NO152720B - Elektrisk varmeinnretning - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en elektrisk varmeinnretning for senger, særlig vannsenger, kuvøser og andre lignende anvendel-

ser hvor det stilles høye krav til nøyaktigheten i temperatur og til sikkerheten. Slike varmeinnretninger omfatter et fortrinnsvis flatt varme-element og en koblings- og regulerings-

enhet anbragt i noen avstand fra varme-elementet, og med en kapillarrør-termostat hvis føle-element avføler temperaturen i det område som skal oppvarmes. Koblings- og regulerings-

enheten er forbundet med varme-elementet gjennom elektriske ledninger.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i tilknytning

til anvendelse ved vannsenger, idet foreliggende varmeinnretning primært er utviklet med sikte på de spesielle forhold som opp-

trer ved vannsenger. Imidlertid er det klart at oppfinnelsen også med fordel kan tilpasses andre og lignende anvendelser,

f.eks. kuvøser for spedbarn, væskebad og/eller myke evt. stive varmeplater som krever en nøyaktig temperaturregulering.

Varmeinnretningen med tilhørende temperaturregulering er

av vesentlig betydning for at en vannseng skal være bruksmessig og sikkerhetsmessig tilfredsstillende. Et viktig forhold i denne forbindelse er at for brukeren av en vannseng vil krop-

pen stort sett ha en meget nær varmeoverførende kontakt med vannet i sengen, som kan inneholde opp til 800 1 vann. For de fleste mennesker er den ideelle hudtemperatur ca. 32°C. Det er ved denne temperatur at kroppens varmeforhold er best i balanse med omgivelsene, og målinger både på nyfødte barn og på voksne viser at såvel pustefrekvens som pustedybde er lavest ved denne temperatur, dvs. at stoffskiftet er lavest og den beste hvile blir oppnådd. For nyfødte kan det være direkte livstruende dersom hudtemperaturen synker bare 2°C selv om den indre kroppstemperatur forøvrig er normal. Forsøk har også vist at bare en økning eller senkning på 1° C i temperatur,

tydelig kan føles og virker inn på den komfort som brukeren av en vannseng opplever.

Det er således helt avgjørende for brukbarheten av vannsenger, kuvøser o.l. at temperaturreguleringen skjer med stor nøyaktighet og med minst mulige temperatursvingninger (forskjell mellom inn- og utkobling av termostaten).

Kjente elektriske varmeinnretninger for vannsenger har som nevnt en flat konstruksjon med en varmeflate som f.eks.

kan ha en størrelse på 1:00 x 20 cm og en tykkelse på ca. 0,5 cm. Strømtilførselen skjer gjennom en gummikabel som kan være vul-kanisert til varmeelementet slik at konstruksjonen blir vanntett. Selve varmeelementet anbringes under en sikkerhets-

duk som på sin side ligger under selve den vannpose som inne-holder vannet i vannsengen. Vannet blir således oppvarmet gjennom to lag av duk, vanligvis plastfolie.

En termostat for temperaturregulering er vanligvis montert på yttersiden av vannsengen. Termostaten kan være regulerbar i temperaturområdet fra 20 til 36°C og kan f.eks. være av typen kapillarrørtermostat. Temperaturens føler må plasseres under vannposen og sikkerhetsduken for å avføle vannets temperatur mest mulig korrekt. Fra føleelementet blir så kapillar-røret ført åpent frem til selve termostaten i reguleringsboksen på yttersiden av sengen, for å muliggjøre bekvem betjening av brytere, reguleringsknapper, etc. Den elektriske kabel fra varmeelementet er enten fast tilkoblet eller ved hjelp av en løs plugg tilkoblet reguleringsboksen og termostaten. Fra reguleringsboksen går det så en nettledning med plugg til en stikk-kontakt. I tillegg til reguleringsknapp kan reguleringsboksen også være forsynt med en glimlampe som viser om varmeelementet er innkoblet eller ikke.

Den kjente teknikk kan ansees representert ved U.S.-patentene 4.233.492 og 4.352.976. Ingen av disse er imidlertid basert på bruk av en kapillarrørtermostat. Det førstnevnte av disse patentskrifter har primært til hensikt å sikre mot overopphetning. Hverken separat eller sett i kombinasjon kan disse patentskrifter ansees å inneholde noe av betydning vedrørende de spesielle problemer som foreliggende oppfinnelse beskjeftiger seg med, og som ytterligere skal forklares i det følgende.

Vanlige kapillarrørtermostater har en koblingsdifferanse

(temperaturforskjell mellom inn- og utkobling av termostaten)

som ikke ligger under 1 - 2°C. Under praktiske forhold i forbindelse med en vannseng vil som regel temperaturdifferensialet ligge på minst 2°C, hvilket kan skyldes variasjoner i de enkelte termostater samt plasseringen av termostatens temperaturføle-

element i forhold til selve varmeelementet og sengens vannmadrass. Dette kan bl.a. ha sammenheng med at brukeren ikke har plassert disse deler av den elektriske varmeinnretning på riktig måte slik som f.eks. foreskrevet i en bruksanvisning. Det er imidlertid åpenbart at nøyaktigheten av termostatens temperaturregulering avhenger av hvordan varmeelementet og tem-peraturføleren plasseres i forhold til hverandre.

Det er således et vesentlig problem i forbindelse med vannsenger, kuvøser o.l., at den koblingsdifferanse som er oppnåelig ved hjelp av kapillarrørtermostater og andre kjente termostat-typer, ikke er tilfredsstillende. Dette har ført til at det for bruk til sengevarmere er utviklet elektroniske termostater med en oppgitt koblingsdifferanse på 0,3°C. Slike elektroniske termostater er imidlertid mer kompliserte og har langt større mulighet for feil enn hva som er tilfelle med f.eks. de kjente kapillarrørtermostater. Ved anvendelse av sengevarmer på syke-hus er det ofte at elektroniske termostater ikke kan brukes på grunn av elektriske forstyrrelser på bl.a. elektronisk over-våkningsutstyr. Dessuten er de elektroniske termostater be-tydelig mer kostbare slik at bruken av disse er mer eller mindre utelukket også av denne grunn. Et annet forhold av viktighet er at det her dreier seg om elektriske installa-sjoner og materiell som må tilfredsstille de offentlige for-skrifter som godkjennelsesmyndigheter i de forskjellige land legger til grunn ved kontroll av slikt materiell.

Foreliggende oppfinnelse har til formål å tilveiebringe en elektrisk varmeinnretning av den innledningsvis angitte art, som eliminerer de mangler og ulemper som finnes ved kjente konstruksjoner av slike varmeinnretninger, samtidig som det blir mulig å senke produksjonsomkostningene og oppnå bedre kvalitet, inkludert høyere nøyaktighet i temperaturreguleringen og bedre elektrisk sikkerhet.

Dette blir i en elektrisk varmeinnretning som innledningsvis angitt, ved hjelp av oppfinnelsen oppnådd i første rekke ved at det mellom varme-elementet og koblings-/reguleringsenheten er anordnet et hult, sammenhengende og noe bøyelig slangestykke som er fast montert til koblings-/reguleringsenheten samt danner et sammenhengende hulrom forbundet med det indre av koblings-/reguleringsenheten, og som foruten å oppta de elektriske ledninger også gir plass for andre komponenter i innretningen, særlig kapillarrøret og føle-elementet for termostaten.

Med denne løsning blir det oppnådd en elektrisk varme-innretninq med alle nødvendige deler og komponenter som ut-gjør en hensiktsmessig samlet enhet, men allikevel utformet slik at brukerne har en viss fleksibilitet med hensyn til plasseringen av selve varmeelementet på den ene side og reguleringsboksen på den annen side, uten at den nødvendige forbindelse mellom disse medfører praktiske problemer eller ubehag. Det er en vesentlig fordel at termostatens føle-element får en veldefinert plassering i forhold til varme-elementet, for det første slik at føle-elementet vil avføle temperaturen på et riktig sted med sikte på nøyaktig regulering, og for det annet slik at føleelementet ikke utilsiktet eller feilaktig kommer til å bli liggende mer eller mindre utenfor det område som skal oppvarmes av varmeelementet. Dette siste kunne medføre risiko for overopphetning og eventuelt skader. Ved anvendelse av vannsenger blir termostat-føleren plassert slik at den avføler vannets temperatur, samtidig som den har en kontrollert varmepåvirkning fra selve varme-elementet, og eventuelt fra et akselerasjonselement nærmere beskrevet senere. Dette medfører at termostatens koblingsdifferensial blir scmønsket.

Ikke minst innebærer den her angitte løsning samtidig på fordelaktig måte en mekanisk beskyttelse og en ytre elektrisk isolasjon av innvendige ledninger og komponenter.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, som delvis forenklet og skjematisk viser en elektrisk varmeinnretning ifølge oppfinnelsen.

Hoveddelene i den viste varmeinnretning er selve varme-elementet 1, en koblings- og reguleringsboks 2 og et slangestykke 3 som tjener til den mekaniske og elektriske forbindelse mellom varmeelementet 1 og boksen 2. For den mekaniske forankring av slangestykket til henholdsvis varmeelementet og reguleringsboksen, er det vist skrueklammere 5 og 4 som f.eks. kan ha likhet med kjente strekkavlastningsorganer. For å gi en vanntett konstruksjon kan selve varmeelementet 1 være om-gitt av en plastkappe bestående f.eks. av bøyelig plastfolie 18 som ved et munningsparti er varmeforseglet til slangestykket 3 som antydet ved 19, eller plastfolien over varmeelement kan ha en tett kanal som omslutter plastslangen så langt at den rekker utenfor sengekanten.

Det mellomliggende slangestykke er så langt at varmeplaten med føler kan plasseres på best egnet sted under vannmadrassen og regulatoren med termostat på et hensiktsmessig sted på sengens ytterside. Vanlig lengde er ca. 1-1,2 meter.

For at man ikke skal kunne kjenne varmeelementet og slangen gjennom vannmadrassen, f.eks. når man sitter i sengen, har det en diameter på ikke mere enn 12-15 mm og er laget av et mykt materiale som ved press fra vannmadrass kan bli noe flat-klemt.

For elektrisk strømtilførsel til varmeelementet 1 er det anordnet ledninger 6 og 7 som forløper gjennom slangestykket 3 og som rent skjematisk er vist ført gjennom boksen 2 til ytre tilførselsledninger 6a og 7a, som f.eks. kan ende i en plugg for tilknytning til en stikkontakt.

Konstruksjonen av varmeelementet 1 kan være basert på kjente utførelser, og en konstruksjonsmåte omfatter to metall-plater med spor for to elektriske rørelementer omviklet f.eks. med teflonfolie. Platene er falset sammen efter langsidene og på kortsidene er det montert to deksler av isolasjonsmateriale sammenskrudd med platene. I den ene ende er rørelementene sammenkoblet gjennom en smeltesikring. I den annen ende er som ovenfor antydet, elementene forbundet med et strømfor-syningsnett gjennom en termostat som skjematisk er vist i boksen 2 og som skal forklares nærmere i det følgende.

Termostatanordningen omfatter i dette utførelseseksempel en kapillarrørtermostat med et føleelement 9, kapillarrør 10 og en belg 8 som påvirker et bryterogan 11. Termostatens bryterorgan ligger således i serie med varmeelementet i strøm-tilførselskretsen 6a, 7a, 6, 7. Føleelementet 9 er ført inn i hulrommet i slangestykket 3 til et punkt i avpasset avstand fra varmeelementet 1, idet kapillarrøret 10 sammen med elektriske ledninger er ført inn i boksen 2, hvor kapillarrøret 10 er vist skjematisk ført frem til belgen 8. Om nødvendig kan det brukes en eller annen form for festemiddel til å forankre føleelementet 9 på det ønskede sted i slangestykket 3.

Det er også mulig å anbringe andre komponenter i slange-stykkets hulrom. Som eksempel er det antydet en komponent 12 som kan være en diode som på vanlig måte kan være anordnet for å regulere varmeeffekten, f.eks. ved innregulering til henholdsvis full og halv effekt. En slik diode 12 vil utvikle varme og anbringelse av denne i reguleringsboksen 2 kan være problematisk. Ved plassering av dioden 12 inne i slangestykket 3 er det mulig å oppnå en kjølevirkning som følge av det tilstøtende vann i vannsengen. Også andre komponenter kan tenkes å inngå i de elektriske kretser for en slik varmeinnretning, med tilsvarende uønsket varmeeffekt som kan elimineres ved plassering av vedkommende komponenter i slangestykket 3 på tilsvarende måte som forklart vedrørende dioden 12.

Ved den viste konstruksjon vil plastslangen 3 holde sammen varmeelementet 1 og reguleringsboksen 2 slik at det fremkommer

en sammenhengende mekanisk enhet hvor det mellomliggende hulrom i slangestykket på fordelaktig måte utnyttes til å oppta vesent-lige deler og komponenter i den samlede elektriske varmeinnretning. Når slangen består av plastmateriale, vil den tjene som en ytre isolasjon for de elektriske ledninger og komponenter slik at hele konstruksjonen blir dobbeltisolert. Slangestykket gir også en meget viktig mekanisk beskyttelse for såvel føle-element 9 som kapillarrør 10. Dette er komponenter som vanligvis er følsomme for mekanisk beskadigelse.

En ytterligere betydningsfull komponent i tillegg til de som er nevnt ovenfor, er et akselerasjonselement 14. Slike akselerasjonselementer er tidligere i og for seg kjent for

eksempel i termostatstyrte varmeovner for romoppvarmning.

I forbindelse med den her viste elektriske varmeinnretning kan koblingsdifferensialet for den anvendte kapillarrørtermostat, forbedres ved å montere akselerasjonselementet 14 på føle-elementet 9. Dette er ikke mulig uten at føleren for termostaten sammen med ledningen til akselerasjonselementet er beskyttet av en utvendig plastslange.

Nøyaktigheten og levetiden av et termostatsystem er nær knyttet til den betingelse at akselerasjonselementets tempera-turpåvirkning på føleelementet, er nøye tilpasset termostatens koblingsdifferensial. Dette henger sammen med at en termostats levetid ofte er angitt i antall koblinger. Det er derfor viktig at koblingsfrekvensen ikke er for rask. Man får da en nøyak-tig temperaturregulering, men redusert levetid mens for lav koblingsfrekvens gir store koblingsdifferanser, men lengere levetid. Dessuten vil en termostat når den blir slitt, få større koblingsdifferanse. Vanligvis blir akselerasjonselementet tilpasset eksperimentelt for hver enkelt termostattype som pro-duseres, og tilpasningen skjer slik at man i gjennomsnitt får tilfredsstillende forhold, og denne form for engangs-tilpasning er vanligvis tilstrekkelig for de fleste bruksformål. Av pro-duksjonsmessige årsaker vil imidlertid termostatenes koblings-dif f erensial ha en praktisk toleranse, f.eks. oppgitt ved et differensialområde på 1,5 - 2°C. Skal disse toleranser med hensyn til differensial reduseres, vil produksjonsomkostningene stige vesentlig.

Med sikte på å oppnå maksimal praktisk nøyaktighet i den innstilte temperatur ved termostater, ved anvendelse til vannsenger, kuvøser o.l., blir det ifølge oppfinnelsen fore-slått en enkel reguleringsmetode som er illustrert på tegningen. Som vist er akselerasjonselementet 14 ved hjelp av ledningsfor-bindelser 15 og 16 innkoblet i strømforsyningskretsen bestående av de tidligere omtalte ledninger 6 og 7 henholdsvis 6a og 7a. Ledningen 16 fører fra akselerasjonselementet 14 til en regulerbar motstand 17 som gjør det mulig å regulere akselerasjonselementets effekt innenfor bestemte grenser. Med denne løsning kan motstanden 17 innstilles slik at akselerasjonselementet i hvert enkelt tilfelle eller under varierende bruksbetingelser blir best mulig tilpasset for det første vedkommende termostat og for det annet de spesielle forhold som denne arbeider under i den aktuelle anvendelse eller situasjon. Til justering av motstandsverdien er det antydet et betjeningsorgan 17a, f.eks. en dreieknapp på utsiden av boksen 2. Det er klart at denne justerbarhet av akselerasjonselementet ad elektrisk vei kan foretas også på andre måter, f.eks. ved hjelp av et potensiometer. Ved å innføre en slik justeringsinnretning, f.eks. i form av en variabel seriemotstand, kan det benyttes termostater med større differensial, større toleranser, bedre levetid og til lavere pris.

Claims (6)

1. Elektrisk varmeinnretning for senger, særlig vannsenger, kuvøser og andre lignende anvendelser hvor det stilles høye krav til nøyaktigheten i temperatur og til sikkerheten, omfattende et fortrinnsvis flatt varme-element (1) og en koblings- og reguleringsenhet (2) anbragt i noen avstand fra varme-elementet, og med en kapillarrør-termostat (8-11) hvis føle-element (9) avføler temperaturen i det område som skal oppvarmes, hvilken koblings- og reguleringsenhet (2) er forbundet med varme-elementet (1) gjennom elektriske ledninger (6, 7), karakterisert ved at det mellom varme-elementet (1) og koblings-/reguleringsenheten (2) er anordnet et hult, sammenhengende og noe bøyelig slangestykke (3) som er fast montert til koblings-/reguleringsenheten samt danner et sammenhengende hulrom forbundet med det indre av koblings-/reguleringsenheten, og som foruten å oppta de elektriske ledninger (6, 7) også gir plass for andre komponenter i innretningen, særlig kapillarrøret (10) og føle-elementet (9) for termostaten.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at termostatens føle-element (9) er montert slik at det inntar en fast og veldefinert posisjon i slangestykket (3).

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at slangestykket (3) består av et elektrisk isolerende materiale, fortrinnsvis et plastmateriale.

4. Innretning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at slangestykket (3) sammen med varme-elementet (1) utgjør en vanntett konstruksjon (18, 19).

5. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det blant de nevnte andre komponenter er komponenter (12) som utvikler i og for seg uønsket varme under drift av varmeinnretningen, og som er plassert slik i slangestykket (3) at denne varme blir avgitt til hovedsakelig de samme omgivelser som varmen fra selve varme-elementet (1).

6. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det i tilknytning til føle-elementet (9) er anordnet et i og for seg kjent akselerasjonselement (14), hvis varme-effekt er justerbar (17) ved hjelp av et betjeningsorgan (17a).