改进的加热仪器和使用方法

改进的加热仪器和使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种加热仪器，包括一个电源控制单元和一个操作单元，其中电源控制单元的一侧与供电网电连接，另一边与操作单元电连接，操作单元包括一个外壳和一个位于外壳内的加热元件，该加热仪器的特征在于，控制单元包括至少一个传感器，该传感器能够探测所述控制单元的振动或者移动，或者可选的，能够探测所述控制单元周围环境中的人员存在，并且，其中所述控制单元通过一根内联电缆与加热仪器连接，该内联电缆具有一个物理结构和长度，以当使用者使用该加热仪器时产生最低限度的轻微振动给所述控制单元。本发明进一步涉及一种加热仪器持续使用的合适温度档位的设置方法或者其自动关闭的设置方法。通过这种方法，本发明中的加热仪器能够在一个经济并且高效的方式下保证加热仪器的任何使用者的安全性。
【专利说明】改进的加热仪器和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种加热仪器，如加热毯、加热板和加热地毯；本发明尤其涉及一种具有简化的用电部分的加热仪器，和一种调节工作温度以使仪器持续使用的方法。
【背景技术】
[0002]加热毯、加热板、加热垫和一些相似的产品已经被公开了，一般包括一个电源控制单元和一个与之电连接的操作单元；这两个单元可以通过永久的方式被连接在一起，或者以分开设置的方式，通过一根带有连接端的互连电缆形成电连接。操作单元一般包括一个片状物，比如由织物材料构成，以及一个分布于片状物中、并且由一个或多个导体构成的线性加热元件，其通常是弯曲的形状，具有一个路径，利于或者不过多地干扰到板状物的折叠。
[0003]一般地，加热元件包括第一和第二同轴导体，第一导体呈螺旋形地布置于电绝缘线芯、一般是织物的周围，同时第二导体被螺旋形地环绕第一导体周围，并引入了一种绝缘材料；一种在进一步电绝缘材料中制备的外部涂层将整体进行包覆。在导体内通过焦耳效应电产生热量，并且通过这样的方式热量被分配到整个片状物中。
[0004]在业界所公知的和极易理解的是，这种类型的仪器通常使用对象是易受伤的使用者，例如儿童和老人，因此，必须预见那些使用者的不安全地使用或不当地使用。
[0005]已知在监管水平，技术委员会处理提升家用电器的安全标准，如欧洲技术委员会的CENELEC TC 61，被要求介绍家用电器中的安全标准的变化，其开始重视到如下事实:目前小孩在家中变得机智聪明以及较高年级的在家生活得更久，因此，有必要提供使用起来更简单和更安全的产品。
[0006]加热毯和类似的产品进入了更多的仪器类别，这就需要持续的发展，致使在更加安全的同时简化它们的使用。
[0007]这些种类的仪器的一个主要问题是，当仪器被设置成最大功率或者最大温度档位时，避免易受伤的使用者(可能具有自觉管理器应用的问题)躺在床上。
[0008]加热毯或者相似的产品，如加热板、加热垫或者对加热床、身体、或地板有用的相似的仪器，提供一个具有多个功率和温度使用档位的控制单元；这些使用档位中的一个或多个被提供用于预热阶段，剩下的则被提供用于持续使用，其中后者被设计成较低功率/温度档位。显而易见的，在一些情况下，优选的，器件可以被关闭。
[0009]甚至更多的复杂的系统要求传感器的使用适合探测躺在床上的使用者的存在，例如在美国专利US5948303和US6513164中所记载的，或者在日本专利JP2011-119791-A中所记载的，是公知的技术。但是，这些系统描绘了位于片状物中的传感器，但是这一事实导致这些产品的构建都非常复杂和昂贵。任何公知种类的传感器在织物片状物中的嵌入，导致了具有一些导体，这些导体用来连接所述传感器到控制单元，并且这创造了多个构造上的困难，致使器械非常复杂和昂贵。
[0010]本发明的第一个目的是简化加热仪器的构造，例如一个加热毯或者一个相似的仪器的构造，通过最小化内联电缆中的一些导体的数量，所述电缆连接提供能量控制单元到操作单元。

【发明内容】

[0011]本发明一方面涉及一种如权利要求1中所述的加热仪器。
[0012]事实上，本申请的 申请人:已经出人意料的发现一种加热仪器，包括电源控制单元和操作单元，其中所述电源控制单元能够在一边与供电网连接，而在另一边与所述操作单兀连接，该操作单兀包括一个外壳和一个分布于外壳内的加热兀件，其特征在于，所述控制单元包括至少一个用于探测所述控制单元振动或是移动的传感器，或者可选的，用于探测在控制单元周围的人的存在，其中所述控制单元与加热仪器之间通过一根内联电缆连接，该内联电缆具有如此物理结构和长度，以当使用者使用所述加热仪器时，创造最低限度的微小振动给所述控制单元，能够通过经济的和效率的方式确保任何加热仪器使用者的安全。
[0013]的确，多亏了至少一个传感器的使用才使得能够探测通常与实用性触碰所述控制单元相关的控制单元的振动和移动，或者能够探测处于控制单元周围的人们的存在，这就可以将传感器直接安装到一个包含于控制单元中的电路板上，因此显著地降低了成本和结构上的关键问题。
[0014]此外，多亏了内联电缆的使用——一般情况下仅用于为片状物供电，用于将所述控制单元和加热仪器连接，所述传感器嵌于控制单元内，一个经济并且安全的装置被得到，其能够在当使用者卧于床上或者触碰控制单元或移动如所述内联电缆将其连接的元件时，进行探测。
[0015]通过这种方式，举例说明以下情况，当所述加热仪器是一个加热毯，当使用者卧于床上，由于这个动作而产生的床的移动，确定了与加热毯连接的所述内联电缆的振动，这就被附属于加热毯的控制单元的所述传感器探测到。明显的，当使用者为了管理调节而仅仅触碰到控制单元时，引起控制单元的振动和移动，相当的影响被得到。
[0016]在本文和附加的权利要求中，术语“加热仪器”表示一种仪器，主要、但并不唯一地被用于加热床或者床上的人，如加热毯、加热板、加热地毯或者类似的任何尺寸的扁平状加热仪器，其适合于完全或者部分覆盖床或者仅仅人体的一部分，又或者是地板的一部分。
[0017]更佳的，加热仪器是一个加热毯、加热板或者加热地毯；更佳的，加热仪器是一个加热毯。
[0018]更佳的，所述加热仪器被提供交流电源，具有如50Hz或者60Hz的频率，优选地，所述交流类型的电网受一个电源开关控制。
[0019]更佳的，所述内联电缆是根据国际安全标准IEC所定的规格为2x0.50 mm2 H03VVF的编码型号，并且长度为60cm。
[0020]更佳的，所述传感器是一个加速度计，S卩，一种传感器，其转换沿着笛卡尔坐标轴的三个维度施加到加速度中的力。在静止位置，其被仅施加重力，这在三个空间方向上产生的加速度组合。
[0021]可选的，所述传感器优选为一个运动传感器，包括两个或更多的导电球，以打开或者关闭电触头。[0022]更为典型的，根据设想的加热仪器的使用模式，可使用不同种类的传感器。
[0023]更佳的，所述控制单元包括一个与所述传感器电连接的可编程的电路。
[0024]更佳的，在一个塑料壳的外侧包含所述控制单元，至少一个选择元件位于与所述可编程的电路相互协作的位置；更佳的，在塑料壳的外侧包含所述控制单元，一个额外的元件也设置于此，如一个机械式的按钮或者开关，以和所述选择单元一起工作。
[0025]更佳的，通过一个选择元件和/或附加元件的控制逻辑，可以为持续使用设置一个温度使用档位或者关闭本发明的加热仪器，如以下更详细的描述。
[0026]更佳的，一个安装在所述电路中的软件程序将所述传感器元件和所述选择元件进行协作。
[0027]通过这样的方法，当在相应的控制单元中探测到移动或者人的存在时，根据所述传感器所提供的回应，所述软件程序能够:a)通过选择待命状态来关闭本发明中的加热仪器，或者b)为后续的持续使用选择一个适当的温度当，例如夜间使用，其中能够表现上述动作a)和动作b)的功能特性在这里被定义为一个ASF (自动化的安全特征)功能。
[0028]更佳的，所述控制单元的塑料壳外部的一个光信号可用于根据所述功能ASF的开启和关闭分别显示开启和关闭状态。
[0029]更佳的,所述光信号由LED发出。
[0030]可选的，或者额外地，所述功能ASF的激活能够通过一个听觉信号发射器，蜂鸣器类型，来指示。
[0031]更佳的，所述程序化的电路也控制一个切断装置，比如一个TRIAC或一个继电器，其提供电力给所述操作单元。
[0032]更佳的，所述外壳内部包括加热元件，由织物材料制成；更佳的，所述外壳是一个由织物材料制成的片状物。
[0033]本发明第二个方面涉及一种适当安全温度的设计以持续使用的方法、或者关闭加热仪器的方法，如权利要求8所述。
[0034]本申请的 申请人:事实上已经发现一种设置适当安全温度等级、以持续使用加热仪器的方法或其关闭方法，包括以下步骤:
Ca)通过电源开关开启所述加热仪器；
(b)设置加热仪器的待命档或者预热温度；
(c)通过至少一个传感器来探测使用者想要使用加热仪器的时间；
(d)根据所述至少一个传感器的探测，来确定ASF(自动化的安全特征)功能，通过激活待命档来自动关闭加热仪器，或者可选的，自动加热仪器降低到一个由使用者预设的合适的温度档，
其中，所述至少一个传感器被固定在所述加热仪器的一个控制单元上，该加热仪器包括与一个操作单元连接的所述控制单元，该操作单元包括一个外壳和一个位于外壳内的加热元件,并且其中所述至少一个传感器能够探测所述控制单元振动或移动，或者可选地，能够探测所述控制单元周围人的存在，并且其中所述控制单元通过一根内联电缆与加热仪器连接，该内联电缆具有一个物理结构和长度，当使用者使用所述加热仪器时，以给所述控制单元创造最低限度的振动，能够有效确保任何使用加热仪器人员的安全。
[0035]通过这种方法，通过激活待命档位来关闭加热仪器或者通过降低温度至一个合适的档位，以当经过预热阶段后进行持续使用，本发明方法能够避免所述加热设备温度保持在其所应用的一个很高的温度等级的风险，以能够后续持续使用。
[0036]更佳的，本发明方法还包括编程所述ASF功能的步骤，和将其存储于与所述传感器有关的程序化的电路中的步骤。
[0037]通过这种方法，与所述传感器联系的ASF功能的激活会自动的允许温度档的选择，或者根据所编程序，当所述传感器一探测到该激活动作的必要条件时，加热仪器就关闭每个后续的使用。
[0038]通过这种方法，本发明方法也允许易受伤的使用者来将所述方法应用到的加热仪器来使用所述加热仪器。事实上，当所述ASF功能被编程后(如来自于一个非易受伤的人)，所述ASF功能就被存储于程序化电路中，然后每一个后续的使用和当传感器探测到所述控制单元的振动或者移动后，或者可选地，探测到所述控制单元周围存在人，ASF功能会自动被激活并且仪器通过激活等待档位而被关闭，或者自动达到一个对持续使用适合的温度，不需要任何额外的使用者的人工干预。
[0039]这就确保了加热仪器的那些易受伤的使用者的更大的安全。
[0040]更佳的，对持续使用适合的温度档位的所述选择通过一个位于所述控制单元的塑料壳外侧的适当的选择器来实现。
[0041]特别的，所述ASF功能程序，为了当加热仪器被一个易受伤的使用者使用时被编程，通过一个借助于位于所述控制单元的塑料壳外侧的一个或者多个所述选择元件的可操作程序得到。
[0042]在另一方面，本发明方法能够被非易受伤的使用者来使用，该非易受伤的使用者能够意识清醒地操作加热仪器，并不需要ASF功能的介入；事实上，所述非易受伤的使用者能执行可操作程序，能够通过使用所述选择元件在一个适当的方式下选择温度档位。
[0043]在一个优选的实施例中，本发明方法包括一个附加元件的激活，如一个机械化的按钮或者开关，来和所述适当温度档位的选择一起操作，依靠所述选择元件，来编程所述ASF功能。
[0044]这样，所述附加元件，如果在适当的时间没有被激活，阻止为了持续使用或者为了关闭所述加热仪器而进行的所述温度档位的选择。
[0045]更佳的，所述传感器的“ASF”功能的有效编程通过光或者较少的视觉装置来检验，如LED ;更佳的，所述视觉装置位于所述控制单元的塑料壳外部。
[0046]这样就能够简单的检验所述ASF功能是否已经被编程。
[0047]可选的，或额外的，更佳的，所述传感器的所述“ASF”功能的有效编程是通过一个声波讯号的发射来进行验证的，如“蜂鸣器”类型声波讯号。
[0048]更佳的，当被编程后，ASF功能在预定的时间段后被激活；例如，所述ASF功能优选在加热仪器的电源开关被打开后的十分钟被激活。这就允许使用者为了其他的需要而保持处于加热仪器的环境中，而不是立即启动ASF功能来取消预热功能。
[0049]更佳的，ASF功能能够被使用者重复激活或者关闭，通过在所述控制单元中的所述可编程控制电路的编程，依靠位于所述控制单元的塑料壳外侧的所述选择元件。
[0050]更佳的，可编程控制电路储存了所述ASF功能的激活和非激活，因此，控制单元能够为加热仪器的每一个后续使用中所需要的使用进行编程。[0051]这样，本发明的加热仪器足以能够被正常人群或非易受伤的人群简单的进行使用，不过在另一方面，对于那些运动和/或认知有局限的易受伤的人群的使用就显得不是那么简单和快捷，如小孩和老人。
[0052]更佳的，假如加热仪器是一个加热毯，在设置了加热毯的预热温度后，所述方法允许为了加热毯的持续使用而设置一个适当的温度档位，或者可选的为了关闭所述加热毯，当易受伤的使用者想要卧床时。所述易受伤的使用者不知不觉的加强了过高的温度档位、或者卧床时让加热毯设置于预热温度的对于使用者安全来讲过高的风险被减少了。
【专利附图】

【附图说明】
[0053]本发明的更进一步的特征和优点将会从下述的优选实施例的详细描述中变得更显而易见，但并不唯一地根据附图的支撑以非限制性的例子来说明，其中:
图1是本发明实施例加热毯的控制单元和操作单元的功率估算示意图，并且是所述单元间彼此互相连接的电路示意图；
图2A是实施例中的控制装置前视结构图，绘示了用于设置加热毯的不同温度档位的选择元件；
图2B是图2A中的控制装置的后视结构图，绘示了电源开关和ASF功能中的机械性的选择元件；
图3是实施例中控制装置的前视结构图，绘示了用于设置加热毯不同温度档位的选择元件以及用于设置ASF功能的选择元件；
图4是本发明中加热毯的结构图，其中明显绘示了加热元件路径、电源连接电缆和位于加热毯和控制仪器间的内联电缆。
【具体实施方式】
[0054]以下的详细说明参照本发明的加热仪器的一个具体的实施例。尤其参照与本发明相关的加热毯和加热毯持续使用中的温度设置方法，但并不作为内容的限定。
[0055]参考图1，一个将本发明中加热毯的电源或者温度控制单元300和操作单元400连接的电路通过一个交流电压进行供电，如频率为50Hz或60Hz。
[0056]操作单元400由弹性材料片状物和一个位于内部的加热元件100构成。
[0057]在图1中也绘示了一个位于电源控制单元300中的电流保险丝204，该电源控制单元能够控制任何的异常状态，如电流过载。
[0058]如图4所示，内联电缆207和国际电缆编号H03VV-F 2x0.50 mm2相一致，并且具有例如60cm的长度，将塑料壳209 (包含控制单元300)和加热毯的片状物连接，并且当使用者横卧与床上时，该内联电缆能够产生至少微小的振动或者移动。振动通过加速度式传、直接固定于控制单元300的感器208被探测(如图1)，因此能够探测当控制单元300已经经历过的移动或者轻微振动。
[0059]当传感器208已经被直接设置于包含于本发明加热毯的塑料壳209中的控制单元300上时，结构的复杂性和因此带来的加热毯的成本被降低了 ；关于现有技术文件中所公开的内容，其中传感器被置于片状物内部，为了与传感器位置一致，需要使用结构复杂的并且昂贵的导体。[0060]加速度式传感器208与可编程电路206电连接，并且反过来与选择元件211连接，这使得能够从1-6温度档位或等待O档位中选择一个档位(如图2A和图3中所详细绘示)，并且连接机械化开关205bis的附加选择元件或者按钮式选择元件205(如图2B和图3中分别详细绘示)。选择元件211和附加选择元件205或者205bis被置于包含有控制单元300的塑料壳209的外部(如图3所绘示)，并且允许使用者来选择由加速度式传感器208控制的ASF功能，通过可编程电路206的软件，因此来激活加热毯的自动关闭，或者可选的，来自动激活运行温度的降低至一个指定的档位以进行持续地使用，典型的，与夜间使用相关。
[0061]包含于控制单元300中的可编程电路206也控制开关元件203，比如一个TRIAC或者一个继电器，其提供给操作单元400电能以进行加热。
[0062]可操作地，本发明方法的一个实施例中，为了激活控制单元300的ASF功能，首先，电源开关301将电路切断，其使得所述控制单元300的电源被导通，然后选择元件211，位于包含控制单元300的塑料壳209上，被驱动以从I到5的温度档位中进行设置以持续使用，或者通过选择待命O档位来关闭。ASF功能通过按钮式选择器205被激活，从而使加热毯自动关闭或者自动降低温度档位，以进行持续使用。在一个可选的实施例中，ASF功能通过机械化开关205bis的附加选择元件被激活(而不是通过按钮式选择器205)。
[0063]这个程序被存储于可编程电路206中，无论何时只要当易受伤的使用者将要启动电热毯时，该程序就会被应用，不需要任何另外附加的程序。明显地，该ASF功能可以被排除或者被改进，通过选择元件211和205 (或者205bis)的结合控制来重复上述的步骤。
[0064]在一个可选实施例中，ASF功能仅通过选择元件211的援助就能被激活，其被第一次短时间地按下，例如0.5秒，以激活控制单元300中从O到5温度档位的选择或者关闭档位，然后被按下持续一段时间，例如3秒钟，以确认ASF功能的激活。上述指令的例子如图2A中所示。
[0065]ASF功能的激活会通过一个视觉信号被确认，例如一个LED 210，位于控制单元300中的塑料壳209上，和/或通过一个声音信号。
[0066]因此，ASF功能对于神志清醒的人掌握起来是很简单的，并可以确定:通过LED210的关闭，他们已经适当地掌握了程序。不过在另一方面，一些具有行动障碍或认知障碍的人来说进行使用并不是简单和快速的，如小孩和老人。这样就避免了易受伤的使用者不知不觉得被强加于过高的温度档位或者他/她横卧于床上将加热毯设置在预热温度档位时所带来的对于安全来讲过高的风险。
[0067]当然，上述的优选实施例的许多改变和变化，对于本领域技术人员来讲是显而易见的，其仍在本发明的范围中。
[0068]例如，ASF功能能够在任何时候被激活或者关闭，或者通过相关选择元件211和205或者205bis的方法，在最初的预热阶段后，加热毯的持续使用所设置的温度档位1-5可以进行改变。
[0069]再比如，ASF功能，当被程序化后，能够在预定的时间段后被激活；例如，ASF功能在加热仪器被启动后10分钟被激活，以使使用者为了其他需要保持于加热毯环境中，并不马上激活ASF功能，在这种方法中，预加热功能不被取消。
[0070]因此，本发明并不限于所述的优选实施例，仅通过例子来进行解释，并不构成限制，但是通过以下的权利要求来进行限定。
【权利要求】
1.一种加热仪器，包括一个电源控制单元(300)和一个操作单元(400)，其中所述电源控制单元(300)能够在一侧与一个供电网电连接，并且在另一边与所述操作单元(400)电连接，该操作单兀(400)包括一个外壳和一个位于该外壳内的加热兀件(100),其特征在于，所述控制单元(300)包括至少一个传感器，该传感器能够探测所述控制单元振动或者移动，或者可选的，能够探测所述控制单元(300)的环境中的人员存在，并且其中，所述控制单元(300)通过一根内联电缆(207)与所述加热仪器连接，该内联电缆具有一个物理结构和长度以当使用者使用所述加热仪器时，提供至少一个轻微振动给所述控制单元(300)。
2.根据权利要求2所述的加热仪器，其中所述加热仪器是一个加热毯、一个加热板，或者一个加热地毪。
3.根据权利要求1或2所述的加热仪器，其中所述内联电缆(207)具有根据国际安全标准IEC2X0.50 mm2 H03VVF的编码尺寸型号，并且具有60cm的长度。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的加热仪器，其中所述至少一个传感器(208)是一个加速度计或者一个动作传感器，包括两个或者更多打开和关闭电触点的导电球。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的加热仪器，其中所述控制单元(300)包括一个与所述至少一个传感器(208 )电连接的可编程电路(206 )。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的加热仪器，其中在包含有所述控制单元(300)、一个选择元件(211)和可能含有的一个附加元件(205)或者(205bis)的塑料壳(209)的外部，被设置有所述可编程电路(206 )。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的加热仪器，其中在所述可编程电路(206)中，可以设置一个用于持续使用或者关闭加热仪器的运行温度档位，通过一个所述选择元件(211)、所述附加元件(205)或者(205bis)的管理逻辑电路来控制。
8.一种为加热仪器的持续使用而设置的适当温度安全档位或关闭加热仪器的方法，包括以下步骤: (a)通过一个电源开关启动所述加热仪器； (b)设置加热仪器的待命档位或者预热温度； (c)通过至少一个传感器(208)探测当使用者需要使用加热仪器的时间； (d)根据通过至少一个传感器(208)的探测来确定ASF(自动-安全-特性)功能，即:通过待命档位的激活来自动关闭加热仪器，或者可选的，将自动加热仪器温度降低到一个使用者预先选择的合适的温度档位，其中，所述至少一个传感器(208)被固定于所述加热仪器的一个控制单元(300)上，所述加热仪器包括与一个操作单元(400)电连接的所述控制单元(300)，所述操作单元包括一个外壳和一个位于外壳内部的加热元件(100)，其中，所述至少一个传感器(208)能够探测所述控制单元(300)的振动或者移动，或者可选的，能够探测所述控制单元(300)的周围环境中有人的存在，并且其中所述控制单元(300)通过一根内联电缆(207 )与加热仪器连接，所述内联电缆具有一个物理结构和长度，以当使用者使用所述加热仪器时，产生至少一个轻微振动给所述控制单元(300)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括将所述ASF功能进行编程、和将其存储于一个与至少一个传感器(208)相关的可编程电路(206)中的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述温度档位的预先选择是通过在所述控制单元(300)的塑料壳(209)的外部的一个合适的选择元件(211)而实现的。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中所述方法进一步包括对一个附加元件的激活，如一个按钮(205)或一个机械化开关(205bis)，以与所述选择元件(211)共同操作。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的方法，其中所述ASF功能的有效设置是通过一个视觉装置(210)发出的光线来确认的，如LED。
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的方法，其中所述ASF功能的有效编程是通过一个声音信号的发散来确认的，如一个蜂鸣式的声音信号。
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的方法，其中当所述ASF功能被编程后，在一段预定的时间后被激活。
15.根据权利要求8-14中任意一项所述的方法，其中所述在至少一个传感器(208)中的所述ASF功能能够通过所述选择`元件(211)被激活或者关闭。
【文档编号】H05B3/00GK103517465SQ201310235190
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】摩根迪·阿图罗, 卡西亚·乔治奥 申请人:泰纳克塔集团股份公司