JP2011030825A - Portable body warmer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池でヒーターを加熱する懐炉に関する。 The present invention relates to a hood that heats a heater with a battery.
ケースに電池を内蔵し、この電池でヒーターを加熱する懐炉は開発され、特許文献1に記載される。特許文献1の図5、図6等に開示されるように、懐炉は、ケース2に内蔵している電池1で通電されるヒーター3に放熱プレート4を熱結合している。電池1は、対向する両面をフラット面1aとしてなる角型のリチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池からなる角型二次電池1Aである。ヒーター3は発熱体で、電池1のフラット面1aに対向して配設している。発熱体と電池1のフラット面1aとの間には、遮蔽プレート5を配設している。ケース2は、発熱体に熱結合される放熱プレート4を表面に配置している。懐炉は、角型二次電池1Aのフラット面1aと遮蔽プレート5と発熱体と放熱プレート4とを積層構造に配置し、発熱体で放熱プレート4を加熱している。
A hood with a built-in battery and heating a heater with this battery has been developed and is described in
上述の特許文献1である従来技術では、平面状PTCヒーター3Aは金属板によって、平面状PTCヒーター3Aの両面が狭持され、遮蔽プレート5と放熱プレート4との間に配置されている。この構造によって、懐炉は、特許文献1の図21のように角型二次電池1Aのフラット面1aと遮蔽プレート85と金属板、平面状PTCヒーター3A、金属板88、放熱プレート84が順に積層される構造となる。すなわち平面状PTCヒーター3は、遮蔽プレート85及び放熱プレート84によって狭持されているが、不注意で懐炉を落としたりしたとき、落下の衝撃を十分に吸収することが難しく、面状PTCヒーター3が、破損することがある。
In the prior art disclosed in
また、特許文献1の図21の拡大図、段落0082、0083で示されるように、放熱プレート84の平面部84Aと金属板88とは、シリコンペーストなどの熱結合ペースト89を塗布して、平面状PTCヒーター3から放熱プレート84への熱伝導性の向上を図っているが、十分な放熱プレート84への熱伝導が行われていない。
Further, as shown in the enlarged view of FIG. 21 of
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、ヒーターの破損を防止し、熱伝導が良好な懐炉を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a squirrel that prevents damage to the heater and has good heat conduction.
本発明は、電池1と、この電池1を内蔵するケース2と、このケース2に内蔵している電池1に通電されて加熱されるヒーター3と、このヒーター3の表面に貼り付けられている伝熱シリコーンシート90と、この伝熱シリコーンシート90を介してヒーターに熱結合している放熱プレート4を備える懐炉である。ヒーター3は発熱体であって、ケース2はヒーター3表面に貼り付けられた伝熱シリコーンシート90に熱結合して加熱される金属製の板からなる放熱プレート4を表面に配置している。ヒーター3が伝熱シリコーンシート90を介してケース2表面の放熱プレート4を加熱するようにしてなることを特徴とする。
The present invention includes a
そして、本発明の請求項2において、伝熱シリコーンシート90とヒーター3との間に、ヒーター3に通電する金属板88を配設しており、金属板88は伝熱シリコーンシート90を介して、放熱プレート4に熱結合されている。ヒーター3は金属板88の突出部88aを介して電気接続している請求項1に記載される懐炉であることが好ましい。
Further, in
そして、本発明の請求項3の懐炉においては、伝熱シリコーンシート90は、ヒーター3の放熱プレート4側表面の全体を覆う形状であることが好ましい。
And in the squirrel of
また、本発明の請求項4において、伝熱シリコーンシート90は、金属板88の放熱プレート側4表面の全体を覆う形状であることを特徴とする請求項2記載の懐炉であることが好ましい。
Further, in
さらに、請求項5において、本発明の懐炉は、発熱体を平面状PTCヒーターとすることが好ましい。 Further, in the fifth aspect of the present invention, it is preferable that the heating element of the present invention is a planar PTC heater.
本発明の請求項1の懐炉は、懐炉に内蔵されているが発熱し、その発熱した熱が伝熱シリコーンシートを介することによって、放熱プレートを効率良く加温することができ、放熱プレートへの熱伝導効率を向上させることができる。また、外部からの放熱プレートに対する衝撃(力)が放熱プレートを伝わりヒーターを破損させるおそれがあった。そこで、ヒーターは伝熱シリコーンシートを介して放熱プレートに積層構造に配置される。伝熱シリコーンシートは、弾力性、可撓性を特徴とするため、外部からの放熱プレートに対する衝撃(力)を放熱プレートに積層、密着している伝熱シリコーンシートが吸収することにより、ヒーターに対する衝撃(力)が吸収、分散され、平面状PTCヒーターの破損を防止することができる。
The squirrel of
さらに請求項2における懐炉は、伝熱シリコーンシートとヒーターとの間に、ヒーターに通電する金属板を配設して、この金属板を放熱プレートに面接触させて熱結合するので、ヒーターの温度変化に対する放熱プレートの温度変化を少なくできる特長がある。とくに、この懐炉は、金属板に設けた突出部を介して、金属板をヒーターに電気接続するので、金属板とヒーターとを確実に電気接続できる。
Further, in the squirrel according to
そして、請求項3における懐炉は、ヒーターの放熱プレート4側表面の全体を覆う形状であるため、ヒーターの熱を確実に伝熱シリコーンシートへ伝熱して、放熱プレートを加熱することができる。また、外部からの放熱プレートに対する衝撃(力)をヒーターの放熱プレート4側表面の全体を覆う伝熱シリコーンシートによって、確実に吸収、分散することができるため、ヒーターを確実に保護することができる。
And since the squirrel in
また請求項4における懐炉は、伝熱シリコーンシートが金属板の放熱プレート側表面の全体を覆う形状でるため、金属板の熱を確実に伝熱シリコーンシートへ伝熱して、放熱プレートを加熱することができる。また、外部からの放熱プレートに対する衝撃(力)を金属板の放熱プレート4側表面の全体を覆う伝熱シリコーンシートによって、確実に吸収、分散することができるため、金属板に積層されるヒーターを確実に保護することができる。
In addition, since the heat transfer silicone sheet has a shape that covers the entire surface of the metal plate on the side of the heat dissipation plate, the heat transfer silicone sheet reliably heats the heat of the metal plate to the heat transfer silicone sheet and heats the heat dissipation plate. Can do. In addition, since the heat transfer silicone sheet that covers the entire surface of the
請求項5における懐炉は、発熱体を平面状PTCヒーターとするので、平面状PTCヒーター自体で温度設定して、安全に使用できる特徴がある。それは平面状PTCヒーターが通電されて温度が設定温度まで上昇すると、電気抵抗が急激に大きくなって実質的には電流を遮断するからである。この懐炉、平面状PTCヒーターで温度を設定温度以下にコントロールすることにより、温度を制御する回路を使用しないで、簡単な構造で最高温度を設定温度より、低くすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the heating element is a flat PTC heater, the flat PTC heater itself can be used safely by setting the temperature. This is because when the planar PTC heater is energized and the temperature rises to the set temperature, the electrical resistance increases rapidly and substantially cuts off the current. By controlling the temperature below the set temperature with this hood and flat PTC heater, the maximum temperature can be made lower than the set temperature with a simple structure without using a temperature control circuit.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための懐炉を例示するものであって、本発明は懐炉を以下のも
のに特定しない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following examples illustrate a furnace for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the furnace as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図2ないし図8に示す懐炉は、電池1と、この電池1を内蔵するケース2と、このケース2に内蔵している電池1に通電されて加熱される発熱体としてのヒーター3と、このヒーター3に熱結合している放熱プレート4と、ヒーター3に供給する電力をコントロールする制御回路6とを備える。ヒーター3は、平面状PTCヒーター3Aである。そして、発熱体としては、平面状PTCヒーター3A以外に、トランジスターの発熱を利用したもの、抵抗体等が利用できる。
2 to 8 includes a
電池1は、対向する両面をフラット面1aとしてなる角型のリチウムイオン二次電池又はリチウムポリマー電池からなる角型二次電池1Aである。角型二次電池1Aは、アルミニウムやアルミニウム合金を角型にプレス加工している外装缶に、電極と電解液を入れて密閉している。この角型二次電池1Aは、外装缶のフラット面1aの内面に電極を密着している。このため、冬季の低温状態において、外装缶のフラット面1aを介して電極を所定の温度に加温して、低温時の電気特性を速やかに改善できる。角型二次電池1Aは、電圧を3.7V、容量を2000mAhとするリチウムイオン二次電池である。この電池1は、平面状PTCヒーター3Aで放熱プレート4を42℃〜46℃に加温して、約8〜10時間使用できる。ただ、電池には、リチウムポリマー電池も使用できる。上記の電池1に代わって、円筒型電池2本を並行に配列しても良い。上述のフラット面1aを備える角型二次電池1Aは、延在する方向の面を有することになる。また、このような延在する方向の面を有する電池1としては、上述のフラット面1aを備える角型二次電池1Aに代わって、円筒型電池2本を並行に配列して、このように並行に配列された電池が延在していることにより、延在する方向の面とする構造としても良い。
The
ケース2は、全体の平面形状を楕円形としている。また、断面形状も薄い楕円形状としている。このケース2はプラスチック製である。このケース2は、角型二次電池1Aを内蔵するプラスチック製の第1ケース2Aと第2ケース2Bとからなる。第2ケース2Bは、遮蔽プレート5を一体的に成形している。
第1ケース2Aは、角型二次電池1Aと、制御回路6の電子部品を実装する回路基板7を内蔵する大きさに成形している。さらに、第1ケース2Aは、第2ケース2Bを連結する止ネジ20をねじ込む連結リブ21を一体的に成形して設けている。連結リブ21は、角型二次電池1Aの四隅部に位置するように設けられる。
The
第2ケース2Bは、遮蔽プレート5の周囲に放熱プレート4を固定する周壁22を設けている。遮蔽プレート5は、角型二次電池1Aを収納している第1ケース2Aの開口部を閉塞する。遮蔽プレート5は、角型二次電池1Aのフラット面1aに沿うプレート状に成形している。遮蔽プレート5と角型二次電池1Aのフラット面1aには、熱伝導をコントロールする調整シート8を配置して、ヒーター3である平面状PTCヒーター3Aと角型二次電池1Aとの熱伝導をコントロールすることができる。調整シート8に熱伝導率の小さいシートを使用して、平面状PTCヒーター3Aと角型二次電池1Aの熱伝導を小さくできる。平面状PTCヒーター3Aと角型二次電池1Aとの熱伝導は、遮蔽プレート5の厚さや熱伝導率でコントロールすることもできる。
The
第2ケース2Bは、周壁22の下端縁に放熱プレート4を固定して、放熱プレート4をケース2の表面に配置する。この放熱プレート4は、第2ケース2Bに設けている周壁22の開口部を閉塞する。周壁22の開口部は、放熱プレート4の外形に等しい。さらに周壁22は、その下端縁に沿って放熱プレート4の外周縁部を嵌着する段差部23を設けている。第2ケース2Bは、周壁22の上端縁を第1ケース2Aの外周縁に連結する形状としている。第2ケース2Bに放熱プレート4を固定する状態で、遮蔽プレート5と放熱プレート4との間に平面状PTCヒーター3Aを配置する。この構造によって、懐炉は、角型二次電池1Aのフラット面1aと遮蔽プレート5と平面状PTCヒーター3Aと放熱プレート4が積層される構造となる。また、角型二次電池1Aは、第1ケース2Aの底プレート24と遮蔽プレート5との間に配設される。平面状PTCヒーター3Aは、遮蔽プレート5と放熱プレート4との間に配設されて、放熱プレート4を直接に加熱して、角型二次電池1Aを、遮蔽プレート5を介して加温する。
In the
平面状PTCヒーター3Aは、略円板形であって、角型二次電池1Aのフラット面1aに対向して、フラット面1aと平行な姿勢で第2ケース2Bの遮蔽プレート5の下面に配設される。この平面状PTCヒーター3Aに熱結合して放熱プレート4が固定され、平面状PTCヒーター3Aが放熱プレート4を加温する。平面状PTCヒーター3Aは、通電されて温度が設定温度まで上昇すると、電気抵抗が急激に大きくなって実質的には電流が遮断される。したがって、平面状PTCヒーター3Aは、自己で温度を設定温度以下にコントロールする機能があり、温度を制御する制御回路を使用しないで、最高温度を設定温度よりも低くできる。ただ、平面状PTCヒーター3Aは、通電する電流をコントロールして温度を制御することもできる。平面状PTCヒーター3Aは、その両面に、銀メッキされた電極が形成されており、その表面に、金属板37、38が押圧した状態で接触することで、電力が供給される。金属板37、38は、詳細な説明は省略するが、遮蔽プレート5を貫通するように折曲片が延在して形成され、これらの折曲片が回路基板7に電気接続されている。
The
金属板38においては、両端の円形部分にて、平面状PTCヒーター3Aと接触し、金属板37においては、各両端において、3つの細長い板状の足部が放射状に伸び、この足部の先端で、平面状PTCヒーター3Aと接触している。この金属板37の足部の構造により、平面状PTCヒーター3Aは、足部の弾性力を利用して、押圧された状態で保持される。
The
図の懐炉は、複数の平面状PTCヒーター3Aを内蔵する。複数の平面状PTCヒーター3Aは、同じ設定温度とし、あるいは設定温度が異なるものを内蔵する。設定温度が異なる平面状PTCヒーター3Aを内蔵する懐炉は、通電する平面状PTCヒーター3Aを切り換えて放熱プレート4の温度をコントロールすることができる。たとえば、ふたつの平面状PTCヒーター3Aを内蔵する懐炉は、ひとつの平面状PTCヒーター3Aの設定温度を45℃、別の平面状PTCヒーター3Aの設定温度を48℃とする。この懐炉は、設定温度を45℃とする平面状PTCヒーター3Aに通電して放熱プレート4を45℃まで加温する。また、48℃の平面状PTCヒーター3Aに通電して、平面状PTCヒーター3Aを48℃まで加温する。また、両方の平面状PTCヒーター3Aに通電して、放熱プレート4を速やかに温度上昇させて、48℃まで加温する。
The illustrated furnace includes a plurality of
放熱プレート4は、アルミニウムや銅等の熱伝導の優れた金属板で製作される。放熱プレート4は、図4の一部拡大図に示すように、表面に無数の凹凸4aを設けて、低温火傷を防止できる。凹凸4aのある放熱プレート4が、人体に面接触する状態で密着しないからである。
The
また、図示されるように、とくに、放熱プレート4とヒーター3との間に、シリコーン材料からなる伝熱シリコーンシート90を貼り付けして、ヒーター3と放熱プレート84との熱伝導効率を高くできる。なお、伝熱シリコーンシート90の詳細については、後述する。
Further, as shown in the figure, in particular, a heat
懐炉の回路図を図8に示す。この回路図の懐炉は、電池1である角型二次電池1Aから発熱体である平面状PTCヒーター3Aに供給する電力をコントロールする制御回路6と、放熱プレート4の温度を検出する温度センサ10とを備える。制御回路6は、平面状PTCヒーター3Aへの供給電力をコントロールして、平面状PTCヒーター3Aの温度、すなわち放熱プレート4の温度を制御する。
FIG. 8 shows a circuit diagram of the bonfire. In this circuit diagram, a squirrel furnace includes a
この制御回路6は、電池1と平面状PTCヒーター3Aとの間に接続しているスイッチング素子11と、このスイッチング素子11をオンオフに制御するマイコンを含む制御部12とを備える。この懐炉は、平面状PTCヒーター3Aがスイッチング素子11を介して電池1と直列に接続されるので、平面状PTCヒーター3Aが電池1の保護回路に併用される。たとえば、スイッチング素子11が内部短絡あるいは溶着されてオン状態に保持されても、平面状PTCヒーター3Aは設定温度になる電気抵抗が急激に大きくなって、電流を実質的に遮断して電池1を保護するからである。
The
制御部12は、スイッチング素子11を所定の周期でオンオフに切り換えるデューティーを制御して、放熱プレート4の温度をコントロールする。制御部12がスイッチング素子11をオンにする時間を長くして、平面状PTCヒーター3Aの温度を高く、すなわち放熱プレート4の温度を高くできる。また、反対に制御部12がスイッチング素子11のオン時間を短くして、平面状PTCヒーター3Aと放熱プレート4の温度を低くできる。また、制御部12は、放熱プレート4の温度を検出する温度センサ10からの信号で、スイッチング素子11のデューティーをコントロールして、平面状PTCヒーター3Aと放熱プレート4を設定温度とすることもできる。
The
制御回路6は、設定温度を記憶するメモリ13を制御部12に内蔵している。平面状PTCヒーター3Aが、メモリ13に記憶される設定温度となるように、制御部12はスイッチング素子11をオンオフに切り換えるデューティーを制御する。制御部12は、必ずしもスイッチング素子11を所定の周期でオンオフに切り換えてデューティーで温度を制御する必要はない。制御部12は、温度センサ10からの信号で、平面状PTCヒーター3Aが設定温度よりも高くなるとスイッチング素子11をオフに切り換え、平面状PTCヒーター3Aが設定温度よりも低くなるとスイッチング素子11をオンに切り換える制御をして、平面状PTCヒーター3Aを設定温度に保持することもできる。
The
制御回路6のメモリ13は、初期設定温度とノーマル設定温度を記憶している。初期設定温度は、ノーマル設定温度よりも高くしている。この制御回路6は、図9に示すように、懐炉の電源スイッチ19を入れた最初に、平面状PTCヒーター3Aを初期設定温度に加温し、その後、ノーマル設定温度に制御する。この温度カーブで平面状PTCヒーター3Aと放熱プレート4を加温する懐炉は、短時間で速やかに加温して、ユーザーが冷えたときに暖かく加温できる。その後は、ノーマル設定温度とするので、平面状PTCヒーター3Aの平均電流を少なくして、長時間使用できる。
The
図8の制御回路6は、制御部12にUSB端子14を接続している。このUSB端子14は、図3の鎖線で示すように、ケース2に設けている。USB端子14はコンピュータに接続される。この制御回路6は、USB端子14を介してコンピュータに接続され、コンピュータから入力される制御信号で、メモリ13に記憶している設定温度を変更できるようにしている。この懐炉は、コンピュータに接続されて、ユーザーが自分に最適な設定温度に調整できる。
The
さらに、図8の懐炉は、複数のLED15を制御回路6に接続している。LED15は、図4と図7に示すように、ケース2に内蔵される回路基板7に固定されて、制御回路6で点滅状態が制御される。図の懐炉は、LED15の上方に配置される第1ケース2Aを透光性を有するプラスチックで製作している。このケース2は、LED15を表出させる開口窓を設けることなく、LED15の発光を透過させて外部に表示できる。ただ、ケースは、開口窓を設けてLEDをケースから表出させて外部に表示することもできる。制御回路6は、LED15を点灯する点灯パターンを制御部12のメモリ13に記憶している。制御部12のメモリ13に記憶されるLED15の点灯パターンは、USB端子14を介して接続されるコンピュータで変更される。この懐炉は、コンピュータを接続して、LED15の点灯状態をコントロールして、ユーザーが自分の好む点灯パターンに変更できる。
Further, the squirrel furnace in FIG. 8 has a plurality of
LED15は、ケース2に一又は複数設けることができる。また、LEDの点灯パターンを、電池1の残容量に応じて変化させることもできる。すなわち、LEDを所定のタイミングで点灯させると共に、このときの点灯パターンを、電池の残容量に応じて決まる特定の残容量表示点灯パターンに予め設定しておくことで、ユーザはLEDの点灯パターンから、懐炉の電池の残容量を把握することができる。所定のタイミングは、例えば懐炉の電源スイッチ19をONしたとき、又はOFFしたとき、あるいは所定の秒数以上長押ししたとき等に設定できる。特に電源OFF時に残容量表示点灯パターンを実行させることで、ユーザに対し、残容量が少ない場合は充電の必要性を喚起できるので、次回使用時に速やかに懐炉を使用できるよう、充電を促す効果が得られ、好ましい。また電源スイッチを残容量表示点灯パターンの実行スイッチと兼用させることができ、部品点数の増加も回避できる。
One or
また残容量表示点灯パターンは、LEDの点滅回数や時間、あるいはLEDの点灯色、又はこれらの組み合わせから構成できる。残容量表示点灯パターンの一例としては、電源スイッチをONからOFFに切り替えた後、緑色のLED15を3秒間点灯あるいは点滅
して表示させる。例えば、電池の残容量が70%以上の場合は充電不要として緑色に3秒間点灯させ、40%〜70%の場合は使用可として緑色にゆっくり点滅させ(例えば1秒間隔で3秒間点滅)、40%以下の場合は充電が必要として緑色に速く点滅させる(例えば0.5秒間隔で3秒間点滅)。またLED15の発光色を一色のみとせず、複数の発光色とすることもできる。例えば電池の残容量が70%以上の場合は緑色に5秒間点灯、40%〜70%の場合は黄色に5秒間点滅、40%以下の場合は赤色に8秒間点滅、等とできる。特に、残容量が少ない場合は注意を促す効果の高い赤色や短い時間間隔での点滅等を組み合わせることが好ましい。このようなLEDの残容量表示点灯パターンの制御は、電池の残容量を検出する制御部12で行う。残容量は、電池1の電圧を測定して得ることができる。なお、残容量表示点灯パターンの設定は予め設定しておく他、上述の通りユーザがUSB端子14を介して接続されるコンピュータから変更するよう構成してもよい。また、残容量表示点灯パターンは、メモリ13に記録される。なお、LEDの点灯色を変化させる場合は、異なる発光色に変更可能な一以上のLED、あるいは点灯色の異なる複数のLEDを使用することは言うまでもない。
Further, the remaining capacity display lighting pattern can be constituted by the number of flashing times and time of the LED, the lighting color of the LED, or a combination thereof. As an example of the remaining capacity display lighting pattern, after the power switch is switched from ON to OFF, the
図8の制御回路6は、懐炉が使用されない状態を検出するために、図4に示すように、平面状PTCヒーター3Aの反対側に外気温度センサ16を配置している。この懐炉は、外気温度センサ16で検出される外気温度である検出温度で懐炉が使用されない状態、すなわち非使用状態を判定して電源スイッチ19をオフにする。ここで、外気温度線センサ16近傍の第1ケース2Aに開口を設け、外気をケース内に導入できるようにしても良い。
The
制御回路6は、平面状PTCヒーター3Aの温度と外気温度センサ16の信号で、非使用状態を判別して、電源スイッチ19をオフに切り換える。図10は、電源スイッチ19をオフに切り換える領域をハッチングで示している。平面状PTCヒーター3Aの温度と外気温度とが、この図のハッチングの領域にあるとき、制御回路6は電源スイッチ19をオフに切り換える。このハッチングの領域は、平面状PTCヒーター3Aの温度が外気温度よりも高い状態、いいかえると外気温度センサ16の検出温度が低い状態、すなわち懐炉が衣類の内部にない状態であるから、非使用状態と判定する。この懐炉は、使用しないときに自動的に電源スイッチ19がオフに切り換えられるので、電池1の無駄な消費を解消できる。
The
図4の懐炉は、電池1のフラット面1aに沿って遮蔽プレート5を配設し、さらに、この遮蔽プレート5の下面に平面状PTCヒーター3Aを平行に配設している。すなわち、電池1のフラット面1aと遮蔽プレート5と平面状PTCヒーター3Aが平行な姿勢て積層される。この構造の懐炉は、平面状PTCヒーター3Aの熱を、遮蔽プレート5を介して電池1に伝導できる。平面状PTCヒーター3Aの熱は、直接には電池1に伝導されないので、電池1が平面状PTCヒーター3Aで加熱されることはない。ただ、平面状PTCヒーター3Aの発熱の一部は、遮蔽プレート5を介して間接的に電池1に伝導される。この懐炉は、極めて低温環境において、平面状PTCヒーター3Aに通電して電池1を余熱することができる。この懐炉は、図8に示すように、制御部12に、電池1の温度を検出する温度センサ18を接続している。制御部12は、電池温度が設定温度よりも低いことを温度センサ18で検出すると、スイッチング素子11をオンに切り換えて、平面状PTCヒーター3Aで電池1を余熱する。このとき、制御部12はスイッチング素子11をオンオフに切り換えるデューティーをコントロールして、平面状PTCヒーター3Aの温度をコントロールし、平面状PTCヒーター3Aの温度で電池1を加温する温度を特定する。電池1は放熱プレート4のように高い温度に加温する必要はない。したがって、電池1を余熱するスイッチング素子11は、オン時間が短くなるように、デューティーをコントロールして電池1の消耗を少なくする。
4 has a
さらに、図8の懐炉は、ケース2に電池1の充電回路25を内蔵している。充電回路25は、ケース2に内蔵される回路基板7に実装される。充電回路25は、角型二次電池1Aであるリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池を充電する充電制御部26を備える。この充電制御部26は、角型二次電池1Aを定電流・定電圧充電して満充電を検出して、充電を停止する。さらに、図の充電回路25は、角型二次電池1Aと直列に保護用FET27を接続しており、この保護用FET27を保護回路28で制御する。保護回路28は、電池1の過充電や過放電を検出して、保護用FET27をオンオフに制御する。充電している電池1が満充電されて過充電される状態になると、保護回路28は保護用FET27をオフに切り換えて充電を停止する。また、放電している電池1が過放電される状態になると、保護回路28は、保護用FET27をオフに切り換えて電池1の放電を停止する。
8 has a charging
図8の回路図の懐炉は、ACアダプタ29に接続されて、ACアダプタ29から電池1を充電する直流が入力される。懐炉は、ACアダプタ29を接続するDCジャック30を設け、このDCジャック30を充電回路25に接続している。この懐炉は、商用電源を電池1の充電電圧に変換する回路を内蔵しないので、充電回路25を小さくできる。ただし、懐炉は、直接に商用電源に接続して、電池を充電することもできる。この懐炉は、図11に示すように、ケース2に折り畳みできるようにACプラグ31を設ける。ACプラグ31は、商用電源を電池1の充電電圧に変換する回路を内蔵する充電回路に接続されて、電池1を充電する。この懐炉は、ACプラグ31を電源コンセントに接続して、内蔵する電池1を充電できる。
8 is connected to an
さらに、充電回路25に直流電力を供給して電池1を充電する懐炉は、図8の鎖線で示すように、充電回路25をUSB端子14に接続し、このUSB端子14をコンピュータなどに接続して電池1を充電することもできる。
Furthermore, the squirrel which charges the
さらに、図12と図13の懐炉は、ケース82にひとつのヒーター3を内蔵している。なお、図12、図13、図14において、上述の実施例に開示した構造、構成と同等の構造、構成については、説明を省略する。このケース82は、角型二次電池1Aを内蔵するプラスチック製の第1ケース82Aと第2ケース82Bとからなる。第2ケース2Bは、遮蔽プレート85を一体的に成形しており、下面に放熱プレート84を固定している。第2ケース82Bに放熱プレート84を固定する状態で、遮蔽プレート85と放熱プレート84との間にヒーター3を配置している。ヒーター3は、放熱プレート84の中央部に配設して、放熱プレート84の全面を均一に加熱する。放熱プレート84は、表面側を中央凸に湾曲する形状としている。放熱プレート84は、表面に遠赤外線を放射する塗料を塗布して、遠赤外線を効率よく放射できる。放熱プレート84の内面であって、ヒーター3に熱結合される部分に平面部84Aを設けている。放熱プレート84は、平面部84Aの内側にヒーター3を内蔵して、ヒーター3の熱を有効に放熱プレート84に熱伝導する。とくに、放熱プレート84とヒーター3との間に、シリコーン材料からなる伝熱シリコーンシートを貼り付けして、ヒーター3と放熱プレート84との熱伝導効率を高くできる。
12 and 13 has a
さらに、図の懐炉は、ヒーター3と放熱プレート84との間に、ヒーター3に通電する金属板88を配設している。この構造は、ヒーター3を平面状PTCヒーター3Aとする構造に適している。金属板88は、平面状PTCヒーター3Aの表面に設けている電極に接触して、平面状PTCヒーター3Aに通電する。金属板88は、平面状PTCヒーター3Aとの電気接続を確実にするために、局部的に突出する突出部88aを設けている。突出部88aが平面状PTCヒーター3Aの表面の電極に接触して、電気接続される。さらに、金属板88は、全体の形状を平面状として、放熱プレート84の平面部84Aに面接触状態で熱結合される。さらに、放熱プレート84の平面部84Aと金属板88とは、伝熱シリコーンシート90を貼り付けして、熱伝導効率を高くしている。図においては、伝熱シリコーンシート90を点線で示す。
Furthermore, in the illustrated furnace, a
以下に、図1のグラフも用いて、本発明の懐炉が、熱伝導に優れているかを説明する。
図13の構造を示す懐炉を利用して、放熱プレート84と金属板88との間に、伝熱シリコーンシート90が貼り付けられた本発明の懐炉(伝熱シートあり)と、放熱プレート84と金属板88との間にシリコンペーストなどの熱結合ペースト89が塗布された従来例1(熱結合ペーストあり)(上述の特許文献1の構造に相当する)と、放熱プレートと金属板88との間に伝熱材を有しない従来例2(金属のみ)の3つの懐炉を用意し、各懐炉における放熱プレート84表面の温度を比較した比較テストを行った。その結果を、図1のグラフに示す。
Below, the graph of FIG. 1 is used and it is demonstrated whether the squirrel of this invention is excellent in heat conduction.
13 is used, the heat
横軸に加温時間、縦軸に放熱プレート4の温度を示したものである。実験室の室温は0℃である。グラフより、懐炉のスイッチをオンとして、平面状PTCヒーターのたち上がりにおいて、本願発明の懐炉は従来例1より測定温度が約5〜6度高く、従来例2よりは測定温度が約8〜9度高くなっている。この比較テストの結果より、本発明が、熱伝導性に優れており、放熱プレートを効率良く、加温できるより、懐炉を利用するユーザーが、暖かさを体感することができる。
The horizontal axis represents the heating time, and the vertical axis represents the temperature of the
図5、図7、図12、図13に示す伝熱シリコーンシート90は、熱伝導率は約6.0W/m・Kであり、一辺が約2cmの正方形状で、厚さは約0.5mmである。金属板38の2つの円形部分、金属板88は直径約2cmであるため、この伝熱シリコーンシート90によって、金属板88の全部を覆うことができる。伝熱シリコーンシート90の熱伝導効率が約6.0W/m・Kよりも高くても、低くても良いものとし、その形状は正方形に限定する必要はない。伝熱シリコーンシートとしては、低硬度のもの、ゲル状であるものが利用できる。このような伝熱シリコーンシート90は、表面が柔らかく粘着性に富んでいるため、高い密着性を実現し、曲部でも高い放熱効果を得ることができ、JIS K7312(タイプC)の基準では、硬度が25〜45である。また、放熱プレート84に対する衝撃(力)が金属板88を伝わり、平面状PTCヒーター3Aを破損させるおそれがあったが、この伝熱シリコーンシート90が、弾力性、可撓性を特徴とする伝熱シリコーンシート90のため、放熱プレート4、84に対する衝撃(力)を吸収し、平面状PTCヒーター3Aの破損を防止する効果も有している。
The heat
この構造は、平面状PTCヒーター3Aの熱が直接に放熱プレート84に伝導されず、金属板88を介して伝導されるので、平面状PTCヒーター3Aの温度変化に対する放熱プレート84の温度変化を少なくできる。平面状PTCヒーター3Aは、図22に示すように、電源である電池1との間に接続しているスイッチング素子11をオンオフに制御して設定温度にコントロールされる。スイッチング素子11がオンの状態で、平面状PTCヒーター3Aは加熱され、スイッチング素子11がオフの状態で平面状PTCヒーター3Aは加熱されない。したがって、平面状PTCヒーター3Aは、スイッチング素子11のオンとオフの状態で温度が変化する。この温度変化は、金属板88を介して平面状PTCヒーター3Aの熱を放熱プレート84に伝導する構造で解消できる。また、制御部12がスイッチング素子11をオンオフに制御するデューティーを制御して、平面状PTCヒーター3Aの温度をコントロールする制御回路6は、平面状PTCヒーター3Aの温度を温度センサ10で検出して、スイッチング素子11のデューティーを制御する。このように、温度センサ10でスイッチング素子11のデューティーをコントロールする懐炉は、平面状PTCヒーター3Aの温度検出に時間遅れが発生し、平面状PTCヒーター3Aの温度が設定温度よりも高くなり、あるいは低くなることがある。この弊害も、平面状PTCヒーター3Aの熱を金属板88を介して放熱プレート84に伝導する構造で解消できる。
In this structure, the heat of the
さらに、スイッチング素子11をオンオフに制御するデューティーを制御して、平面状PTCヒーター3Aの温度を制御する制御回路6は、懐炉の電源スイッチ19がオンに切り換えられた最初に、連続して平面状PTCヒーター3Aに通電して極めて短時間に設定温度まで加温できる。平面状PTCヒーター3Aが設定温度になると、スイッチング素子11をオンオフに切り換えるデューティーをコントロールして、平面状PTCヒーター3Aの温度を制御する。
Further, the
さらに、図22の懐炉は、防犯ブザー80を内蔵している。防犯ブザー80は、ヒーター3に通電する電池1から電力を供給している。懐炉に内蔵される防犯ブザー80は、ブザー80Aと、このブザー80Aの警報音の発生状態をコントロールする防犯回路80Bとを備えている。防犯回路80Bは、警報スイッチ81を接続している。警報スイッチ81は、すでに市販されている防犯ブザー80に使用されるように、紐を引っ張ってピンが引き抜かれるとオンに切り換えられ、あるいは紐を引いてオンオフに切り換えられるスイッチである。ただ、この警報スイッチは、ケースの外部にスイッチを設け、このスイッチをオンオフに切り換える構造とすることもできる。
Furthermore, the bonfire of FIG. 22 incorporates a security buzzer 80. The security buzzer 80 supplies power from the
防犯回路80Bは、警報スイッチ81がオンに切り換えられると、電池1から供給される電力でブザー80Aに通電してブザー80Aから警報音を発生させる。防犯回路80Bは、懐炉のヒーター3に優先して電力が供給される。したがって、制御部12は、電池1の残容量や電圧を検出しており、電池1の残容量や電圧が設定値よりも小さくなると、スイッチング素子11をオフに切り換えて、ヒーター3への通電を停止して、防犯ブザー80のみに電力を供給できる状態とする。この懐炉は、電池1で放熱プレート84を加温できなくなった状態においても、防犯ブザー80として使用できる。とくに、防犯ブザー80の消費電力は、ヒーター3の消費電力に比較して少なく、とくに、ブザー80Aが警報音を発生しない状態での消費電力は極めて小さく、ヒーター3に通電しない状態となった後も、相当に長い時間、防犯ブザー80として使用できる。
When the
防犯ブザー80を内蔵する懐炉は、以下の優れた特徴がある。
(1)緊急時に、防犯ブザーをすばやく操作できる。
一般的な防犯ブザーは、ランドセルや鞄から吊り下げるタイプのものが多く、緊急時において、警報スイッチをオンにするときに紐を引っ張るのが難しい問題点があった。これに対して、本発明のように、防犯ブザーを内蔵する懐炉は、懐炉の機能を生かすために、常に手で握った状態で使用し、あるいは、ポケットに入れて持ち運びするので、緊急時にすばやく操作できる。とくに、手で握った状態や、ポケットに入れた状態では、犯罪者に防犯ブザーの所持を気づかれない特長もある。このため、防犯ブザーを犯罪者に捕り上げられて、緊急時に使用できなくなる心配がない。
The hood with built-in security buzzer 80 has the following excellent features.
(1) The buzzer can be quickly operated in an emergency.
There are many types of general crime prevention buzzers that are hung from a school bag or a bag. In an emergency, it is difficult to pull a string when turning on an alarm switch. On the other hand, as in the present invention, a hood with a built-in crime prevention buzzer is always used in the state of being held by hand or carried in a pocket in order to take advantage of the function of the hood. Can be operated. In particular, there is a feature that criminals are not aware of possession of a security buzzer when held in their hands or in a pocket. For this reason, there is no fear that the crime prevention buzzer will be caught by criminals and cannot be used in an emergency.
(2)寒い夜道でも確実に防犯ブザーを操作できる。
昨今では、防犯ブザーを携帯して夜の学習塾に通う児童や生徒が増えている。また、痴漢やストーカー犯罪の増加により、夜道で防犯ブザーを携行する女性が増えている。犯罪者に遭遇すると恐怖のあまり声が出なくなるためである。ところが、寒い夜道等では、寒さで指先がかじかんで、緊急時に防犯ブザーを操作できないおそれがある。本発明のように、防犯ブザーを内蔵する懐炉では、懐炉の機能で指先を暖めることができるので、冬の寒い夜道においても、防犯ブザーが鳴らせないような事態を避けることができる。また、指先や体が温まることにより、暗くて寒い夜道での恐怖心を和らげる効果もある。
(2) The buzzer can be operated reliably even on cold night roads.
In recent years, an increasing number of children and students go to night cram schools with security buzzers. The number of women carrying crime prevention buzzers at night is increasing due to the increase in molesters and stalking crimes. This is because if you encounter a criminal, you will not hear much fear. However, on cold night roads and the like, there is a possibility that the crime prevention buzzer cannot be operated in an emergency because the fingertip is pinched by the cold. As in the present invention, in a squirrel having a built-in crime prevention buzzer, the fingertip can be warmed by the function of the squirrel, so that it is possible to avoid a situation where the crime prevention buzzer does not sound even on a cold winter night. In addition, warming the fingertips and body also has the effect of relieving fear in dark and cold nights.
(3)電池の残容量を確認できる。
一般的な防犯ブザーは、電池の残容量を調べにくい欠点がある。それは、警報スイッチをオンに切り換えてブザーを鳴らす必要があるからである。この状態は、周囲に大音量の
警報音が鳴り響くので、周囲への迷惑や注目を考えると、常に残容量を確認することは、まずできない。しかしながら、防犯ブザーの電池が切れていると、緊急時において一大事になる。これに対して、本発明の懐炉では、懐炉の温もりにより、電池の残容量の有無がわかるので、安心して使用できる。
(3) The remaining battery capacity can be confirmed.
A general security buzzer has a drawback that it is difficult to check the remaining battery capacity. This is because it is necessary to turn on the alarm switch and sound the buzzer. In this state, since a loud alarm sound sounds around, it is impossible to always check the remaining capacity in consideration of inconvenience and attention to the surroundings. However, if the battery of the security buzzer runs out, it will be important in an emergency. On the other hand, in the squirrel of the present invention, the presence or absence of the remaining capacity of the battery can be determined by the warmth of the squirrel.
1…電池 1A…角型二次電池
1a…フラット面
2…ケース 2A…第1ケース
2B…第2ケース
3…ヒーター 3A…平面状PTCヒーター
4…放熱プレート 4a…凹凸
5…遮蔽プレート
6…制御回路
7…回路基板
8…調整シート
9…エラストマー
10…温度センサ
11…スイッチング素子
12…制御部
13…メモリ
14…USB端子
15…LED
16…外気温度センサ
17…バイブレータ
18…温度センサ
19…電源スイッチ
20…止ネジ
21…連結リブ
22…周壁
23…段差部
24…底プレート
25…充電回路
26…充電制御部
27…保護用FET
28…保護回路
29…ACアダプタ
30…DCジャック
31…ACプラグ
32…無接点充電回路
33…誘導コイル
34…整流回路
35…充電回路
36…充電制御部
37…金属板
38…金属板
40…充電台
41…出力コイル
42…電源回路
52…ケース 52A…第1ケース
52B…第2ケース
54…放熱プレート
55…遮蔽プレート
61…本体部
62…折曲部
63…連結部
64…放熱プレート
72…ケース
74…放熱プレート
80…防犯ブザー 80A…ブザー
80B…防犯回路
81…警報スイッチ
82…ケース 82A…第1ケース
82B…第2ケース
84…放熱プレート 84A…平面部
85…遮蔽プレート
88…金属板 88a…突出部
89…熱結合ペースト
90…伝熱シリコーンシート
91…電池
92…ケース
93…ヒーター
94…ヒーター回路
DESCRIPTION OF
1a ...
2B ...
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
52B ... 2nd case 54 ... Heat dissipation plate 55 ... Shielding plate 61 ... Body part 62 ... Bending part 63 ... Connecting part 64 ... Heat release plate 72 ... Case 74 ... Heat release plate 80 ...
80B ...
82B ...
Claims (5)
前記発熱体がケース(2)表面の放熱プレート(4)を加熱するようにしてなる懐炉。 A battery (1), a case (2) containing the battery (1), a heater (3) energized and heated by the battery (1) contained in the case (2), and the heater ( A heat transfer silicone sheet (90) affixed to the surface of 3) and a heat dissipation plate (4) thermally coupled to the heater (3) through the heat transfer silicone sheet (90). The heater (3) is a heating element, and the case (2) has a heat radiating plate (4) made of a metal plate to be heated by being thermally coupled to the heating element on the surface,
A bonfire in which the heating element heats the heat radiating plate (4) on the surface of the case (2).
The hood according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the heating element is a planar PTC heater (3A).
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