time can be programmed in the circuit 206 with two different solutions: a) the TASO time starts counting when the power control unit 300 is turned on by the power switch 301; or b) the TASO time starts counting from when the electro-mechanical switch 202 is turned off by the user, and then the period of use for continuous or night use begins. With the solution described above, the TASO timer therefore switches off the blanket only if the electromechanical switch 202 is in the OFF position.
Lo schema in Figura 2 à ̈ identico a quello di Figura 1 tranne che per la presenza degli ulteriori elementi di interruzione 302 e 303, alternativi uno rispetto all’altro, per poter spegnere automaticamente la coperta termica della presente invenzione, in alternativa alla forma di realizzazione descritta sopra con riferimento alla Figura 1. In tale schema di Figura 2, il tempo TASO inizierà il suo conteggio quando l'unità di comando 300 viene accesa attraverso l'interruttore di alimentazione 301. Lo schema di Figura 2 mostra due forme di realizzazione distinte di gestione del tempo TASO, a seconda che si usi l’elemento di interruzione 302 o l’elemento di interruzione 303 in combinazione con l’elemento di interruzione 203. The diagram in Figure 2 is identical to that of Figure 1 except for the presence of the additional interruption elements 302 and 303, alternative to each other, in order to automatically switch off the thermal blanket of the present invention, as an alternative to the form embodiment described above with reference to Figure 1. In this diagram of Figure 2, the time TASO will start counting when the control unit 300 is turned on through the power switch 301. The diagram of Figure 2 shows two forms of creation of separate TASO time management, depending on whether the interruption element 302 or the interruption element 303 is used in combination with the interruption element 203.
Infatti, in una prima forma di realizzazione, la Figura 2 mostra un elemento di interruzione 302 di tipo bi-polare, come ad esempio un TRIAC od un relà ̈, comandato dal circuito elettronico 206. Il tempo TASO viene gestito quindi dal circuito elettronico 206 spegnendo tale elemento di interruzione 302; la coperta si spegne completamente, indipendentemente dalla posizione ON od OFF su cui à ̈ selezionato l’interruttore elettro-meccanico 202. In fact, in a first embodiment, Figure 2 shows an interruption element 302 of the bi-polar type, such as for example a TRIAC or a relay, controlled by the electronic circuit 206. The time TASO is therefore managed by the electronic circuit 206 switching off this interruption element 302; the blanket switches off completely, regardless of the ON or OFF position in which the electro-mechanical switch 202 is selected.
In una seconda forma di realizzazione, la Figura 2 mostra un altro elemento di interruzione 303 a cui à ̈ collegato in serie un diodo 201. L’elemento di interruzione 303 provvede ad aprire il circuito di alimentazione del ramo H1 (semi-onde negative). Trascorso il periodo di tempo TASO, il circuito di controllo 206 spegne contemporaneamente sia l’elemento di interruzione 303 che l’elemento di interruzione 203 e quindi la coperta si spegne completamente, indipendentemente dalla posizione ON od OFF su cui à ̈ selezionato l’interruttore elettro-meccanico 202. In a second embodiment, Figure 2 shows another interruption element 303 to which a diode 201 is connected in series. The interruption element 303 opens the supply circuit of branch H1 (negative half-waves ). After the TASO time period has elapsed, the control circuit 206 switches off both the interruption element 303 and the interruption element 203 at the same time and therefore the blanket switches off completely, regardless of the ON or OFF position on which the switch is selected. € ™ electro-mechanical switch 202.
In qualsiasi forma di realizzazione, tale tempo TASO può essere un solo periodo predeterminato (ad esempio di 6 o di 9 ore) oppure, tramite altri mezzi non mostrati nell’unità di controllo dell’alimentazione 300, sarà possibile impostare diversi tempi TASO nel circuito di controllo 206 (ad esempio 3, 6, 9 ore). In tutti i casi lo spegnimento della coperta termica avviene quando termina il tempo TASO e tale spegnimento della coperta à ̈ garantito dallo spegnimento contemporaneo che il circuito di comando 206 effettua sugli elementi di interruzione 203 e 303. In any embodiment, this TASO time can be a single predetermined period (for example of 6 or 9 hours) or, by other means not shown in the power control unit 300, it will be possible to set different TASO times in the control circuit 206 (for example 3, 6, 9 hours). In all cases, the thermal blanket switches off when the TASO time ends and this blanket switch-off is guaranteed by the simultaneous switch-off that the control circuit 206 carries out on the interruption elements 203 and 303.
Naturalmente, alle persone esperte nel ramo saranno evidenti molte modifiche e varianti delle forme di realizzazione preferite descritte, rimanendo ancora all'interno dell'ambito dell'invenzione. Of course, many modifications and variations of the described preferred embodiments will be apparent to those skilled in the art, still remaining within the scope of the invention.
Pertanto, la presente invenzione non à ̈ limitata alle forme preferite di realizzazione descritte, illustrate solo a scopo esemplificativo e non limitativo, ma à ̈ definita dalle rivendicazioni che seguono. Therefore, the present invention is not limited to the preferred embodiments described, illustrated only by way of non-limiting example, but is defined by the following claims.
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