JP2000237030A - 電気カーペット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱体の通断電回数を必要以上に増やすこと
なく、消費電力の低減を実現する。 【解決手段】 カーペット本体１の温度が設定温度より
も低い場合は、第２の接点14によりヒータ５以外のヒー
タ６を通電する。このとき、ヒータ６のフルパワーで暖
房を行なう。一方、カーペット本体１の温度と設定温度
との差が小さくなったら、第２の接点14によりバイパス
路13を開き、ヒータ５，６を直列の状態で通電する。す
ると、加熱体５，６全体の消費電力は小さくなり、過電
流によりブレーカーが動作する心配がない。また、従来
のように加熱体を交互に通断電する必要がなく、第２の
接点14の切換回数も減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カーペット本体内
に設けた加熱体により暖房能力を切換え可能な電気カー
ペットに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種の電気カ
ーペットに内蔵する発熱体すなわちヒータの通電制御
は、カーペット本体内のヒータワイヤと並行に配設した
センサワイヤで、若しくはセンサワイヤと一体のヒータ
ワイヤでカーペット本体の温度を検知し、これを予め設
定された温度とマイクロコンピュータなどの制御手段で
比較・判断し、ヒータワイヤの通断電手段であるリレー
をオン・オフして通断電して、負荷であるヒータの通断
電を制御していた。

【０００３】これを図７において具体的に説明すると、
101は例えばＡＣ100Ｖの商用電源であり、この商用電源
101の両端間には、接点102と一方のヒータ103とからな
る直列回路と、接点104と他方のヒータ105とからなる直
列回路が並列に接続される。一方、制御回路108には前
記接点102と接点104を各々開閉するリレーが内蔵されて
おり、このリレーを構成するリレーコイル（図示せず）
に電流が流れると、対応する接点102または接点104が閉
じて、ヒータ103またはヒータ105に商用電源101からの
電源電圧が印加される構成になっている。

【０００４】ところで、上記構成では、電源スイッチ
（図示せず）により電源を投入してしばらく経過し、カ
ーペット本体が所定の設定温度に達した後は、リレーの
接点102，104がオン・オフを繰り返してカーペット本体
を一定の温度に保持するが、リレーの接点102，104がオ
ンの間は電源を投入した初期と同様にフルパワーでカー
ペット本体を暖めており、ヒータ103，105の全体に電流
が流れて大電流を消費するから、一般家庭においては電
流の流れ過ぎによって、過電流保護器であるブレーカー
が動作するなどの不具合を生じる虞れがある。このた
め、本来は２本のヒータ103，105を各々独立して制御
（すなわち、２本同時にオンすることもある）すべきと
ころ、交互に通電するなどして、瞬間的にはヒータ10
3，105の全体に流れる電流を少なく抑えた制御を行なっ
ていた。しかし、２本のヒータ103，105を交互に通断電
するのは、リレーの接点102，104の寿命を早めることに
もなり、またリレーの動作音が頻繁に発生して、耳障り
になる懸念も生じる。したがって、リレーの動作が頻繁
には発生せず聴覚上快適で、また過電流によりブレーカ
ーが動作する心配のない電気カーペットが望まれてい
た。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、加熱体の通断電回数を必要以上に増やす
ことなく、消費電力の低減を実現できる電気カーペット
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の電気
カーペットは、前記目的を達成するために、カーペット
本体に並行または近接して配設した複数の加熱体を電気
的に直列接続するとともに、前記複数の加熱体のなかで
少なくとも１つの加熱体の通断電を切換える通断電切換
手段を設けたものである。

【０００７】例えば電源投入初期時などのカーペット本
体の温度が設定温度よりも低い場合には、通断電切換手
段により加熱体以外の加熱体を通電する。すると、この
通電した加熱体に全ての電圧が直接印加され、通電した
加熱体の抵抗値に見合うパワーで暖房を行なう。

【０００８】次に、例えばカーペット本体の温度と設定
温度との差が小さくなったら、通断電切換手段によりそ
れまで通電していなかった加熱体と、他の加熱体とを直
列の状態で通電する。すると、通電する加熱体全体の抵
抗値は増加するが、この加熱体全体の消費電力は抵抗値
に反比例して小さくなるので、カーペット本体の温度が
ある程度安定した後は、過電流によりブレーカーが動作
する心配がない。また、従来のように加熱体を交互に通
断電する必要がなく、通断電切換手段の切換回数も減る
ので、この通断電切換手段の寿命を延ばすことができる
とともに、通断電切換手段の切換音も減り、聴覚上快適
なものとなる。

【０００９】また、加熱体全体の消費電力が小さくなる
と、加熱体全体を断電した直後におけるカーペット本体
の温度上昇のオーバーシュート分が小さくなるので、カ
ーペット本体を設定温度に保持する際に、カーペット本
体の表面温度差が従来のものよりも小さくなる。したが
って、設定温度に近い制御を行なうことができる。

【００１０】本発明の請求項２の電気カーペットは、前
記請求項１の構成に加えて、前記複数の加熱体は異なる
抵抗値を有するものであることを特徴とする。

【００１１】複数の加熱体の各々を異なる抵抗値にすれ
ば、通断電切換手段を通電または断電したときの各々の
消費電力を、カーペット本体の特性に適したものにする
ことができる。

【００１２】本発明の請求項３の電気カーペットは、前
記請求項１または２の構成に加えて、前記複数の加熱体
を並列にも接続できる接続切換手段を設けたことを特徴
とする。

【００１３】接続切換手段により複数の加熱体を並列に
接続することもできるので、より広範囲に消費電力の切
換を行なうことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施形態】以下、本発明の電気カーペットの各
実施例について、図面を参照しながら説明する。図１〜
図４は本発明の第１実施例を示すもので、電気カーペッ
トの全体構成を図２および図３に基づき説明すると、１
は平面状のカーペット本体で、カーペット本体１はその
表面に表地２が形成され、通常はこの表地２をデザイン
化する。表地２は、特に用途をダイニングおよびキッチ
ン用とした場合に、防水対応のために合成樹脂シートを
使用することがある。４はカーペット本体１の下面を形
成する平面状のフェルトで、これは下方への断熱と座り
心地を良好にするためのものである。５，６は加熱体に
相当する線状のヒータで、これは図２に示すように、互
いの加熱体５，６が並行に近接して、カーペット本体１
の内部に概ね蛇行状に配置されており、カーペット本体
１の内部に一様に設けられている。また、７はヒータ
５，６とともにカーペット本体１の表地２とフェルト４
の間に設けられる温度検知手段たる線状の温度センサで
ある。この温度センサ７は、カーペット本体１の表面温
度を検知するためのものであり、この温度センサ７の検
知温度に基づき、ヒータ５，６を通断電するように構成
している。さらに、８は表地２の下方にあって、ヒータ
５，６や温度センサ７の上方に配設した金属網である。
この金属網８は、カーペット本体１の表地２に包丁など
の金属鋭利物が落下した場合でも、その先端がヒータ
５，６や温度センサ７などの充電部に到達せず、しか
も、カーペット本体１を人力で丸めることができる程度
の可撓性を有する網目状に形成される。

【００１５】図１は電気カーペットの回路構成を示すも
のであり、同図において、11は例えばＡＣ100Ｖの商用
電源であり、この商用電源11の両端間には、前述のヒー
タ５，６とともに、このヒータ５，６全体の通断電を切
換える第１の接点12が直列に接続される。また、複数の
ヒータ５，６のなかで、少なくとも一つのヒータ５の両
端間には、ヒータ５間を短絡するバイパス路13が接続さ
れる。バイパス路13の途中には、ヒータ５と並列に通断
電切換手段たる第２の接点14が接続され、この第2の接
点14によりバイパス路13を開閉して、ヒータ５の通断電
を切換えるように構成している。

【００１６】15は、商用電源11からの電源電圧により動
作する制御回路である。この制御回路15は、図示しない
マイクロコンピュータなどからなる電気カーペットの制
御手段の他に、第１の接点12と共に第１のリレーを構成
する第１のリレーコイル16や、第２の接点14と共に第２
のリレーを構成する第２のリレーコイル17などを内蔵し
ている。そして、前記温度センサ７にて検知されるカー
ペット本体１の温度と、コントローラなどの操作部によ
り予め設定された温度とを制御回路15にて比較・判断
し、その結果に基づき第１のリレーコイル16または第２
のリレーコイル17に電流を供給または遮断することで、
第１の接点12または第２の接点14を各々独立に開閉制御
するように構成している。なお、本実施例では、ヒータ
５およびヒータ６はいずれも同じ800Ｗ（抵抗値：12.5
Ω）のものを用いている。

【００１７】次に、上記構成について、図４のグラフを
参照しながらその作用を説明する。なお、図４は、電源
投入時前後からのカーペット本体１の温度変化を示した
ものである。

【００１８】先ず、図示しない電源スイッチ（図示せ
ず）により電源を投入して、制御回路15に商用電源11か
らの電源電圧を供給する。この電源投入当初の期間Ｔ１
は、操作部の例えば温度調節ボリュームによる設定温度
よりも、温度センサ７で検知されるカーペット本体１の
温度が数℃以上低いので、制御回路15は第１のリレーコ
イル16および第２のリレーコイル17のいずれのも電流を
供給して、第１の接点12および第２の接点14をオンにす
る。すると、一方のヒータ５はバイパス路13によりその
両端間が短絡され、他方のヒータ６だけが通電されるの
で、商用電源11からの電源電圧が全てこのヒータ６に印
加され、ヒータ６は消費電力800Ｗのフルパワーで暖房
を行なう。なお、本実施例では、第２の接点14をオンに
すると、単独のヒータ６に商用電源11のＡＣ100Ｖが印
加されるため、ヒータ６がフルパワーで暖房を行なう
が、ヒータ６が複数直列に接続された場合には、各ヒー
タ毎に商用電源11の電源電圧が分圧されるので、各ヒー
タの抵抗値に見合うパワーで暖房が行われる。

【００１９】その後、カーペット本体１が暖まり、設定
温度との差が小さくなる期間Ｔ２に移行すると、制御回
路15は第２のリレーコイル17への電流の供給を遮断し、
第２の接点14をオフにする。これにより、それまでバイ
パス路13により短絡していたヒータ５と、別のヒータ６
は直列の状態で通電される。すると、通電するヒータ
５，６全体の抵抗値は、前述のヒータ６のみ通電する場
合の全体抵抗値と比較して２倍（12.5Ωから25Ω）に増
加するが、このヒータ５，６全体の消費電力は、ヒータ
５，６全体の抵抗値に反比例して小さくなる（800Ｗか
ら400Ｗ）。特に、１本のヒータ６当たりでは、それま
での800Ｗから200Ｗに消費電力が低減する。このよう
に、複数のヒータ５，６を直列に接続して、ヒータ５，
６全体の消費電力を低減することで、電気カーペット以
外の各種電気製品を同時に使用しても、過電流によりブ
レーカーが動作することが極力回避される。また、２本
のヒータを交互に通断電する従来のものに比べて、第１
の接点12や第２の接点14の動作回数も増えないので、リ
レーの寿命を縮めずにすむし、リレーの動作音も低減で
き、聴覚上快適な暖房が行なえる。

【００２０】その後、制御回路15は、温度センサ７で検
知したカーペット本体１の温度が設定温度に近づくよう
に、第１のリレーコイル16に電流を供給または遮断し
て、第１の接点12をオンオフし、ヒータ５，６全体の通
断電を切換える。そして、図4に示すように、第１の接
点12をオンしている期間Ｔ３，Ｔ４は、前述の期間Ｔ２
と同じように、直列に接続したヒータ５，６全体を通電
する。ヒータ５，６全体を通電しているときの消費電力
は従来のものよりも小さく、ヒータ５，６を断電した直
後におけるカーペット本体１の温度上昇のオーバーシュ
ート分が小さくなるので、ヒータ５，６の通電時および
断電時におけるカーペット本体１の表面温度の差（ディ
ファレンシャル）が小さくなる。したがって、カーペッ
ト本体１の温度をより設定温度に近づけて制御を行なう
ことができる。

【００２１】一方、カーペット本体１をダイニングやキ
ッチンなどの床面などに敷いて使用する際に、刃物など
が誤って先端部から落下しても、カーペット本体１内に
ある金属網８により、それ以上の深部すなわちヒータ
５，６や温度センサ７への侵入が阻害される。よって、
刃物などの鋭利金属物が充電部などへ到達することがな
い。また、金属網８はある程度の可撓性を有するため、
カーペット本体１の非使用時には、カーペット本体１を
丸めて移動したり、邪魔にならないように収納すること
ができる。これにより、刃物などの突き刺さりを防止す
るために、従来のような金属板などの堅い素材をカーペ
ット本体内に設けたものに比べて、移動や収納に支障を
来たさない利点がある。

【００２２】さらに、金属網８自体がカーペット本体１
の内部において均熱板の役目を果たすので、カーペット
本体１の表面温度のバラツキが少なくなる。しかも、前
述の金属板を表地の表面に設けると、デザイン上の制約
を著しく受けることになるが、本実施例では表地２の下
方に金属網８が配置されるため、表地２に任意のデザイ
ンを形成でき、デザイン上の制約もない。

【００２３】以上のように、本実施例においては、カー
ペット本体１に並行または近接して配設した複数の加熱
体であるヒータ５，６を電気的に直列接続するととも
に、この複数の加熱体５，６のなかで少なくとも１つの
ヒータ５の通断電を切換える通断電切換手段としての第
２の接点14を設けている。

【００２４】これにより、電源投入初期時などのカーペ
ット本体１の温度が設定温度よりも低い場合には、第２
の接点14によりヒータ５以外のヒータ６を通電する。す
ると、この通電したヒータ６に全ての電源電圧が直接印
加され、通電したヒータ６の抵抗値に見合うパワー（本
実施例では、ヒータ６が単独のため、ヒータ６のフルパ
ワー）で暖房を行なう。

【００２５】次に、カーペット本体１の温度と設定温度
との差が小さくなったら、第２の接点14によりバイパス
路13を開き、それまでバイパス路13により通電していな
かったヒータ５と、他のヒータ６とを直列の状態で通電
する。すると、通電する加熱体５，６全体の抵抗値は増
加するが、この加熱体５，６全体の消費電力は抵抗値に
反比例して小さくなるので、カーペット本体１の温度が
ある程度安定した後は、過電流によりブレーカーが動作
する心配がない。また、従来のように加熱体を交互に通
断電する必要がなく、第２の接点14の切換回数も減るの
で、この第２の接点14の寿命を延ばすことができるとと
もに、第２の接点14の切換音も減り、聴覚上快適なもの
となる。

【００２６】また、ヒータ５，６全体の消費電力が小さ
くなると、ヒータ５，６全体を断電した直後におけるカ
ーペット本体１の温度上昇のオーバーシュート分が小さ
くなるので、カーペット本体１を設定温度に保持する際
に、カーペット本体１の表面温度差が従来のものよりも
小さくなる。したがって、設定温度に近い制御を行なう
ことができる。

【００２７】なお、本実施例では、各ヒータ５，６の抵
抗値を同じに設定したが、図１において、抵抗値が各々
異なるヒータ５，６を直列に接続してもよい。例えば、
目標の設定温度に達した後、すなわち図４に示す期間Ｔ
１を過ぎた後は、ヒータ５，６全体の消費電力がそれま
での１／４（25％）程度でも、周囲温度などの条件がよ
ければ、カーペット本体１を設定温度に十分保持でき
る。したがって、ヒータ５を267Ｗ（37.45Ω）とする一
方、ヒータ６を800Ｗ（12.5Ω）とすれば、電源投入初
期の期間Ｔ１では消費電力がヒータ６単独の800Ｗで、
その後の期間Ｔ２〜Ｔ４ではヒータ５，６を直列接続し
て、その消費電力が200Ｗに切り換わり、所望のヒータ
特性を得ることができる。つまり、複数のヒータ５,６
を各々異なる抵抗値にすれば、第２の接点14を通電また
は断電したときの各々の消費電力を、カーペット本体１
の特性に適したものにすることができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を図５に示す。
なお、先に説明した第１実施例と対応する部分には、同
一符号を付してその説明を省略する。本実施例では、第
１実施例におけるヒータ５，６に加え、これらのヒータ
５，６と直列に別のヒータ21を接続する。また、これら
のヒータ５，６，21のなかで、ヒータ21の両端間にもバ
イパス路22を設けるとともに、このバイパス路22を開閉
してヒータ21の通断電を切換える別の通断電切換手段と
しての第３の接点23を、バイパス路22の途中に挿入接続
する。そして、制御回路15に内蔵する第３のリレーコイ
ル24に電流を供給または遮断することにより、第３の接
点23をオンオフする構成となっている。なお、各ヒータ
５，６，21は、いずれも800Ｗ（抵抗値：12.5Ω）のも
のを用いている。

【００２９】本実施例では、電源投入当初の期間Ｔ１に
おいて、第１〜第３のリレーコイル16，17，24に電流を
供給して、第１〜第３の接点12，14，23をいずれもオン
にする。すると、ヒータ５の両端間がバイパス路13によ
り短絡されるとともに、ヒータ21の両端間のバイパス路
22により短絡され、ヒータ６による消費電力800Ｗのフ
ルパワーで暖房が行なわれる。また、その後の期間Ｔ２
〜Ｔ４に移行すると、今度は第２のリレーコイル17への
電流の供給を遮断し、第２の接点14をオフにするととも
に、第３のリレーコイル24への電流の供給を遮断し、第
３の接点23をオフにする。これにより、各ヒータ５，
６，21が直列の状態で通電され、それまでの800Ｗから2
66.7Ｗに消費電力が低減する。

【００３０】以上のように、本実施例では、カーペット
本体１に並行または近接して配設した複数の加熱体であ
るヒータ５，６，21を電気的に直列接続するとともに、
この複数の加熱体５，６，21のなかでヒータ５，21の通
断電を切換える通断電切換手段としての第２の接点14お
よび第３の接点23を設けている。従って、前述の第１実
施例の場合と同様に、カーペット本体１の温度がある程
度安定した後は、過電流によりブレーカーが動作する心
配がない。また、従来のように加熱体を交互に通断電す
る必要がなく、第２の接点14や第３の接点23の切換回数
も減るので、これらの第２の接点14や第３の接点23の寿
命を延ばすことができるとともに、第２の接点14や第３
の接点23の切換音も減り、聴覚上快適なものとなる。さ
らに、ヒータ５，６，21全体を断電した直後におけるカ
ーペット本体１の温度上昇のオーバーシュート分が小さ
くなるので、カーペット本体１を設定温度に保持する際
に、カーペット本体１の表面温度差が従来のものよりも
小さくなる。したがって、設定温度に近い制御を行なう
ことができる。

【００３１】なお、本実施例においても、各々のヒータ
５，６，21の抵抗値を異なるものにすれば、第２の接点
14および第３の接点23を通電または断電したときの各々
の消費電力を、カーペット本体１の特性に適したものに
することができる。

【００３２】次に、本発明の第３実施例を図６に示す。
なお、先に説明した第１実施例と対応する部分には、同
一符号を付してその説明を省略する。本実施例では、制
御回路15を構成する第２のリレーコイル17に対応して、
ヒータ５またはヒータ６の通断電を切換える通断電切換
手段であるとともに、ヒータ５，６を並列にも接続でき
る接続切換手段としての２つの切換接点31，32が設けら
れている。そして、切換接点31が常閉接点ＮＣ側にあ
り、切換接点32が常開端子ＮＯ側にある場合には、第１
の接点12をオンしたときにもヒータ５には通電されず、
ヒータ６に全ての電源電圧が直接印加される。したがっ
て、800Ｗ（抵抗値:12.5Ω）のヒータ５，６を用いた場
合、全体の消費電力はヒータ６単独による800Ｗとな
る。また、切換接点31および切換接点32をいずれも常閉
接点ＮＣ側にすると、ヒータ５，６が直列に接続した状
態で通電され、このときの全体の消費電力は400Ｗとな
る。さらに、切換接点31および切換接点32をいずれも常
開接点ＮＯ側にすると、商用電源11の両端にヒータ５お
よびヒータ６が並列接続された状態になり、この場合
は、全体の消費電力が1600Ｗになる。したがって、本実
施例のように、複数のヒータ５，６を並列にも接続でき
る接続切換手段としての切換接点31および切換接点32を
設けるようにすれば、切換接点31および切換接点32によ
り複数のヒータ５，６を並列に接続することも可能にな
り、より広範囲に消費電力の切換を行なうことが可能と
なる。

【００３３】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
通断電切換手段や接続切換手段などは、各実施例中で示
したリレーに限らず、サイリスタやトライアック（双方
向性三端子サイリスタ）などの半導体制御素子を利用す
ることもできる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の請求項１の電気カーペットは、
カーペット本体に並行または近接して配設した複数の加
熱体を電気的に直列接続するとともに、前記複数の加熱
体のなかで少なくとも１つの加熱体にバイパス路を設
け、このバイパス路を開閉して前記少なくとも一つの加
熱体の通断電を切換える通断電切換手段を設けたもので
あり、加熱体の通断電回数を必要以上に増やすことな
く、消費電力の低減を実現でき、しかも設定温度に近い
制御を行なうことができる電気カーペットを提供でき
る。

【００３５】本発明の請求項２の電気カーペットは、前
記請求項１の構成に加えて、前記複数の加熱体は異なる
抵抗値を有するものであることを特徴とし、この場合は
さらに、通断電切換手段を通電または断電したときの各
々の消費電力を、カーペット本体の特性に適したものに
することができる。

【００３６】本発明の請求項３の電気カーペットは、前
記請求項１または２の構成に加えて、前記複数の加熱体
を並列にも接続できる接続切換手段を設けたことを特徴
とし、この場合はさらに、より広範囲に消費電力の切換
を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電気カーペットの回
路構成図である。

【図２】同上電気カーペットの特にヒータの配置を示す
概略図である。

【図３】同上電気カーペットの全体構成を示す断面図で
ある。

【図４】同上カーペット本体の温度変化を示すグラフで
ある。

【図５】本発明の第２実施例を示す電気カーペットの回
路構成図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す電気カーペットの回
路構成図である。

【図７】従来例を示す電気カーペットの回路構成図であ
る。

【符号の説明】

１ カーペット本体 ５ ヒータ（少なくとも一つの加熱体） ６ ヒータ（加熱体） 13 バイパス路 14 第２の接点（通断電切換手段） 21 ヒータ（少なくとも一つの加熱体） 23 第３の接点（通断電切換手段） 31 切換接点（通断電切換手段，接続切換手段） 32 切換接点（通断電切換手段，接続切換手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カーペット本体に並行または近接して配
   設した複数の加熱体を電気的に直列接続するとともに、
   前記複数の加熱体のなかで少なくとも１つの加熱体の通
   断電を切換える通断電切換手段を設けたことを特徴とす
   る電気カーペット。
2. 【請求項２】 前記複数の加熱体は異なる抵抗値を有す
   るものであることを特徴とする請求項１記載の電気カー
   ペット。
3. 【請求項３】 前記複数の加熱体を並列にも接続できる
   接続切換手段を設けたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の電気カーペット。