JP2004293932A - 面状電気暖房器 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体の第１、第２発熱線間にスイッチング素子を配設し、発熱体が不特定箇所で短絡したとき、温度ヒューズを溶断して回路部品等の発熱、発火に対する安全性を高めることができる面状電気暖房器を提供する。
【解決手段】第１発熱線９と第２発熱線１１よりなる発熱体を暖房器本体に配設し、商用電源６により発熱体に通電して暖房を行うものであって、商用電源に対して、過電流により溶断する電流ヒューズ１３と、第１発熱線と、発熱体の温度に応じて開閉する電流遮断器１４と、第２発熱線および外部より加熱されることにより溶断する温度ヒューズ１５とを直列に接続し、温度ヒューズの両端間に、温度ヒューズを加熱し溶断させる発熱抵抗１６と、この発熱抵抗への通電をオン・オフさせるスイッチング素子１７を直列接続し、第１発熱線と第２発熱線とを互いに電流が逆方向に流れるように、電流遮断器を折り返し点として接続した。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【産発明の属する技術分野】
本発明は電気カーペット、電気毛布、パネルヒータ等の面状電気暖房器に係わり、詳しくは、第１発熱線と第２発熱線からなる発熱体が、不特定の場所で短絡した場合でも、温度ヒューズを溶断して回路部品等の発熱、発火に対する安全性を高めることができる回路構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の例えば電気カーペットような面状電気暖房器は、発熱体に流れる電流により磁界（電磁波）が発生していた。そこで、発熱体を第１発熱線と第２発熱線より構成し、第１発熱線に通電により発生する磁界と、第２発熱線に通電により発生する磁界とが互いに打ち消す方向に通電させ電磁波の発生を防止するものが知られている。
上記構成において、発熱体が短絡した場合、電源側に電流ヒューズを用い、短絡による過電流により電流ヒューズを溶断させる方法が一般的である。
しかし、発熱体が不特定の場所で短絡したときに、電流ヒューズが溶断電流まで達しない場合、つまり、発熱体は数十メートルにも及ぶため、短絡箇所によっては、ある程度抵抗分が残った状態で保持されてしまい、安全装置である電流ヒューズが溶断しない場合が存在する。仮にそのまま保持されるとブレーカダウンや電源コード等の回路部品の発熱、発火に発展する恐れがある。
【０００３】
そこで、この対策として例えば図５に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。
交流電源（１３）の両端間に第１ダイオード（２４）と該ダイオードとは逆方向の第２ダイオード（２５）と第１加熱抵抗（２１）と第１ダイオードとは逆方向の第３ダイオード（２６）を直列接続し、第１ダイオードと第２ダイオードの接続点に第２加熱抵抗（２２）と第１ダイオードと同方向の第４ダイオード（２７）と短絡用導体の一端を直列接続し、短絡用導体の他端を第２ダイオードと第１加熱抵抗の接続点に接続して、発熱体が複数箇所（不特定箇所）で短絡した場合に第１、第２加熱抵抗を発熱させて発熱線に直列接続した温度ヒューズ（２０）を溶断して火災等を未然に防止する。
【０００４】
しかしながら、上記従来の構造の場合、回路構成が複雑で、部品点数が多いため、部品に対する信頼性の低下率が増加する恐れがある。また、加工工数が増え、基板スペースも大きくなりコスト的に不利となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−９６９２８号公報（要約、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、発熱体の第１発熱線と第２発熱線間にスイッチング素子を配設し、発熱体が不特定箇所で短絡したとき、発熱抵抗に電流を流し、温度ヒューズを溶断して回路部品等の発熱、発火に対する安全性を高めることができ、回路構成も簡単な面状電気暖房器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、絶縁体を介して隣接して配置された第１発熱線と第２発熱線よりなる発熱体を暖房器本体に配設し、商用電源により前記発熱体の第１発熱線と第２発熱線に通電して暖房を行う面状電気暖房器であって、
前記商用電源に対して、過電流により溶断する電流ヒューズと、前記第１発熱線と、前記発熱体の温度に応じて開閉する電流遮断器と、前記第２発熱線および外部より加熱されることにより溶断する温度ヒューズとを夫々直列に順次接続すると共に、前記温度ヒューズの両端間に、同温度ヒューズを加熱し溶断させる発熱抵抗と、この発熱抵抗への通電をオン・オフさせるスイッチング素子を直列接続してなり、前記第１発熱線と前記第２発熱線とを互いに電流が逆方向に流れるように、前記電流遮断器を折り返し点として接続してなる構成となっている。
【０００８】
また、前記スイッチング素子にサイリスタを用いてなる構成となっている。
【０００９】
また、前記発熱体は、前記第１発熱線と前記第２発熱線とを絶縁体を介して同心状に巻回した２層構造、もしくは平行に配置した構造である構成となっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の面状電気暖房器の一実施例を電気カーペットにより図面に基づいて説明する。図１は本発明による電気カーペットの外観概略図で、図２は本発明の発熱体の拡大構造図で、図３は本発明による要部回路図である。
図１〜３において、断熱性の良い素材（例えばポリエステルのフェルト等）からなる裏生地１上に、通電により発熱する発熱体２と、図示しないがカーペットの温度（発熱体２の温度）を検知する感熱体とを蛇行状に配設し、この発熱体２及び感熱体の上からタフト生地等からなる表生地３を接着固定し、この全周縁をオーバーロック縫製してカーペット本体４を形成している。このカーペット本体４の周縁部に、前記感熱体の検知温度によって前記発熱体２への通電量を制御する制御回路５ａや安全保護装置等を有したコントローラ５を設け、同コントローラ５に商用電源６への給電用のプラグ７を接続してある。
【００１１】
前記発熱体２は、ポリエステル等からなる芯材８に銅合金でなる第１発熱線９を螺旋状に巻回し、前記第１発熱線９をポリイミド等の耐熱絶縁体１０で被覆し、前記耐熱絶縁体１０に第１発熱線９と同様の第２発熱線１１を螺旋状に巻回し、第２発熱線１１を耐熱塩ビ等からなる外被絶縁層１２で被覆している。
【００１２】
図３の本発明による要部回路図に示すように、前記商用電源６に対して、過電流により溶断する電流ヒューズ１３と、前記第１発熱線９と、前記発熱体２の温度に応じて開閉するリレーからなる電流遮断器１４と、前記第２発熱線１１および外部より加熱されることにより溶断する温度ヒューズ１５とをそれぞれ直列に順次接続すると共に、前記温度ヒューズ１５の両端間に、同温度ヒューズ１５を加熱し溶断させる発熱抵抗１６と、この発熱抵抗１６への通電をオン・オフさせるサイリスタからなるスイッチング素子１７を直列接続してなり、前記第１発熱線９と前記第２発熱線１１とを互いに電流が逆方向に流れるように、前記電流遮断器１４を折り返し点として接続してなる構成となっている。
【００１３】
前記電流遮断器１４としてのリレーは、前記制御回路５ａの出力端子Ｐ１とリレーコイル間に駆動用トランジスタ１８，１９ を介して接続されている。そして、前記感熱体の検知温度によって、予め前記制御回路５ａに設定された設定温度に応じて、前記発熱体２への通電量を制御する制御信号が出力端子Ｐ１より出力されると、制御信号に応じて駆動用トランジスタ１８，１９ がオン・オフしてリレーコイルの電流を制御し、リレー接点をオン・オフさせる。
【００１４】
また、前記スイッチング素子１７としてのサイリスタは、アノードＡが前記第２発熱線１１と前記温度ヒューズ１５間に接続され、カソードＫが前記発熱抵抗１６の一端に接続され、ゲートＧが駆動用トランジスタ２０を介して前記制御回路５ａの出力端子Ｐ２に接続されている。そして、前記第１発熱線９と前記第２発熱線１１との間に何らかの異常が発生した場合、前記リレーの電流により、前記出力端子Ｐ２から制御信号が出力され、この信号がゲート信号として前記ゲートＧに与えられ、前記サイリスタがオン・オフして、発熱抵抗１６への通電をオン・オフさせる。
【００１５】
図４は温度ヒューズ組立体の平面図で、前記温度ヒューズ１５に前記発熱抵抗１６が密着して配設され一体的に温度ヒューズ組立体を構成している。即ち、前記第１発熱線９と前記第２発熱線１１との間に何らかの異常が発生し、前記発熱抵抗１６へ通電がなされると、前記発熱抵抗１６が発熱して前記温度ヒューズ１５を加熱して直ちに溶断させる。
【００１６】
次に前記第１発熱線９と前記第２発熱線１１との間に異常が発生した場合の動作について説明する。
前記電流遮断器１４としてのリレーと前記スイッチング素子１７としてのサイリスタの動作は、リレーがオンであればサイリスタはオフ、逆にリレーがオフであればサイリスタはオンとなる。
例えば、図３において、前記第１発熱線９のＡ１点と前記第２発熱線１１のＡ２点と間で短絡した場合、Ａ１点とＡ２点間の残存抵抗は小さく、電流ヒューズ１３に大電流が流れ電流ヒューズ１３が溶断して安全が確保される。
【００１７】
次に、前記第１発熱線９のＡ１点と前記第２発熱線１１のＡ２点と間で短絡した場合、この間の発熱体の距離が長いため、残存抵抗は大きく、電流ヒューズ１３に流れる電流が小さいので溶断に到らない。そこで、この短絡により前記リレーがオフとなると同時に、前記制御回路５ａの出力端子Ｐ２からの信号により、前記サイリスタがオンされる。サイリスタがオンされると、Ａ２点からの電流は、一部は前記温度ヒューズ１５側に流れるが（破線矢印）、サイリスタ側（実線矢印）に多く流れ、前記発熱抵抗１６に通電して前記温度ヒューズ１５を溶断して安全が確保される。
【００１８】
尚、前記発熱体２は、図２に示すように、前記第１発熱線９と前記第２発熱線１１とを、絶縁体１０を介して同心状に巻回した２層構造にするか、もしくは図示しないが平行に配置した構造にしてもよい。
【００１９】
以上に説明したように、前記商用電源６に対して、過電流により溶断する電流ヒューズ１３と、前記第１発熱線９と、前記発熱体２の温度に応じて開閉する電流遮断器１４と、前記第２発熱線１１および外部より加熱されることにより溶断する温度ヒューズ１５とを夫々直列に順次接続し、前記温度ヒューズ１５の両端間に、同温度ヒューズ１５を加熱し溶断させる発熱抵抗１６と、この発熱抵抗１６への通電をオン・オフさせるスイッチング素子１７を直列接続してなり、前記第１発熱線９と前記第２発熱線１１とを互いに電流が逆方向に流れるように、前記電流遮断器１４を折り返し点として接続してなる構成とすることにより、発熱体が不特定の場所で短絡したとき、発熱抵抗に電流を流し、温度ヒューズを溶断して回路部品等の発熱、発火に対する安全性を高めることができ、回路構成も簡単な面状電気暖房器となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、第１発熱線と第２発熱線からなる発熱体が、不特定の場所で短絡したとき、発熱抵抗に電流を流し、温度ヒューズを溶断して回路部品等の発熱、発火に対する安全性を高めることができ、回路構成も簡単な面状電気暖房器となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における面状電気暖房器（電気カーペット）の外観概略図である。
【図２】本発明における発熱体の要部拡大図である。
【図３】本発明における面状電気暖房器の電気回路図である。
【図４】本発明における温度ヒューズ組立体の平面図である。
【図５】従来例における面状電気暖房器の電気回路図である。
【符号の説明】
１ 裏生地
２ 発熱体
３ 表生地
４ 電気暖房器本体
５ コントローラ
５ａ 制御回路
６ 商用電源
７ プラグ
８ 芯材
９ 第１発熱線
１０ 耐熱絶縁体
１１ 第２発熱線
１２ 外被絶縁層
１３ 電流ヒューズ
１４ 電流遮断器（リレー）
１５ 温度ヒューズ
１６ 発熱抵抗
１７ スイッチング素子（サイリスタ）
１８，１９，２０ 駆動用トランジスタ

Claims (3)

1. 絶縁体を介して隣接して配置された第１発熱線と第２発熱線よりなる発熱体を暖房器本体に配設し、商用電源により前記発熱体の第１発熱線と第２発熱線に通電して暖房を行う面状電気暖房器であって、
   前記商用電源に対して、過電流により溶断する電流ヒューズと、前記第１発熱線と、前記発熱体の温度に応じて開閉する電流遮断器と、前記第２発熱線および外部より加熱されることにより溶断する温度ヒューズとを夫々直列に順次接続すると共に、前記温度ヒューズの両端間に、同温度ヒューズを加熱し溶断させる発熱抵抗と、この発熱抵抗への通電をオン・オフさせるスイッチング素子を直列接続してなり、前記第１発熱線と前記第２発熱線とを互いに電流が逆方向に流れるように、前記電流遮断器を折り返し点として接続してなることを特徴とする面状電気暖房器。
2. 前記スイッチング素子にサイリスタを用いてなることを特徴とする請求項１に記載の面状電気暖房器。
3. 前記発熱体は、前記第１発熱線と前記第２発熱線とを絶縁体を介して同心状に巻回した２層構造、もしくは平行に配置した構造であることを特徴とする請求項１に記載の面状電気暖房器。

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