JP2002125891A - 面状ヒータの安全装置およびそれを備えた暖房便座装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房便座装置のように緻密な温度制御を要求
される面状ヒータの異常を正確に把握し、安全に面状ヒ
ータへの電流供給を遮断する安全装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 制御部でヒータの温度と設定温度との差
をベースに設定された供給電流値と、電流値検出手段で
得られる電流値とを比較する手段を設けて、該制御から
発する遮断信号で面状ヒータへの供給電流を遮断自在と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面状ヒータの安全
装置およびそれを利用した暖房便座装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒータは、ニクロム線に電流を流
すことにより発熱させる方式が主流となっていた。しか
しながら、昨今の暖房に対するニーズから、面で発熱す
るヒータが求められるようになってきた。そこで、ニク
ロム線を樹脂チューブで被覆したチュービングヒータを
アルミなどの放熱板に広範囲に渡って貼り付け、ヒータ
面全体を均一に近い温度にする構造が考えられ、現在で
は広く一般にこの構造が利用されている。

【０００３】しかしながら、暖房の形態も進化しつつあ
り、面状ヒータに遠赤外線を放射する材質を採用した
り、また印刷技術を利用したりして、面全体が均一な温
度になるような面状ヒータの提案が盛んに行われるよう
になってきた。

【０００４】ヒータは経年変化または外部からの衝撃な
どで、抵抗値が変化し、温度昇温状態が変化することが
考えられる。この場合、チュービングヒータであれば、
断線して、電流が流れなくなる可能性が高いのに対し、
面状ヒータは、その一部に亀裂が入っても、電流はその
亀裂を迂回してしまうため、その迂回部分に電流が集中
してしまい、部分過熱状態になり大変危険になってしま
う。また、経年変化による抵抗値の低下により、全体的
に温度が高くなってしまう場合も考えられる。

【０００５】そこで、このような状態を把握するために
は、面状ヒータへの電流値を測定し、ばらつき範囲を超
える場合は異常と判断し、通電をカットする方法が考え
られる。つまり、面状ヒータの抵抗値が異常に高くなる
と電流値は通常よりも小さく、反対に面状ヒータの抵抗
値が異常に低くなれば、電流値は通常よりも大きくな
る。したがって、上限・下限の閾値を設け、この閾値を
外れれば、通電をカットする手段が過去に提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面状ヒ
ータへの通電のＯＮ／ＯＦＦだけを行う装置であればこ
の程度の手段でも危険を回避することができるが、暖房
便座のように人が直接触れるような装置では、人は温度
の微妙な違いを敏感に感じるので、面状ヒータの温度制
御を１℃程度の誤差範囲で緻密に行わねばならず、面状
ヒータへ供給する電流値を逐次変化させて、温度を制御
する必要がある。したがって、従来のように、電流値の
上限・下限の閾値を設けて異常を判断するだけでは、正
確に異常状態を把握することは困難であった。

【０００７】そこで本発明は、上記課題を解決するため
になされたもので、暖房便座装置のように緻密な温度制
御を要求される面状ヒータの異常を正確に把握し、安全
に面状ヒータを停止する安全装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決する為になされた請求項第１項記載の発明は、
面状ヒータへ電流を供給する電源と、前記面状ヒータの
温度が設定温度になるように面状ヒータへの供給電流値
を設定する制御部と、前記面状ヒータへ供給される電流
値を検出する電流値検出手段とを備えた面状ヒータの安
全装置において、前記面状ヒータの温度と設定温度との
差に基づいて前記制御部により設定された供給電流値
と、前記電流値検出手段に基づく電流値とを比較する電
流値比較手段を備え、前記電流値比較手段に基づいて制
御部から出力される遮断信号により面状ヒータへの供給
電流を遮断自在としたことを特徴とする。

【０００９】面状ヒータを、ある一定の温度に緻密に保
つためには、ヒータの温度を温度センサによって把握
し、その温度と設定温度の差を算出し、その差を縮める
ための適切な面状ヒータへの供給電流値を換算し、出力
する必要がある。一方、面状ヒータへ出力された電流値
は、電流値検出手段によって検出されるので、出力した
はずの電流値が実際に設定した供給電流値で出力されて
いるかどうかを確認することができる。

【００１０】本発明においては、面状ヒータへの電流の
出力値を変化させ、緻密に温度コントロールする必要の
ある装置において、電流値の逐次変化に追随して、面状
ヒータの実際の電流値を検知することができるので、面
状ヒータの異常発熱時に即座に供給電流を遮断すること
ができる。

【００１１】請求項第２項記載の発明は、電流を供給さ
れて加熱する面状ヒータを内部に有する便座と、前記便
座を開閉自在に支持する本体とを有する暖房便座装置に
おいて、請求項１記載の面状ヒータの安全装置を本体に
備えたことを特徴とする。

【００１２】暖房便座装置は、人の肌が直接触れるの
で、緻密な温度制御が要求される。したがって、面状ヒ
ータへの電流の供給を緻密に行わなければ、異常モード
に入ってしまう。本発明においては、前記安全装置を暖
房便座の本体に備えることにより、安全な暖房便座装置
を提供することができる。

【００１３】請求項第３項記載の発明は、前記暖房便座
装置において、前記面状ヒータへの電流供給を遮断した
場合に、異常状態として報知する報知手段を備えたこと
を特徴とする。

【００１４】安全装置が働いた状態は、当然便座の面状
ヒータに異常が生じているので、ユーザに対して異常状
態を報知しておく必要がある。本発明においては、面状
ヒータの異常状態をユーザへ報知する報知手段を設ける
ことにより、ユーザが確実に異常状態に気づくことがで
き、早急な対処を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。 （実施例１）図１は、面状ヒータの安全装置の構成を示
すブロック図である。面状ヒータ１００は、電極１０１
の両端に電流供給配線１０２から電流を供給され、発熱
するようになっている。電流供給配線１０２の途中に、
ヒータへ実際に供給されている電流値を検出するための
電流値検出回路１０４、適量の電流を供給するための電
流供給回路、異常時に電流の供給をカットするための電
流遮断回路を挿入しており、これらの回路は、安全装置
のコントローラ１０７によって制御されている。

【００１６】次に実際の動作について説明する。面状ヒ
ータ１００へ電流を供給すると、面状ヒータは発熱し、
その時の温度は、温度センサ１０３によって検出され
る。検出された温度センサ１０３の信号は、温度換算部
１０８によって、温度データに換算される。一方、温度
設定部１１０によって設定された温度と実際の温度との
差を温度差演算部１０９によって算出し、制御パターン
を反映させるための出力電流換算部１１２によって出力
電流量を決定し、電流出力部１１１を経て、電流供給回
路１０５に信号を出力し、実際に面状ヒータ１００へ電
流を供給するようになる。

【００１７】この一連の流れの中で、出力電流換算部１
１２で決定された出力値と、電流値検出回路１０４によ
って検出された信号は、電流値算出部１１３で変換され
たデータとを電流値比較回路１１６によって比較し、そ
の結果は、安全性判断部１１５へ送られ、異常モードで
ないかどうかを判断する（手段に関しては後述する）。
ここで、異常モードと判断を下した場合は、電流遮断信
号出力部１１４に信号を送り、ここから電流遮断回路１
０６へ遮断信号を出力して、面状ヒータ１００への供給
電流を遮断する。この時、安全性判断部１１５からの信
号は、同時に異常処理出力部１１７へも送られ、異常状
態表示回路１１８を作動させ、異常（故障）状態である
ことを報知することになる。

【００１８】次に、コントローラ１０７での一連のデー
タ処理の流れを図２で示すフローチャートにて説明す
る。スイッチがＯＮされる（Ｓ１）と、温度センサ１０
３で検出された面状ヒータの温度を温度換算部１０８で
温度データＡに換算する（Ｓ２）。このデータＡと温度
設定部１１０によって設定された設定温度Ｂとの差Ｃを
算出し（Ｓ３）、予め設定された制御定数をもとに演算
して、出力電流値に換算する（Ｓ４）。この出力電流値
は、直ちに電流出力部１１１へ送られ（Ｓ５）、電流供
給回路１０５を通じて、ヒータへの適切な電流値を供給
することになる。

【００１９】これと並行して、出力電流値をベースに、
回路のばらつきなどを考慮した実際の出力電流の上限値
Ｇおよび下限値Ｓが演算される（Ｓ６）。この上限値Ｇ
・下限値Ｓと電流検出回路１０４によって検出された実
際の電流値Ｅとを比較し（Ｓ７、Ｓ８）、上下限値の範
囲に入っていない場合は、電流遮断信号出力部１１４へ
信号を送り（Ｓ９）、電流遮断回路１０６を動作させ
て、電流の供給を遮断し、異常表示信号を出力する（Ｓ
１０）。このようにして、出力電流値と実際の検出電流
値を常時比較することにより、面状ヒータが故障した瞬
間に、安全に動作を停止することができる上、ユーザに
対し故障表示をすることができるので、ユーザに故障し
たことを認知させ、使用を控えるように促すことができ
る。

【００２０】次に、電流値検出回路の例に関し、図３に
よって説明する。面状ヒータからの配線３０をコア３１
の１次側３２に巻き付け、２次側３３には電流値検出回
路が構成されている。１次側３２に交流電流が流れる
と、２次側３３はその電流値に比例した電流が励起され
る。励起された電流は、整流ブリッジ３４によって直流
化され、ごく小さな抵抗３５を介して流れる。したがっ
て、端子３６の電圧値により電流値を換算することがで
きる。

【００２１】（実施例２）図４は、第二の実施例を示す
図であり、暖房便座装置に組み込まれた安全装置を説明
する図である。図中の４１は面状ヒータ、４２は温度セ
ンサ、４３は安全装置を内蔵したコントローラ、４４は
便座ヒータの異常表示ランプ、４５は暖房便座装置本体
をそれぞれ示す。

【００２２】暖房便座装置のスイッチ（図示しない）が
ＯＮされると、コントローラ４３によって、面状ヒータ
４１へ通電される。コントローラ４３には、実施例１で
説明した安全装置のコントローラ１０７が内蔵されてい
る。実施例１で示したように、温度センサ４２からの信
号と使用者によって設定された設定温度から適正な電流
値を算出した（Ｓ４）データをもとに、出力電流の上下
限値を設定し（Ｓ６）、実際に流れている電流値と比較
して、異常状態でないかを判断し（Ｓ７，Ｓ８）、異常
と判断した場合は、直ちに面状ヒータ４１の通電を遮断
し、異常表示ランプ４４を点滅させ、使用者に異常を報
知する。

【００２３】なお、ここでは、異常表示ランプを用いて
いるが、他の手段として液晶等で表示する方法を用いて
も良いし、さらには特に視覚的に表示するものに限定さ
れず、ブザーや音声等の音による方法等を用いることも
できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、面状ヒータを使用した暖
房装置の中でも、特に暖房便座のように緻密な温度制御
を必要とする暖房装置の安全性を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】面状ヒータの安全装置の構成を示す図である。

【図２】面状ヒータの安全装置の動作フローを示す図で
ある。

【図３】電流値検出回路を示す図である。

【図４】暖房便座装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１００…面状ヒータ、１０１…電極、１０２…電流供給
配線、１０３…温度センサ、１０４…電流値検出回路、
１０５…電流供給回路、１０６…電流遮断回路、１０７
…コントローラ、１０８…温度換算部、１０９…温度差
演算部、１１０…温度設定部、１１１…電流出力部、１
１２…出力電流換算部、１１３…電流値算出部、１１４
…電流遮断信号出力部、１１５…安全性判断部、１１６
…電流値比較部、１１７…異常信号出力部、１１８…異
常状態表示回路、３０…配線、３１…コア、３２…１次
巻き線、３３…２次巻き線、３４…整流ブリッジ、３５
…抵抗、３６…出力端子、４１…面状ヒータ、４２…温
度センサ、４３…コントローラ、４４…異常表示ラン
プ、４５…本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 一行 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 田中 真吾 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 2D037 AD03 3K058 AA13 AA97 CA04 CA12 CA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状ヒータへ電流を供給する電源と、前
   記面状ヒータの温度が設定温度になるように面状ヒータ
   への供給電流値を設定する制御部と、前記面状ヒータへ
   供給される電流値を検出する電流値検出手段とを備えた
   面状ヒータの安全装置において、前記面状ヒータの温度
   と設定温度との差に基づいて前記制御部により設定され
   た供給電流値と、前記電流値検出手段に基づく電流値と
   を比較する電流値比較手段を備え、前記電流値比較手段
   に基づいて制御部から出力される遮断信号により面状ヒ
   ータへの供給電流を遮断自在としたことを特徴とする面
   状ヒータの安全装置。
2. 【請求項２】 電流を供給されて加熱する面状ヒータを
   内部に有する便座と、前記便座を開閉自在に支持する本
   体とを有する暖房便座装置において、請求項１記載の面
   状ヒータの安全装置を本体に備えたことを特徴とする暖
   房便座装置。
3. 【請求項３】 前記面状ヒータへの電流供給を遮断した
   場合に、異常状態として報知する報知手段を備えたこと
   を特徴とする請求項２記載の暖房便座装置。