JP2006038348A - 面状暖房器具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、経済的かつ容易に消費電力を知る。
【解決手段】この面状暖房器具は、面状発熱体１と温度コントローラ２を備える。面状発熱体１は、電源スイッチ２０を介して商用電源Ａからの電力によりヒーター１１ａ，１１ｂが発熱し、それにより温度が高くなる。この温度を温度検知線１２ａ，１２ｂにより検知し温度検知信号を出力する。温度コントローラ２は、温度検出回路ブロック２２に入力された温度検知信号と、温度調節回路２３で設定された閾値とを、制御回路ブロック２１で比較し、その比較結果に基づいてリレー２４ａ，２４ｂを切り替え、通電をオンオフする。また、制御回路ブロック２１は通電のオン時間及びオフ時間から通電率を判定し、表示灯３は、上記通電率の大きさに基づいて色を変化させて点灯することで、通電率の大きさを報知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電気カーペットなどの面状暖房器具に関するものである。

従来、電気カーペットなどの面状暖房器具は、ユーザが通電状態を知る手段として、他の電気器具と同様に、例えば通電のオンオフ状態に連動する通電表示灯などを備えている。ユーザは、上記通電表示灯の明暗により、面状暖房器具が現在通電されているか否かを知ることができる。なお、例えば電磁加熱調理器具（ホットプレート等）などの電気器具では、上記通電表示灯は、温度調節ダイヤルなどの近傍にパイロットランプとして備えられる。

また、近年においては、ユーザの節電志向の高まりから、面状暖房器具などの電気器具のコンセントプラグと壁面コンセントとの間に接続され、電気器具の消費電力量を測定し表示する簡易電力計が市販されている。これにより、ユーザは、面状暖房器具の消費電力量や電気代を知ることができる。上記簡易電力計は、面状暖房器具の他、例えば電気ストーブ、電磁加熱調理器具など大電流を消費する電気器具によく使われている。

なお、特許文献１には、室温、電源電圧値、通電初期の温度検知線の温度、通電開始後の温度検知線の信号量の時間変化情報によって、温度設定を補正する温度制御手段を備えることにより、カバーがあってもなくても、ほぼ同程度の暖かさを実現し、また、補正率の決定を、部分断熱等の使われかたによって温度情報量に狂いの生じにくい低温からのスタート時の情報量に限定して、補正量の決定精度を高くする電気カーペットが開示されている。
特開平４−３１５７８６号公報（第２頁−第５頁、及び、第２図）

しかしながら、上記従来の面状暖房器具などは、以下のような問題があった。上記通電表示灯は、ユーザが通電状態を知ることができるものの、通電率などを知ることができないという問題があった。また、上記簡易電力計は、通常数千円〜数万円と高価なものであり、ユーザに面状暖房器具以外の費用負担を強いるという問題もあった。これらの問題を有する従来の面状暖房器具は、ユーザにとって必ずしも有益性の優れるものではなかった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でありながら、経済的かつ容易に消費電力を知ることができる面状暖房器具を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、電力が供給されて発熱する発熱線、及び周囲温度の検出を行い、その検出に基づく温度検知信号を出力する温度検知線を配線して設ける面状発熱体と、前記発熱線に前記電力を供給する通電手段と、設定温度に対応して前記温度検知信号の閾値を設定する温度調節手段と、前記温度検知信号と前記閾値との比較を行い、その比較結果に基いて前記通電手段のオンオフを制御する温度制御手段と、前記通電手段がオン状態にあるオン時間、及び前記通電手段がオフ状態にあるオフ時間から通電率を判定する判定手段と、前記通電率の大きさを報知する報知手段とを備えることを特徴とする。

この構成では、他の機器を接続することなく、通電率を知ることができるので、簡単な構成でありながら、経済的かつ容易に消費電力を知ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記オン時間及び前記オフ時間毎に予め決められた通電率が設定されている通電率設定テーブルを記憶する通電率記憶手段と、前記判定手段は、前記オン時間又は前記オフ時間のいずれか一方を一定時間に設定し、他方を計時し、前記通電率設定テーブルに基づいて、前記オン時間及び前記オフ時間から前記通電率を判定することを特徴とする。この構成では、オン時間又はオフ時間のいずれか一方を計時するだけでよく、また通電率設定テーブルに基づいて通電率を判定することができるので、器具の負荷を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記報知手段は、発光素子を備え、前記通電率の大きさに基づいて、前記発光素子の点灯状態を変化させて報知することを特徴とする。この構成では、通電率の大きさに基づいて、発光素子の点灯状態を変化させることができるので、通電率の大きさを容易に確認することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、判定可能な通電率の範囲を予め決められた範囲毎に区分けした複数の通電率範囲と、それらの通電率範囲毎に前記発光素子の点灯状態の情報とが設定されている報知テーブルを記憶する報知方法記憶手段と、前記判定手段は、前記報知テーブルに基づいて、前記通電率を含む通電率範囲を判定し、前記報知手段は、前記報知テーブルにおいて前記判定された通電率範囲と組み合わされた前記発光素子の点灯状態の情報に基づいて報知することを特徴とする。この構成では、通電率範囲毎に発光素子の点灯状態を変化させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記報知方法記憶手段は、異なる通電率範囲の閾値を有する報知テーブルを複数記憶し、前記判定手段は、前記発光素子の点灯状態が前回の点灯状態と同じになるように報知テーブルを選択することを特徴とする。この構成では、通電率範囲の閾値近傍での運転が継続した場合、判定手段による通電率範囲の判定結果に基づいて、発光素子の点灯状態が頻繁に変化するという不安定な報知を防止することができる。

本発明によれば、簡単な構成でありながら、経済的かつ容易に消費電力を知ることができる。

（実施形態１）
先ず、実施形態１の基本的な構成について図１〜４を用いて説明する。実施形態１の面状暖房器具は、自己の通電率を判定し表示するものであり、図１に示すように、面状発熱体１、温度コントローラ２を備える。

面状発熱体１は、図２に示すように、感熱発熱線１０ａ，１０ｂ、及びＬＤ−ＰＥフィルムなどで形成された熱融着フィルム１４を挟んで、ポリエステルスパンボンドなどで形成された表面材１５及び裏面材１６で両面から覆い、熱プレスで一体化して構成されている。なお、図３には、面状発熱体１の断面を示している。

感熱発熱線１０ａ（１０ｂ）は、図１に示すように、ヒーター１１ａ（１１ｂ）、温度検知線１２ａ（１２ｂ）及び高分子感熱体１３ａ（１３ｂ）を含み、面状の所定の形状に約５０ミリメートル間隔で配線して設けている（図２参照）。ヒーター１１ａ（１１ｂ）は、例えば金属箔などで形成される発熱線であり、後述する電源スイッチ２０を介して商用電源Ａと電気的に接続し、上記商用電源Ａからの電力が供給されると発熱する。温度検知線１２ａ（１２ｂ）は、例えば金属箔などで形成され、一端がヒーター１１ａ（１１ｂ）の一端と接続し、他端が後述する温度検出回路ブロック２２と接続して設けられ、周囲温度の検出を行い、その検出に基づく温度検知信号を温度検出回路ブロック２２に出力する。高分子感熱体１３ａ（１３ｂ）は、例えば絶縁物などで形成され、ヒーター１１ａ（１１ｂ）と温度検知線１２ａ（１２ｂ）との間に設けられ、ヒーター１１ａ（１１ｂ）と温度検知線１２ａ（１２ｂ）とを離隔する。

温度コントローラ２は、電源スイッチ２０、制御回路ブロック２１、温度検出回路ブロック２２、温度調節回路２３、リレー２４ａ，２４ｂを内部に含み、図４に示すように、表面に電源スイッチ２０の一部、暖房面積切替レバー２５、温度調節レバー２６を備え、面状発熱体１の周縁コーナー部１ａに設けられている。

電源スイッチ２０は、図１に示すように、一端を電源コード２００ａ（図２参照）の先端にある電源プラグ２００を介して商用電源Ａと電気的に接続し、他端を後述するリレー２４ａ，２４ｂ、電線２０１ａ，２０１ｂを介してヒーター１１ａ，１１ｂと電気的に接続している。ユーザが電源スイッチ２０を操作することにより、面状暖房器具の電源がオンオフされ、電源がオンのときに商用電源Ａからの電力がヒーター１１ａ，１１ｂに供給される。

制御回路ブロック２１は、比較回路２１０、タイマー２１１、メモリー２１２を内部に備えたマイコンであり、入力側において、温度検出回路ブロック２２及び温度調節回路２３と接続している。温度検出回路ブロック２２は、温度検知線１２ａ，１２ｂと接続し、上記温度検知線１２ａ，１２ｂから温度検知信号を読み込み、その温度検知信号を制御回路ブロック２１に出力する。なお、実施形態１では、温度検知信号を、周囲温度が高くなるほど大きくなり、周囲温度が低くなるほど小さくなるように設定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、周囲温度が高くなるほど小さくなり、周囲温度が低くなるほど大きくなるように設定してもよい。温度調節回路２３は、温度調節レバー２６（図４参照）と接続し、ユーザが温度調節レバー２６を操作して設定温度を調節することにより、その設定温度に対応して温度検知信号の閾値を設定し、その温度検知信号の閾値を制御回路ブロック２１に出力する。制御回路ブロック２１は、上記温度検出回路ブロック２２から温度検知信号を読み込むとともに、上記温度調節回路２３から温度検知信号の閾値を読み込み、比較回路２１０により、上記温度検知信号と上記温度検知信号の閾値との比較を行う。

制御回路ブロック２１は、出力側において、トランジスタ２４０ａ，２４０ｂと接続し、温度検知信号が閾値より小さい場合、トランジスタ２４０ａ（２４０ｂ）に制御電流を出力し、温度検知信号が閾値より大きい場合、トランジスタ２４０ａ（２４０ｂ）に制御電流を出力することを中止する。上記トランジスタ２４０ａ（２４０ｂ）は、コイル２４１ａ（２４１ｂ）を介して電源回路２０２と電気的に接続し、制御回路ブロック２１から制御電流が入力されるとコイル２４１ａ（２４１ｂ）に電流が流れ、制御回路ブロック２１から制御電流が入力されなくなるとコイル２４１ａ（２４１ｂ）に電流が流れなくなる。リレー２４ａ（２４ｂ）は、上記コイル２４１ａ（２４１ｂ）に電流が流れるとオンになり、コイル２４１ａ（２４１ｂ）に電流が流れなくなるとオフになる。

制御回路ブロック２１は、比較回路２１０での比較結果に基づいて、温度検知信号が閾値より小さい場合には、リレー２４ａ（２４ｂ）をオンに制御することで、ヒーター１１ａ（１１ｂ）への通電をオンにすることができ、温度検知信号が閾値より大きい場合には、リレー２４ａ（２４ｂ）をオフに制御することで、ヒーター１１ａ（１１ｂ）への通電をオフにすることができる。なお、ユーザが暖房面積切替レバー２５（図４参照）を操作することによっても、制御回路ブロック２１からの制御電流に基づいて、上記コイル２４１ａ（２４１ｂ）に流れる電流を制御し、リレー２４ａ（２４ｂ）を制御することにより、ヒーター１１ａ（１１ｂ）への通電を選択して暖房面積を切り替えることができる。

上記のようにしてヒーター１１ａ（１１ｂ）への通電のオンオフ制御を行うのと同時に、制御回路ブロック２１は、ヒーター１１ａ（１１ｂ）への通電がオフ状態にあるオフ時間を一定時間（実施形態１では８０秒間）に設定し、ヒーター１１ａ（１１ｂ）への通電がオン状態にあるオン時間を、タイマー２１１を用いて計時する。

また、制御回路ブロック２１は、表１に示すような設定テーブルをメモリー２１２に記憶している。表１には、オフ時間を８０秒に固定した場合に、タイマー２１１から読み込んだオン時間に対する計算オン時間、その計算オン時間毎に決められた通電率が設定されている。さらに、判定可能な通電率の範囲を予め決められた範囲毎に区分けした複数の通電率範囲と、上記通電率範囲毎に後述する表示灯３が点灯する色の情報とが設定されている。具体的には、通電率が３３．３％と６６．７％の２個所に閾値が設けられ、通電率が３３．３％以下の場合は緑色、６６．７％以下の場合は橙色、６６．７％を越える場合は赤色となるように、表示灯３を点灯させる。

制御回路ブロック２１は、通電がオンからオフになると、表１に基づいて、上記計時されたオン時間及び一定時間のオフ時間から通電率を含む通電率範囲を判定する。例えば、タイマー２１１が計時したオン時間が４３秒であった場合、表１より通電率を３６％と判定することができ、表示灯３は緑色に点灯する。なお、タイマー２１１は、オフ時間終了後の通電再開時点をゼロとしてオン時間を計時する。また、通電率の判定タイミングは、各オフ期間の開始時点又は終了時点のいずれであってもよい。実施形態１では、通電率を判定することができる時間間隔を１０秒に設定しているが、この時間に限定されるものではなく、必要とする精度及びメモリー２１２の容量に応じて、適宜変更して設定してもよい。

表示灯３は、例えば複数色（実施形態１では緑、橙、赤）の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）という）などの発光素子で形成され、制御回路ブロック２１と接続し、電源スイッチ２０の内部に備えられ、ユーザが電源スイッチ２０から電源をオンにする操作を行うと、上記ＬＥＤの少なくとも１つが点灯する。また、上記表示灯３は、制御回路ブロック２１に制御され、表１において上記判定された通電率範囲と組み合わされた色に変化して点灯することにより、通電率の大きさを報知する。

次に、実施形態１の面状暖房器具の定格消費電力を５００Ｗとした場合の電気代について説明する。例えば、表示灯３の色を３色（例えば緑、橙、赤）に変化させると、表２のように、表示灯３の色別に、１時間あたりの電気代の最小及び最大を算出することができる。実施形態１の面状暖房器具は、このような表をユーザが見えやすい場所に備えているので、ディジタル表示などの駆動回路や液晶表示等を備えなくても、ユーザは電気代の目安を容易に知ることができる。なお、表２では、１時間あたりの消費電力１ｋＷの電気代を２３円としている。

次に、室温２０℃の環境下でフローリング上に設置して通電試験を行った場合における実施形態１の面状暖房器具の動作について図５の測定チャートを用いて説明する。ユーザが温度調節レバー２６（図４参照）を操作することにより、設定温度を約４５℃に調節している。先ず、電源投入時は通電がオン状態から始まり、よって通電率が１００％となり、表示灯３（図１参照）は無条件に赤表示になる。面状発熱体１（図１参照）の温度は上昇していき、それとともに温度検知信号も大きくなっていく。最初のオン時間の終了時点、すなわち最初のオフ期間の開始時点以降に、通常の通電率の判定及び表示を開始する。以後、通電がオンからオフになるときに通電率の判定を行い、この通電率の変化に基づいて表示灯３は、色を変化させて点灯する。

以上、実施形態１によれば、他の機器を接続することがなく、通電率の大きさに基づく通電率範囲毎に表示灯３の色を変化させて点灯することができるので、簡単な構成でありながら、経済的かつ容易に通電率の大きさを知ることができる。また、オン時間のみを計時するだけでよく、また設定テーブルに基づいて通電率を判定することができるので、器具の負荷を低減することができる。上記より、ユーザのニーズに対応することができ、ユーザの不満を解消することができる。

（実施形態２）
実施形態２は、図１に示すように、面状発熱体１、温度コントローラ２を備える点で実施形態１と同様であるが、実施形態１にはない以下に記載の特徴部分がある。実施形態２の制御回路ブロック２１は、実施形態１の制御回路ブロック２１と異なる点として、実施形態１の設定テーブル（表１参照）と共に、表３に示すように、表１と異なる通電率範囲の閾値を有する設定テーブルをメモリー２１２に記憶している。そして、制御回路ブロック２１は、判定された通電率が通電率範囲の閾値近傍である場合に、表示灯３による点灯の色が、前回の点灯の色と同じになるように設定テーブルを選択する。

次に、実施形態２の面状暖房器具の動作について説明する。先ず、今回判定した通電率が、通電率範囲の閾値近傍で前回判定した通電率より高くなる場合には、表１では表示灯３の色が変わってしまうので、表３に基づいて表示灯３の色を一定にして点灯を行う。これに対して、今回判定した通電率が、通電率範囲の閾値近傍で前回判定した通電率より低くなる場合には、表３では表示灯３の色が変わってしまうので、表１に基づいて表示灯３の色を一定にして点灯を行う。

以上、実施形態２によれば、通電率範囲の閾値付近での運転が継続した場合、判定手段による通電率範囲の判定結果に基づいて、表示灯３の色が頻繁に変化して表示が不安定になることを防止することができる。

なお、実施形態１又は２の変形例として、図６に示すように、表示灯と共に、若しくは表示灯に代わって、液晶パネルなどのディジタル表示部３０を温度コントローラ２に設け、上記ディジタル表示部３０に通電率の判定値を数値でディジタル表示させてもよい。このような構成にすると、通電率の大きさをより正確に知ることができる。

実施形態１又は２の他の変形例として、表示灯は、同系色の状態で、通電率の大きさに基づいて、明るさを例えば連続的に変化させて点灯してもよい。具体的には、通電率が高いほど明るく点灯し、通電率が低いほど暗く点灯する。このようにすると、通電率の大きさをより正確に知ることができる。

実施形態１又は２の他の変形例として、表示灯は、通電率の大きさに基づいて、点滅の周期を変化させて点灯してもよい。このようにしても、通電率の大きさをより正確に知ることができる。

実施形態１又は２の他の変形例として、表示灯と共に、若しくは表示灯に代わって、スピーカ又はブザーを備え、通電率の大きさに基づいて、音又は音声を変化させて出力してもよい。このような構成にすると、ユーザが器具の見えない場所にいたとしても、音又は音声の変化により通電率の大きさを知ることができる。

実施形態１又は２の他の変形例として、表示灯の色を５色（例えば白、青、緑、橙、赤）にしてもよい。このようにすると、表４のように、表示灯の色別に、１時間あたりの電気代の最小及び最大を算出することができる。このような表を面状暖房器具に備えておくと、ユーザは電気代の目安をより詳細に知ることができる。なお、表４では、面状暖房器具の定格消費電力を５００Ｗとし、１時間あたりの消費電力１ｋＷの電気代を２３円としている。

また、実施形態１又は２の他の変形例として、制御回路ブロックは、ヒーターへの通電のオン時間及びオフ時間から直接、通電率を算出してもよい。このようにすると、現在の通電率をより正確に知ることができる。

実施形態１又は２の他の変形例として、制御回路ブロックは、例えば１０〜３００秒の間で、オフ時間を適宜変更してもよく、また、複数のオフ時間を周期的に変化させて設定してもよい。ただし、オフ時間が長すぎると暖房感を損なうので、３００秒以下とするのが望ましい。この場合、一定時間のオフ時間毎に、オン時間及び通電率が設定された設定テーブルを記憶し、通電率及び表示灯の色を判定する。

実施形態１又は２の他の変形例として、制御回路ブロックは、ヒーターへの通電のオン時間を一定時間に設定し、オフ時間を計時して、通電率を判定、表示させてもよい。この場合、オフ期間中に温度検知信号を読み込み、その温度検知信号と、温度調節回路からの設定温度に対応する温度検知信号の閾値とを比較し、温度検知信号が閾値まで低下したときに、ヒーターへの通電を開始する。

本発明による実施形態１の面状暖房器具のブロック図である。 同上の面状発熱体の構成図である。 同上の面状発熱体の断面図である。 同上の外観図である。 同上の時間に対する温度検知信号、通電率、表示灯の色を表す図である。 同上の他の面状暖房器具の外観図である。

符号の説明

１ 面状発熱体
１１ａ，１１ｂ ヒーター
１２ａ，１２ｂ 温度検知線
２ 温度コントローラ
２０ 電源スイッチ
２１ 制御回路ブロック
２１０ 比較回路
２１１ タイマー
２２ 温度検出回路ブロック
２３ 温度調節回路
２４ａ，２４ｂ リレー
３ 表示灯
Ａ 商用電源

Claims (5)

1. 電力が供給されて発熱する発熱線、及び周囲温度の検出を行い、その検出に基づく温度検知信号を出力する温度検知線を配線して設ける面状発熱体と、
   前記発熱線に前記電力を供給する通電手段と、
   設定温度に対応して前記温度検知信号の閾値を設定する温度調節手段と、
   前記温度検知信号と前記閾値との比較を行い、その比較結果に基づいて前記通電手段のオンオフを制御する温度制御手段と、
   前記通電手段がオン状態にあるオン時間、及び前記通電手段がオフ状態にあるオフ時間から通電率を判定する判定手段と、
   前記通電率の大きさを報知する報知手段と
   を備えることを特徴とする面状暖房器具。
2. 前記オン時間及び前記オフ時間毎に予め決められた通電率が設定されている通電率設定テーブルを記憶する通電率記憶手段と、
   前記判定手段は、前記オン時間又は前記オフ時間のいずれか一方を一定時間に設定し、他方を計時し、前記通電率設定テーブルに基づいて、前記オン時間及び前記オフ時間から前記通電率を判定することを特徴とする請求項１記載の面状暖房器具。
3. 前記報知手段は、発光素子を備え、前記通電率の大きさに基づいて、前記発光素子の点灯状態を変化させて報知することを特徴とする請求項１又は２記載の面状暖房器具。
4. 判定可能な通電率の範囲を予め決められた範囲毎に区分けした複数の通電率範囲と、それらの通電率範囲毎に前記発光素子の点灯状態の情報とが設定されている報知テーブルを記憶する報知方法記憶手段と、
   前記判定手段は、前記報知テーブルに基づいて、前記通電率を含む通電率範囲を判定し、
   前記報知手段は、前記報知テーブルにおいて前記判定された通電率範囲と組み合わされた前記発光素子の点灯状態の情報に基づいて報知することを特徴とする請求項３記載の面状暖房器具。
5. 前記報知方法記憶手段は、異なる通電率範囲の閾値を有する報知テーブルを複数記憶し、
   前記判定手段は、前記発光素子の点灯状態が前回の点灯状態と同じになるように報知テーブルを選択することを特徴とする請求項４記載の面状暖房器具。

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