JP2005353433A - Planar heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気毛布などにおけるヒータ線から発生する電磁波を低減した面状採暖具に関するものである。 The present invention relates to a planar warming tool that reduces electromagnetic waves generated from a heater wire in an electric blanket or the like.
従来、この種の面状採暖具は、ヒータ線を構成する発熱線を2本直列接続するとともに流れる電流を逆方向とし、発熱線から発生する電磁波を打ち消し合って、ヒータ線からの電磁波放射量を抑制するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of sheet heating device has two heating wires constituting the heater wire connected in series, the flowing current is reversed, the electromagnetic waves generated from the heating wires are canceled out, and the amount of electromagnetic radiation emitted from the heater wire (See, for example, Patent Document 1).
図5は、特許文献1に記載された面状採暖具を示すものである。図に示すように、感温樹脂層1を介して2本の発熱線2、3を配置したヒータ線4と、発熱線2、3の一方の端部に接続したダイオード5と、発熱線2の他端に接続した温度制御スイッチ6と、発熱線3の他端に接続したダイオード7と、ダイオード7のカソード側に接続した温度ヒューズ8と、温度制御スイッチ6と温度ヒューズ8の他端に接続した交流電源9と、ヒータ線4の異常時に動作し温度ヒューズ8を駆動する緊急遮断回路10から構成されている。
しかしながら、前記従来の構成では、発熱線2、3が直列接続であるので、敷き毛布のように50W程度で構成可能な場合は良いが、掛け毛布や膝かけ、またはカーペットのように100W〜200W以上を必要とし、さらに、大きな暖房面積が必要な場合には、ヒータ線4の発熱線2、3の抵抗値が小さくなるのに加え、全長も長くなり、ますます発熱線2、3の単位長さの抵抗値が小さくなるため、発熱線2、3は断面積の大きな線材が必要となり、特に螺旋状に巻いてヒータ線を構成するのは非常に困難となり、折り曲げによる断線強度も低下してしまう。また、密閉状態に近い小さなコントローラケースに収納するので、全体の電流が流れるダイオード5および7の発熱の問題も無視できないという課題を有していた。
However, in the conventional configuration, since the heating wires 2 and 3 are connected in series, it may be possible to configure with about 50 W like a laid blanket, but it is 100 W to 200 W like a hanging blanket, a lap or a carpet. When the above is required and a large heating area is required, the resistance value of the heating wires 2 and 3 of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減した面状採暖具を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a planar warmer that can be configured for a high-watt heater wire, has low internal heat generation, and reduces electromagnetic waves generated from the heater wire. Objective.
前記従来の課題を解決するために、本発明の面状採暖具は、ヒータ線の第一発熱線の一端を交流電源に接続し、もう一端を、第一整流素子を順方向に介して電力制御素子に接続し、交流電源に接続した第一発熱線の一端と同じ端部側に位置する第二発熱線の一端を電力制御素子に接続し、もう一端を、第二整流素子を逆方向に介して第一発熱線の一端を接続した交流電源に接続し、電力制御素子へ接続した第二発熱線の一端側接続部を第三整流素子を逆方向に介して温度検出部へ接続し、交流電源の第一発熱線および第二発熱線の通電サイクル側と逆のサイクル側で感温層の温度を検出する構成としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the sheet heating device of the present invention is configured such that one end of the first heating wire of the heater wire is connected to an AC power source, and the other end is powered via the first rectifying element in the forward direction. Connect one end of the second heating wire located on the same end side as one end of the first heating wire connected to the control element to the AC power supply, and connect the other end to the second rectifying device in the reverse direction. Connect one end of the first heating wire to the AC power supply connected to the power control element, and connect the one end side connection part of the second heating wire connected to the power control element to the temperature detection part through the third rectifying element in the reverse direction. The temperature of the temperature sensitive layer is detected on the cycle side opposite to the energization cycle side of the first heating wire and the second heating wire of the AC power supply.
これによって、第一発熱線および第二発熱線はそれぞれ交流電源に対して並列接続となるため、同じ電力を取り出そうとすると、直列接続のそれぞれの発熱線に比べて、抵抗値は4倍の大きさで可能となる。従って、発熱線は単位長さの抵抗値を小さくすることなく、すなわち、断面積の小さな線材で高ワットなヒータ線が可能となり、ヒータ線の構成が容易で断線強度も確保できる。また、第一整流素子、第二整流素子に流れる電流は、同じ電力設定にした場合でみると直列接続の半分の電流となって、第一整流素子、第二整流素子の発熱量も半分となる。当然、第一発熱線と第二発熱線に流れる電流は逆方向となるので、電磁波を打ち消すことができる。 As a result, the first heating wire and the second heating wire are each connected in parallel to the AC power supply. Therefore, when the same power is taken out, the resistance value is four times larger than that of each heating wire connected in series. This is possible. Therefore, the heating wire can be a high-watt heater wire without reducing the resistance value of the unit length, that is, with a wire having a small cross-sectional area. In addition, the current flowing through the first rectifying element and the second rectifying element is half that of the series connection when the same power setting is used, and the heat generation amount of the first rectifying element and the second rectifying element is also half. Become. Naturally, since the currents flowing through the first heating wire and the second heating wire are in opposite directions, the electromagnetic waves can be canceled out.
本発明の面状採暖具は、高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減することができる。 The planar warming tool of the present invention can be configured for a high-watt heater wire, has little internal heat generation, and can reduce electromagnetic waves generated from the heater wire.
第1の発明は、交流電源と、第一発熱線と第二発熱線および前記両発熱線の間に形成した感温層を有するヒータ線と、ヒータ線へ交流電源を通電する電力制御素子と、ヒータ線の感温層の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の信号を処理して電力制御素子をコントロールする制御部とを備え、前記ヒータ線は、第一発熱線の一端を交流電源に接続し、もう一端を、第一整流素子を順方向に介して電力制御素子に接続し、交流電源に接続した第一発熱線の一端と同じ端部側に位置する第二発熱線の一端を電力制御素子に接続し、もう一端を、第二整流素子を逆方向に介して第一発熱線の一端を接続した交流電源に接続し、電力制御素子へ接続した第二発熱線の一端側接続部を、第三整流素子を逆方向に介して温度検出部へ接続し、交流電源の第一発熱線および第二発熱線の通電サイクル側と逆のサイクル側で感温層の温度を検出する構成とした面状採暖具とすることにより、第一発熱線および第二発熱線はそれぞれ交流電源に対して並列接続となるため、同じ電力を取り出そうとすると、直列接続のそれぞれの発熱線に比べて、抵抗値は4倍の大きさで可能となる。従って、発熱線は単位長さの抵抗値を小さくすることなく、すなわち、断面積の小さな線材で高ワットなヒータ線が可能となり、ヒータ線の構成が容易で断線強度も確保できる。また、第一整流素子、第二整流素子に流れる電流は、同じ電力設定にした場合でみると直列接続の半分の電流となって、第一整流素子、第二整流素子の発熱量も半分となる。当然、第一発熱線と第二発熱線に流れる電流は逆方向となるので、電磁波を打ち消すことができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an AC power supply, a heater wire having a temperature-sensitive layer formed between the first heating wire, the second heating wire, and both the heating wires, and a power control element for energizing the AC power supply to the heater wire. A temperature detection unit for detecting the temperature of the temperature sensing layer of the heater wire, and a control unit for processing the signal of the temperature detection unit to control the power control element, wherein the heater wire has one end of the first heating wire. Connected to AC power supply, the other end is connected to the power control element through the first rectifying element in the forward direction, and the second heating wire is located on the same end side as one end of the first heating wire connected to the AC power supply One end of the second heating line is connected to the power control element, the other end is connected to an AC power source connected to one end of the first heating line through the second rectifying element in the reverse direction, and the second heating line connected to the power control element Connect the one end side connection part to the temperature detection part through the third rectifier element in the reverse direction, and The first heating wire and the second heating wire are obtained by using a sheet heating device configured to detect the temperature of the temperature sensing layer on the cycle side opposite to the energization cycle side of the first heating wire and the second heating wire. Since each of them is connected in parallel to the AC power source, if the same power is taken out, the resistance value can be four times as large as that of each of the heating wires connected in series. Therefore, the heating wire can be a high-watt heater wire without reducing the resistance value of the unit length, that is, with a wire having a small cross-sectional area, and the heater wire can be easily configured and the disconnection strength can be secured. In addition, the current flowing through the first rectifying element and the second rectifying element is half that of the series connection when the same power setting is used, and the heat generation amount of the first rectifying element and the second rectifying element is also half. Become. Naturally, since the currents flowing through the first heating wire and the second heating wire are in opposite directions, the electromagnetic waves can be canceled out.
第2の発明は、特に、第1の発明において、第三整流素子と直列に発熱抵抗を接続し、発熱抵抗と熱的結合した温度遮断素子を交流電源に直列接続したことにより、採暖具本体の一部分が局部的に保温された場合などにおいて、ヒータ線の温度が感温層の溶断温度に達すると、第一発熱線と第二発熱線が接触状態となり、発熱抵抗が発熱して温度遮断素子を断線させ、通電を停止することができる。 According to a second invention, in particular, in the first invention, a heating resistor is connected in series with the third rectifier element, and a temperature interrupting element thermally coupled to the heating resistor is connected in series to an AC power source, so that the heating tool main body When a part of the heater is locally kept, etc., when the heater wire temperature reaches the fusing temperature of the temperature sensitive layer, the first heating wire and the second heating wire are brought into contact with each other, the heating resistor generates heat, and the temperature is cut off. The element can be disconnected to stop energization.
第3の発明は、特に、第1の発明において、電力制御素子への通電電流を電流検出部で検出して、検出した通電電流が第一発熱線または第二発熱線のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子をオフする構成としたことにより、採暖具本体の異常温度上昇を防止することができる。 In a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the current flowing to the power control element is detected by the current detection unit, and the detected conduction current is a current of either the first heating line or the second heating line. In such a case, the power control element is turned off, so that an abnormal temperature rise of the warming tool body can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1、図2は、本発明の実施の形態1における面状採暖具を示すものである。
(Embodiment 1)
1 and 2 show a planar warming tool according to Embodiment 1 of the present invention.
図1においては、第一発熱線11と第二発熱線12との間に感温層13を形成した紐状構造のヒータ線14を示している。この紐状構造のヒータ線14を採暖具本体へ面状に配設することによって、敷き毛布、掛け毛布、膝かけ、またはカーペットなどの面状採暖具を構成する。
In FIG. 1, a
図2において、ヒータ線14の第一発熱線11の一端cを交流電源15のa側に接続し、もう一端dを、第一整流素子16を通して電力制御素子17に接続し、交流電源15のa側に接続した第一発熱線11の一端cと同じ端部側に位置する第二発熱線12の一端eを電力制御素子17に接続し、もう一端fを、第二整流素子18を逆方向に通して第一発熱線11の一端cを接続した交流電源15のa側に接続する。第一整流素子16と第二整流素子18および電力制御素子17は、交流電源15のa側が正電圧時において、第一発熱線11および第二発熱線12に通電する方向に接続する。また、電力制御素子17へ接続した第二発熱線12の一端e側接続部に向けて第三整流素子19を接続し、第三整流素子19の他端を温度検出部20へ接続する。温度検出部20は交流電源15のb側にベースを接続し、そして第三整流素子19にコレクタを接続したトランジスタ21とコンデンサ22および抵抗23で構成して、感温層13の温度を検出する。そして、温度検出部20で検出した温度信号を処理して電力制御素子17をコントロールする制御部24を構成している。
In FIG. 2, one end c of the
以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。 About the planar warming tool comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、交流電源15のa側が正電圧となる正サイクル側においては、交流電源15に対して第一発熱線11と第二発熱線12はそれぞれ並列接続となり、さらに、交流電源15のa側が正電圧となる正サイクル側において通電する。電力制御素子17は制御部24からの信号で第一発熱線11と第二発熱線12の通電をオンオフする。そして、制御部24は温度検出部20の温度信号電圧Vtから電力制御素子17のオンオフを決定する。次に、温度検出部20は、第一発熱線11および第二発熱線12の通電サイクル側と逆のサイクル側である交流電源15のb側が正電圧時、すなわち、負サイクル側において、トランジスタ21のベースからエミッタ、第三整流素子19、第二発熱線12、感温層13、第一発熱線11、交流電源15のa側へと温度信号電流が流れ、トランジスタ21がオンすると、温度信号電流の殆ど全ての電流はコレクタを流れることとなり、コンデンサ22と抵抗23によって直流の温度信号電圧Vtを出力する。この温度信号電圧Vtは感温層13のインピーダンスによって変化することになるため、温度信号電圧Vtを制御部24でコントロールすることで、面状採暖具の温度を決定することとなる。
First, on the positive cycle side in which the a side of the
以上のように、本実施の形態においては、第一発熱線11および第二発熱線12はそれぞれ交流電源15に対して並列接続となるため、同じ電力を取り出そうとすると、直列接続のそれぞれの発熱線に比べて、抵抗値は4倍の大きさで可能となる。また別の見方をすると、直列接続において50Wの電力設定にするとそれぞれの抵抗値は50Ωとなり、この50Ωの発熱線を並列接続にすると取り出せる電力は200Wとなって4倍の電力設定が可能となる。従って、発熱線は単位長さの抵抗値を小さくすることなく、すなわち、断面積の小さな線材で高ワットなヒータ線14が可能となり、ヒータ線14の構成が容易で断線強度も確保できる。また、第一整流素子16、第二整流素子18に流れる電流は、同じ電力設定にした場合でみると直列接続の半分の電流となって、第一整流素子、第二整流素子の発熱量も半分となる。当然、第一発熱線と第二発熱線に流れる電流は逆方向となるので、電磁波を打ち消すことができる。
As described above, in the present embodiment, the
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における面状採暖具を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a planar warming tool in Embodiment 2 of the present invention. The same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
図に示すように、本実施の形態における面状採暖具は、第三整流素子19と直列に発熱抵抗25を接続し、発熱抵抗25と熱的結合した温度遮断素子26を交流電源15に直列接続したものである。
As shown in the figure, the sheet heating device in the present embodiment has a
以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。 About the planar warming tool comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、面状採暖具本体の温度が、例えば、電力制御素子17の故障や本体の局部保温によって異常上昇した場合、温度上昇値が感温層13の溶融温度に達すると、感温層13が溶けて第一発熱線11と第二発熱線12が接触する。第一発熱線11と第二発熱線12が接触すると、交流電源15のb側が正電圧となる負サイクル側において、トランジスタ21のベースからエミッタ、そして発熱抵抗25、第三整流素子19、続いて第二発熱線12、第一発熱線11、交流電源15のa側へとショート電流が流れ、このショート電流によって発熱抵抗25が発熱し、発熱抵抗25と熱的結合した温度遮断素子26を断線させ通電を止める。
First, when the temperature of the surface warmer main body rises abnormally due to, for example, a failure of the
なお、トランジスタ21のベース、エミッタに並列にダイオード27、28を接続して、前記ショート電流によってトランジスタ21がオープン時は、ダイオード27、28でショート電流を流すことも可能である。
It is also possible to connect
以上のように、本実施の形態においては、発熱抵抗25と、発熱抵抗25と熱的結合した温度遮断素子26を温度検出部20の経路に接続することにより、ヒータ線14の異常温度上昇による第一発熱線11と第二発熱線12のショートを検出して、通電を停止できるようになり、電磁波を低減した上に、安全な面状採暖具を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3における面状採暖具を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a planar warming tool in Embodiment 3 of the present invention. The same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
図に示すように、本実施の形態における面状採暖具は、電力制御素子17への通電電流を電流検出部23で検出して、検出した通電電流が第一発熱線11または第二発熱線12のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子17をオフする構成としたものである。
As shown in the figure, the sheet heating device in the present embodiment detects the energization current to the
以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。 About the planar warming tool comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、第一発熱線11または第二発熱線12のどちらか一方が断線すると、温度を検出する感温層13の有効面積が小さくなって、第一発熱線11と第二発熱線12の間のインピーダンスが大きくなる。インピーダンスが大きくなるということは低温とみなしてしまって電力制御素子17をオンし続け、断線していない発熱線の温度が所定の設定温度より高くなる。このため、電力制御素子17の通電電流を電流検出部29で検出して、検出した通電電流が第一発熱線または第二発熱線のどちらか一方の電流となった時は、電力制御素子17を強制的にオフすることができる。
First, when one of the
以上のように、本実施の形態においては、第一発熱線11および第二発熱線12の通電電流を電流検出部29で検出することにより、第一発熱線11または第二発熱線12の断線が検出できるようになり、面状採暖具本体の異常温度上昇を防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the
以上のように、本発明にかかる面状採暖具は、高ワットのヒータ線についても構成が可能で、内部発熱も少なく、かつヒータ線から発生する電磁波を低減することができるので、敷き毛布、掛け毛布、膝かけは勿論のこと高ワットが要求されるカーペットなどの用途にも適用できる。 As described above, the planar warming device according to the present invention can be configured for a high-watt heater wire, has little internal heat generation, and can reduce electromagnetic waves generated from the heater wire. It can be applied to applications such as carpets that require high wattage as well as hanging blankets and knees.
11 第一発熱線
12 第二発熱線
13 感温層
14 ヒータ線
15 交流電源
16 第一整流素子
17 電力制御素子
18 第二整流素子
19 第三整流素子
20 温度検出部
24 制御部
25 発熱素子
26 温度遮断素子
29 電流検出部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004173513A JP2005353433A (en) | 2004-06-11 | 2004-06-11 | Planar heater |
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Family Applications (1)
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JP2004173513A Pending JP2005353433A (en) | 2004-06-11 | 2004-06-11 | Planar heater |
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2004
- 2004-06-11 JP JP2004173513A patent/JP2005353433A/en active Pending
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