JP2014512676A - ペルチエ素子、並びにペルチエ素子及び安全装置を備えた小型電気器具を検査する方法 - Google Patents

Abstract

−ペルチエ素子に電圧を印加する段階と、
−規定時間の終了時に電圧をオフにする段階と、
−ペルチエ素子における電圧を測定する段階と、
−測定された電圧を基準値と比較する段階と、
を含む、ペルチエ素子を検査する方法について記載する。
更に、ペルチエ素子を備えた小型電気器具（例えば、電気かみそり）について記載し、この小型電気器具は、ペルチエ素子の誤動作がユーザーに危険をもたらすことがないようにする安全装置を有する。

Description

本発明は、ペルチエ素子、並びにペルチエ素子及び安全装置を備えた電気かみそりなどの小型電気器具を検査する方法に関する。

国際公開第２０１０／００３６０３ Ａ１号は、剃毛中にユーザーの皮膚を冷却するためのペルチエ素子を有するかみそりを開示する。ペルチエ素子を有する場合、素子が機械的又は熱的効果により破壊され得るという危険が存在する。例えば、素子は落下すると破断することがあり、又は電気的接続は過熱によって損傷することがある。その結果、素子の内部抵抗及び冷却性能が変化する。これにより、実際には冷却されるべき素子の側面が非常に熱くなってユーザーがやけどすることもあるように、素子がもはや冷却できずにむしろ加熱するという状況になり得る。

国際公開第２０１０／００３６０３ Ａ１号

ユーザーがペルチエ素子のすべての誤動作から保護されることを前提として、ペルチエ素子、並びにペルチエ素子を備えた小型電気器具を検査するための簡単かつ確実な方法を指定することが、本特許出願の目的である。

本目的は、ペルチエ素子を検査するために以下の段階を行う方法によって達成される。初めに、ペルチエ素子に一定時間電圧を印加する。この時間の終了時に、ペルチエ素子における電圧をオフにし、その後、ペルチエ素子における電圧を測定し、基準値と比較する。

この方法は、加熱又は冷却素子及び熱電発電機の両方として機能するペルチエ素子の性質を使用する。電圧の印加により、電流が生じて一定時間ペルチエ素子を貫流し、それにより、ペルチエ素子が損傷していなければ、ペルチエ素子の冷側面とペルチエ素子の温側面との間で温度差が必ず生じる。したがって、電圧をオフにした後、この温度差に相当する熱電圧（thermoelectric voltage）をペルチエ素子において測定できるであろう。ただし、ペルチエ素子が損傷している場合、温度差が生じないか、又は小さな温度差しか生じず、したがって熱電圧を測定できない（又は比較的小さな熱電圧しか測定できない）。それゆえに、測定された熱電圧が少なくとも１つの基準値と比較され、比較によりペルチエ素子に欠陥があることが判明した場合、すなわち、測定された熱電圧が基準値により定義される許容範囲から外れる場合、必要に応じて機能が作動され、例えば、表示機器が起動されるか、又は制御信号が生成される。

この方法は、小型電気器具、例えば電気かみそりに組み込まれたペルチエ素子を検査することを意図する。小型電気器具は、ペルチエ素子の誤動作がユーザーに危険になり得ないようにする安全装置を有する。安全装置は、上記の方法の段階を実行するのに好適であり、安全回路（例えば、マイクロコントローラ）と、安全回路により制御可能なスイッチと、を含む。安全回路は、ペルチエ素子の熱電圧を測定するための装置に接続されており、測定された電圧を少なくとも１つの基準値と比較するための装置を有する。制御可能なスイッチは、ペルチエ素子及び電源装置に直列に接続されている。更に、安全装置は、ペルチエ素子に欠陥がある場合に安全回路により起動される少なくとも１つの表示機器を有していてもよい。モーター用の制御回路を有するモーター駆動式小型電気器具の場合、ペルチエ素子に欠陥がある場合に小型電気器具のモーターに電源が入らないようにするために、安全回路が制御回路に接続されていてもよい。このようにして、ユーザーが欠陥のある小型電気器具を使用しないようにすることができる。安全回路及び制御回路は、単一のマイクロコントローラに実装されてもよい。

安全装置は、ユーザーが小型電気器具の電源を入れると有利にも常に起動され、続いて有利にもコンマ何秒しかかからずにペルチエ素子の検査を実行する。安全装置が小型電気器具の制御回路に接続されており、安全装置がペルチエ素子は正常な状態であることを確証されると、安全装置は、対応する信号を制御回路に出力し、その直後にユーザーには実際に認識できない遅れで小型電気器具の電源を入れる。当然のことながら、ペルチエ素子の検査は一定の時間間隔で繰り返されてもよい。

有利なことに、安全装置は、ペルチエ素子の温側面の温度又はペルチエ素子の温側面の周囲における温度を測定する、安全回路に接続された、温度センサも有することができる。ペルチエ素子における熱電圧の測定により、安全回路は、温度センサが測定した温度を考慮に入れた上で、ペルチエ素子の冷側面の温度を決定することができる。剃毛中にペルチエ素子がユーザーの皮膚を冷却する必要がある電気かみそりの場合、冷側面は、ユーザーの皮膚に接触し得るペルチエ素子の側面である。冷側面の温度が第１及び第２極限値により定義される一定の温度範囲に入らない場合、安全回路は、警報装置を作動させ、及び／又はかみそりの駆動装置に電源が入らないようにすることもできる。

本発明は小型電気器具の代表的な実施形態によって説明され、その安全装置は本発明による方法に従って動作する。
安全回路を備えた回路装置を示す。 ワークフロー図を示す。

図１に示される回路装置は、制御可能なスイッチＴ、例えばトランジスタに接続された安全回路、例えばマイクロコントローラμＣを有する。制御可能なスイッチＴは、ペルチエ素子Ｐに直列に接続されている。ペルチエ素子Ｐにおける電圧Ｖ_Ｐを測定するための装置は、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣを有し、その入力はペルチエ素子Ｐと並列に接続されており、その出力はマイクロコントローラμＣに接続されている。

マイクロコントローラμＣは、ペルチエ素子Ｐの検査用に設計されている。このため、制御可能なスイッチＴを作動させるための既知の装置、基準電圧Ｖ_Ｒを発生させるための装置、及びアナログ／デジタル変換器ＡＤＣにより供給される電圧Ｖ_Ｐを基準電圧Ｖ_Ｒと比較するための装置を含む。更に、図２に概略的に示される方法の段階を制御するワークフロー制御装置が、マイクロコントローラμＣに実装される。

この回路装置は、ペルチエ素子を備えた小型電気器具、有利には電気かみそり用に意図されており、その温側面として知られるものは、放熱器に熱的に接続されており、その冷側面として知られるものは、剃毛中にユーザーの皮膚を冷却できるようにかみそりに配置される。さもなければ、かみそりは、かみそりの機能、例えばそのモーターを制御できる既知の制御回路を含む。制御回路は、マイクロコントローラμＣ内に、又はそれとは別個に実装されてもよい。

別の実施形態（図には示されていない）では、安全装置は、ペルチエ素子Ｐの温側面に熱的に接触し、安全回路と電気的に接続されている、更に別の温度センサも含む。安全回路、例えばマイクロコントローラは、ペルチエ素子の冷側面の温度を決定する装置を含み、装置は、ペルチエ素子の温側面の温度（温度センサにより供給される）及びペルチエ素子における電圧（アナログ／デジタル変換器ＡＤＣにより供給される）からペルチエ素子の冷側面の温度を決定する。ワークフロー制御装置は、ペルチエ素子Ｐの冷側面が、マイクロコントローラに保存された温度範囲内で、ユーザーが快適に感じる、例えば１０℃〜２０℃の範囲の、温度になるように設計される。この目的のため、制御可能なスイッチＴは、それに対応して安全回路により作動される。更なる実施形態では、ワークフロー制御装置は、ペルチエ素子の冷側面が過度な高温を帯びることがないように設計され、つまり、必要に応じて該ワークフロー制御装置が制御可能なスイッチＴを用いて適時にペルチエ素子Ｐへの電流供給を遮断する。

ペルチエ素子を検査する方法の段階を図２に示す。初めに、ペルチエ素子が損傷していなければ、その温側面と冷側面との間に温度差が生じるように、制御可能なスイッチＴでペルチエ素子Ｐをオンにする。短時間（例えば、約２ミリ秒）の後、ペルチエ素子はオフになり、直後にペルチエ素子における電圧Ｖ_Ｐを測定し、マイクロコントローラμＣによって基準電圧Ｖ_Ｒと比較する。電圧Ｖ_Ｐが基準電圧Ｖ_Ｒより高い場合、ペルチエ素子は正常な状態であり、電圧Ｖ_Ｐが基準電圧Ｖ_Ｒより低い場合、ペルチエ素子には欠陥がある。更なる段階（図２には示されていない）では、欠陥があるペルチエ素子と極性反転とを区別することができる。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ミリメートル」として開示される寸法は、「約４０ミリメートル」を意味するものである。

Claims (8)

1. ペルチエ素子を検査する方法であって、
   −前記ペルチエ素子に電圧（Ｖ）を印加する段階と、
   −規定時間の終了時に前記電圧（Ｖ）をオフにする段階と、
   −前記ペルチエ素子における電圧（Ｖ_Ｐ）を測定する段階と、および、
   −測定された前記電圧（Ｖ_Ｐ）を基準値（Ｖ_Ｒ）と比較する段階と、
   を特徴とする方法。
2. 前記ペルチエ素子における前記電圧（Ｖ_Ｐ）の大きさが前記基準値（Ｖ_Ｒ）と比較されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記比較により、測定された前記電圧（Ｖ_Ｐ）が前記基準値により定義される許容範囲から外れていることが判明したとき、表示機器が起動されるか、又は制御信号が生成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. ペルチエ素子を備えた小型電気器具、例えば電気かみそりであって、その冷側面がユーザーに接触可能であり、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法の段階を実行するのに好適な安全装置を特徴とする、小型電気器具。
5. 前記安全装置が、マイクロコントローラ（μＣ）などの安全回路と、前記安全回路に接続された、前記ペルチエ素子（Ｐ）における前記電圧（Ｖ_Ｐ）を測定する装置と、前記ペルチエ素子（Ｐ）に直列に接続され、前記安全回路により制御され得る、制御可能なスイッチ（Ｔ）と、を有することを特徴とする、請求項４に記載の小型電気器具。
6. 前記安全回路（μＣ）により制御され得る表示機器を有することを特徴とする、請求項５に記載の小型電気器具。
7. 前記安全装置が温度センサを有することを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の小型電気器具。
8. 前記ペルチエ素子の前記冷側面の温度が第１極限値より高いか、又は第２極限値より低いとき、前記安全装置が、前記小型電気器具の電源を切る、及び／又は警報装置を作動させることを特徴とする、請求項７に記載の小型電気器具。

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