JP2009250852A - 電気機器および電気機器の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源の接地側を容易に検出する。
【解決手段】電源プラグ１０が商用電源に接続された場合に、負荷部（発熱部４０）への商用電源の供給を保留する保留手段（スイッチ５３）と、一対の接続端子のうち商用電源の非接地側に接続されている接続端子を、対地容量または対地抵抗を有する導電性部材（均熱板４２）との間に流れる電流によって検出する検出手段（検出回路５４）と、検出手段の検出結果に基づいて、商用電源の接地側に接続されている接続端子に対して、導電性部材を接続する接続手段（スイッチ５１）と、負荷部への電源の供給を開始する開始手段（スイッチ５３）と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、商用電源に一対の接続端子を介して接続される電気機器および電気機器の制御方法に関する。

特許文献１には、商用電源が接続されて電磁波を発生する電磁波発生手段と、電磁波を検出するセンサと、電磁波発生手段とセンサとの間に配置され、電源ラインに選択的に接続されるシールド部材とを有し、センサによって検出される電磁波が少ない方を商用電源の接地側と判定する技術が開示されている。
特開２００４−２８６６７０号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、電磁波発生手段としてのトランスが必要になるため、トランスを有しない装置には利用できないという問題点がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、商用電源の接地側を簡単に検出することが可能な電子機器および電気機器の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、一対の接続端子を有する電源プラグによって商用電源に接続されるとともに、当該商用電源の負荷となる負荷部と、前記商用電源の接地側に接続される導電性部材とを有する電気機器であって、前記電源プラグが前記商用電源に接続された場合に、前記負荷部への前記商用電源の供給を保留する保留手段と、前記一対の接続端子のうち前記商用電源の非接地側に接続されている接続端子を、対地容量または対地抵抗を有する前記導電性部材との間に流れる電流によって検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記商用電源の接地側に接続されている接続端子に対して、前記導電性部材を接続する接続手段と、前記負荷部への電源の供給を開始する開始手段と、を有することを特徴とする。
上記構成によれば、保留手段によって負荷部への電源の供給が保留され、検出手段によって対地容量または対地抵抗を有する導電性部材との間に流れる電流によって商用電源の非接地側が検出され、接続手段によって商用電源の接地側に導電性部材が接続され、開始手段によって負荷部への電源供給が開始される。このため、対地容量を有する導電性部材と非接地側との間に流れる電流によって簡単に接地側を検出することができる。

また、本発明は、上記発明において、前記負荷部は板状発熱部材であり、前記導電性部材は、前記板状発熱部材と前記人体との間に配設され、前記板状発熱部材で発生した熱を均一化する均熱部材である、ことを特徴とする。
上記構成によれば、負荷部は板状発熱部材であり、導電性部材は、板状発熱部材と人体との間に配設され、板状発熱部材で発生した熱を均一化する均熱部材とされる。この結果、均熱部材を用いて商用電源の接地側を簡易に検出できる。また、板状発熱部材と人体との間に配設される均熱部材を接地することにより、板状発熱部材から人体への微弱な電流または電磁波の漏出を防止できる。

また、本発明は、上記発明において、前記検出手段は、前記一対の接続端子の一方に選択的に接続される第１スイッチと、前記第１スイッチが前記商用電源の前記非接地側に接続された際に、前記非接地側と前記導電性部材との間に流れる電流に応じて発光する発光部とを有し、前記接続手段は、前記第１スイッチと連動して動作するとともに、前記第１スイッチと反対側の接続端子に対して前記導電性部材を接続する第２スイッチを有する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、検出手段が一対の接続端子の一方に選択的に接続される第１スイッチと、第１スイッチが商用電源の非接地側に接続された際に、非接地側と導電性部材との間に流れる電流に応じて発光する発光部とを有し、接続手段が第１スイッチと連動して動作するとともに、第１スイッチと反対側の接続端子に対して導電性部材を接続する第２スイッチを有する。このため、発光部が発光するように第１スイッチを切り換えることにより、第２スイッチが自動的に商用電源の接地側と導電性部材とを接続することができる。

上記構成によれば、前記検出手段は、前記一対の接続端子の一方に選択的に接続される第１スイッチと、前記導電性部材との間に電流が多く流れる側に前記第１スイッチを接続する制御部とを有し、前記接続手段は、前記第１スイッチと連動して動作するとともに、前記第１スイッチと反対側の接続端子に対して前記導電性部材を接続する第２スイッチを有する、ことを特徴とする。
上記構成によれば、検出手段が、一対の接続端子の一方に選択的に接続される第１スイッチと、導電性部材との間に電流が流れる側に第１スイッチを接続する制御部とを有し、接続手段が、第１スイッチと連動して動作するとともに、第１スイッチと反対側の接続端子に対して導電性部材を接続する第２スイッチを有する。このため、制御部によって第１スイッチによって商用電源の非接地側が自動的に検出され、第２スイッチによって接地側と導電性部材とが同じく自動的に接続される。

また、本発明は、一対の接続端子を有する電源プラグによって商用電源に接続されるとともに、当該商用電源の負荷となる負荷部と、前記商用電源の接地側に接続される導電性部材とを有する電気機器の制御方法であって、前記電源プラグが前記商用電源に接続された場合に、前記負荷部への前記商用電源の供給を保留する保留ステップと、前記一対の接続端子のうち前記商用電源の非接地側に接続されている接続端子を、対地容量または対地抵抗を有する前記導電性部材との間に流れる電流によって検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記商用電源の接地側に接続されている接続端子に対して、前記導電性部材を接続する接続ステップと、前記負荷部への電源の供給を開始する開始ステップと、を有することを特徴とする。
上記方法によれば、保留ステップによって負荷部への電源の供給が保留され、検出ステップによって対地容量または対地抵抗を有する導電性部材との間に流れる電流によって商用電源の非接地側が検出され、接続ステップによって商用電源の接地側に導電性部材が接続され、開始ステップによって負荷部への電源供給が開始される。このため、対地容量または対地抵抗を有する導電性部材と非接地側との間に流れる電流によって簡単に接地側を検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の電気機器の第１実施形態を示す概略構成図である。この図に示すように、本発明の第１実施形態は、電気採暖装置１として構成される。電気採暖装置１は、電源プラグ１０（請求項中「接続端子」に対応）、電源ケーブル１１，１２、コントローラ２０、および、発熱部４０（請求項中「負荷部」に対応）を有している。電源プラグ１０は、一対の接続端子を有し、これらの一対の接続端子が商用電源の電源コンセント（不図示）に接続される。なお、商用電源の電源ラインの一方は変圧トランス（不図示）において大地に接地される接地側とされ、他方は接地されない非接地側とされる。なお、電源プラグ１０は商用電源に対して任意の方向で接続できるので、電源ケーブル１１，１２のどちらが接地側に接続されるか、または、非接地側に接続されるかは通常は不明である。

コントローラ２０は、電源ケーブル１１，１２のうち、商用電源の接地側に接続されている方を検出し、後述する均熱板４２（請求項中「導電性部材」および「均熱部材」に対応）に接続する制御を行う。なお、コントローラ２０が、発熱部４０の発熱量を制御する機能を併せて有するようにしてもよい。電源ケーブル３１，３２は、発熱部４０のヒータ４３に電源電力を供給するケーブルである。接地ケーブル３３は、商用電源の接地側と均熱板４２とを接続するためのケーブルである。

発熱部４０は、図２に断面構造を示すように、外被体４１、均熱板４２、および、ヒータ４３（請求項中「板状発熱部材」に対応）を有している。ここで、外被体４１は、綿または化学繊維等の布状部材によって構成され、均熱板４２およびヒータ４３を覆い、均熱板４２およびヒータ４３がユーザＭの体表面に直接触れないようにするとともに、ユーザの体熱が失われないようにする。均熱板４２は、導電性の板状部材によって形成され、ヒータ４３とユーザＭとの間に配設されてヒータ４３で発生された熱が均一になるようにする。ヒータ４３は、例えば、導電性ポリマーによって構成され、コントローラ２０から電源ケーブル３１，３２を介して供給される電源電力によってジュール熱を発生する。なお、均熱板４２とヒータ４３の間に蓄熱部材を配置し、当該蓄熱部材によって、ヒータ４３によって発生した熱を蓄熱できるようにしてもよい。

図３は、コントローラ２０の詳細な構成例を示すブロック図である。この図に示すように、コントローラ２０は、スイッチ５１〜５３，５７、検出回路５４（請求項中「検出手段」に対応）、および、発光ダイオード５５を有している。ここで、スイッチ５１は、スイッチ５１ａ（請求項中「第１スイッチ」に対応）およびスイッチ５１ｂ（請求項中「第２スイッチ」に対応）によって構成されている。これらのスイッチ５１ａおよびスイッチ５１ｂは、ユーザの操作に応じて相互に連動して動作するスイッチである。また、スイッチ５１ａとスイッチ５１ｂは、電源ケーブル１１，１２に対して逆方向に接続されている。すなわち、図３に示す接続状態の場合には、スイッチ５１ａは電源ケーブル１１と接続された状態となり、一方、スイッチ５１ｂは電源ケーブル１２と接続された状態となる。また、接続状態が切り換えられた場合には、スイッチ５１ａは電源ケーブル１２と接続された状態となり、一方、スイッチ５１ｂは電源ケーブル１１と接続された状態となる。

スイッチ５２（請求項中「接続手段」に対応）、スイッチ５３（請求項中「保留手段」および「開始手段」に対応）、および、スイッチ５７（請求項中「保留手段」および「開始手段」に対応）は、ユーザの操作に応じて相互に連動して動作するスイッチである。スイッチ５２は、スイッチ５１ａの出力端子と、均熱板４２との接続を断続する。スイッチ５３，５７は、ヒータ４３への商用電源の供給を断続する。なお、スイッチ５２，５３，５７は、前述したように連動して動作するので、双方が同じ接続状態（オンまたはオフ）の状態となる。

検出回路５４は、スイッチ５１ｂが商用電源の非接地側に接続された場合には、発光ダイオード５５を点灯させ、逆に、スイッチ５１ｂが商用電源の接地側に接続された場合には、発光ダイオード５５を消灯させ、商用電源の極性に応じて発光ダイオード５５を制御する回路である。

図４は、検出回路５４の詳細な回路構成例を示す回路図である。この図に示すように、検出回路５４は、コンデンサ６１、抵抗６２〜６４、トランジスタ６５、直流電源６６、および、半固定抵抗６７を有している。コンデンサ６１は、一方の端子がスイッチ５１ｂの出力端子に接続され、他方の端子が半固定抵抗６７の一方の入力端子に接続されている。半固定抵抗６７は、一方の入力端子がコンデンサ６１の他方の端子に接続され、他方の入力端子が直流電源６６のマイナス側に接続され、出力端子が抵抗６２，６３の一方の端子にそれぞれ接続されている。抵抗６２は、一方の端子が半固定抵抗６７の出力端子と、抵抗６３の一方の端子に接続され、他方の端子がトランジスタ６５のソース端子と、均熱板４２と、直流電源６６のマイナス端子に接続されている。抵抗６３は、一方の端子が半固定抵抗６７の入力端子と抵抗６２の一方の端子に接続され、他方の端子がトランジスタ６５のゲート端子に接続されている。トランジスタ６５は、ゲート端子が抵抗６３の他方の端子に接続され、ソース端子が抵抗６２の他方の端子と、均熱板４２と、直流電源６６のマイナス端子に接続され、ドレイン端子が発光ダイオード５５のカソード端子に接続されている。抵抗６４は、一方の端子が発光ダイオード５５のアノード端子に接続され、他方の端子が直流電源６６のプラス端子に接続されている。発光ダイオード５５は、アノード端子が抵抗６４の一方の端子に接続され、カソード端子がトランジスタ６５のドレイン端子に接続されている。直流電源６６はプラス端子が抵抗６４の他方の端子に接続され、マイナス端子が、抵抗６２の他方の端子と、トランジスタ６５のソース端子と、均熱板４２に接続されている。

なお、半固定抵抗６７は、スイッチ５１ｂが、商用電源の非接地側に接続された場合に、発光ダイオード５５が点灯するように調整がなされる。

つぎに、以上の第１実施の形態の動作について説明する。

まず、電源プラグ１０が図示せぬ電源コンセントに挿入されたとする。このとき、電源ケーブル１１が商用電源の接地側に接続され、電源ケーブル１２が商用電源の非接地側に接続されるように電源コンセントに挿入されたとする。また、このとき、スイッチ５１ａ，５１ｂがともに上側の入力端子に接続された状態（図４に示す接続状態）で、かつ、スイッチ５２，５３，５７がともにオフの状態（図４に示す接続状態）であるとする。

このような場合、スイッチ５３，５７は、前述したように、オフの状態であるので、ヒータ４３への電源の供給は保留の状態となる。また、スイッチ５２もオフの状態であるので、均熱板４２はスイッチ５１ａには接続されないオープンの状態となる。

スイッチ５１ｂは、上側の入力端子に接続されているので、コンデンサ６１の一方の端子は、電源ケーブル１２に接続される。いまの例では、前述したように、電源ケーブル１２は、商用電源の非接地側に接続されることになる。図５（Ａ）は、このときに形成される回路を示す図である。この図５（Ａ）に示すように、コンデンサ６１の一方の端子には、商用電源の非接地側（この図ではＨ（Hot）側）に接続されている。また、トランジスタ６５のソース端子は、均熱板４２に接続されている。また、均熱板４２はオープンの状態とされている。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す回路の等価回路を示している。図５（Ｂ）に示すように、所定の大きさを有する導電性の均熱板４２が大地に対して略平行に配置された場合、均熱板４２と大地との間には、対地容量Ｃおよび対地抵抗Ｒが生成される。このため、商用電源のＨ側からは、コンデンサ６１、半固定抵抗６７、および、抵抗６２ならびに対地容量Ｃおよび対地抵抗Ｒを介して電流が大地に対して流れる。その結果、抵抗６２には逆起電力が生じ、この逆起電力は抵抗６３を介してトランジスタ６５のゲート端子とソース端子間に印加される。このとき、トランジスタ６５のゲート−ソース間に印加される電圧は、半固定抵抗６７によって調整されているので、トランジスタ６５のドレイン−ソース間は導通状態（オン状態）となり、直流電源６６から抵抗６４を介して発光ダイオード５５に電流が流れる。この結果、発光ダイオード５５は、光を発する。

発光ダイオード５５の発光状態は、接続状態が正常であることを示している。なお、このことをユーザに明確に示すために、例えば、発光ダイオード５５から出射された光を、文字列「接続は正常です。通電スイッチをオンの状態にしてください。」の形状に応じた開口部を有する表示パネルを介して放射させる。この結果、ユーザは、前述した文字列「接続は正常です。通電スイッチをオンの状態にしてください。」を視認し、接続状態が正常であることを認識する。また、ユーザは、通電スイッチ（スイッチ５２，５３，５７）をオンの状態にする必要があることを認識する。その結果、ユーザが、連動するスイッチ５２，５３，５７のつまみをオンの方向へ操作すると、スイッチ５２，５３，５７はともにオンの状態になる。その結果、ヒータ４３への通電が開始され、ヒータ４３は熱の放出を開始する。また、スイッチ５２がオンの状態になることで、均熱板４２は、スイッチ５１ａの出力端子に接続される。前述したように、スイッチ５１ａの出力端子は、商用電源の接地側（Ｃ側）に接続されているので、均熱板４２は、接地された状態となる。このため、ヒータ４３とユーザＭとの間に配設された均熱板４２が接地電位となることから、ヒータ４３から微弱な電流が流出した場合であっても、ユーザＭは均熱板４２によって確実に保護される。また、ヒータ４３がコイル状のヒータである場合には、電流に応じた微弱な電磁波が放出されるが、ユーザＭとヒータのコイルとの間に存在する均熱板４２がシールド機能を発揮するため、このような微弱な電磁波がユーザＭに対して印加されることを防止できる。

一方、電源ケーブル１１が商用電源の非接地側に接続され、電源ケーブル１２が商用電源の接地側に接続されるように電源プラグ１０が電源コンセントに挿入された場合において、スイッチ５１ａ，５１ｂがともに上側の入力端子に接続された状態（図４に示す接続状態）で、かつ、スイッチ５２，５３，５７がともにオフの状態（図４に示す接続状態）であるとする。

このような場合、図５（Ｂ）の等価回路において、コンデンサ６１は、商用電源の接地側（Ｃ側）に接続された状態となるため、抵抗６２の両端には、電圧降下が生じない。そのため、トランジスタ６５はオフの状態となり、発光ダイオード５５は発光しない。このような場合には、ユーザは、スイッチ５１の接続状態を切り換える。その結果、スイッチ５１ａ，５１ｂがともに下側の入力端子に接続された状態（図４と逆の接続状態）となり、前述の場合と同様の動作によって、発光ダイオード５５が発光する。発光ダイオード５５が発光した場合には、ユーザは、前述の場合と同様に、スイッチ５２，５３，５７をオンの状態にすることから、均熱板４２が商用電源の接地側に接続され、ヒータ４３に商用電源が供給される。

なお、発光ダイオード５５のアノード側に反転回路を挿入し、発光ダイオード５５とは逆のパターンで発光する他の発光ダイオードを設けるとともに、他の発光ダイオードから放出される光が文字列「接続が正常ではありません。反転スイッチを切り換えてください。」の形状に応じた開口部を有する表示パネルを介して放射されるようにしてもよい。このような構成によれば、接続が正常でない場合には、文字列「接続が正常ではありません。反転スイッチを切り換えてください。」をユーザが視認し、接続状態が正常でないことを認識し、スイッチ５１の接続状態を切り換えることができる。

以上は、スイッチ５１の初期状態として、スイッチ５１ａ，５１ｂの双方が上側の入力端子を選択している状態を例に挙げて説明したが、スイッチ５１ａ，５１ｂの双方が下側の入力端子を選択している場合であっても、電源プラグ１０の接続状態に応じて、前述の場合と同様の動作が実行され、商用電源の接地側と均熱板４２の接続が図られ、ヒータ４３に電源が供給されることになる。

以上に説明したように、本発明の第１実施の形態では、商用電源の非接地側を検出し、検出結果に基づいて、接地側に対して均熱板４２を接続するようにした。このため、微弱な電流や電磁波がユーザＭに印加されることを確実に防止することができる。

また、第１実施形態では、商用電源の非接地側から、均熱板４２と大地との間に生じる対地容量（または対地抵抗）を介して、大地に流れる電流を検出し、商用電源の非接地側を検出するようにしたので、非接地側を簡易な構成によって確実に検出することができる。

また、第１実施形態では、非接地側を検出する際に、ヒータ４３に対する商用電源の供給を留保するようにしたので、ヒータ４３と均熱板４２との間に生じる容量成分による影響を排除することができる。このため、誤検出を防止することが可能になる。

また、第１実施形態では、連動するスイッチ５１ａとスイッチ５１ｂを商用電源に対して逆接続状態とし、スイッチ５１ｂが非接地側に接続されて発光ダイオード５５が発光した場合には、スイッチ５１ａが接地側に自動的に接続されるようにしたので、ユーザの操作を簡易化することができる。

また、第１実施形態では、スイッチ５１ａと均熱板４２との接続を断続するスイッチ５２と、ヒータ４３への通電を断続するスイッチ５３，５７とを連動するようにしたので、１度の操作により、均熱板４２を商用電源の接地側に接続するとともに、ヒータ４３への電源の供給を開始することができる。

つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態の場合と比較して、コントローラ２０がコントローラ２０Ａに置換されている。その他の構成は、第１実施形態の場合と同様である。

図６は、第２実施形態のコントローラ２０Ａの構成例を示す図である。図６に示す第２実施形態では、電源プラグ１０、電源ケーブル１１，１２，３１，３２、接地ケーブル３３、および、発熱部４０の構成は、図１および図２の場合と同様である。なお、図６において、図３と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示す第２実施形態では、コントローラ２０Ａは、スイッチ７１〜７３、検出回路７４（請求項中「検出手段」に対応）、状態反転回路７５（請求項中「制御部」に対応）、および、制御回路７６を有している。ここで、スイッチ７１は、例えば、電磁リレーによって構成され、状態反転回路７５から供給される制御信号に応じてスイッチ７１ａ，７１ｂの接続状態を変更する。スイッチ７１ａ（請求項中「第１スイッチ」に対応）は、上側の入力端子が電源ケーブル１１に接続され、下側の入力端子が電源ケーブル１２に接続され、出力端子がスイッチ７２に接続されている。スイッチ７１ｂ（請求項中「第２スイッチ」に対応）は、上側の入力端子が電源ケーブル１２に接続され、下側の入力端子が電源ケーブル１１に接続され、出力端子が検出回路７４の入力端子に接続されている。また、スイッチ７１ａ，７１ｂは、状態反転回路７５から供給される制御信号が“Ｌ”の状態である場合には、図６に示すように、双方共に上側の入力端子に接続された状態となり、制御信号が“Ｈ”の状態である場合には、双方共に下側の入力端子に接続された状態となる。

スイッチ７２（請求項中「接続手段」に対応）は、例えば、電磁リレーによって構成され、制御回路７６から供給される制御信号によって接続状態を変更する。具体的には、スイッチ７２は、制御回路７６から供給される制御信号が“Ｌ”の場合にはオフの状態となり、“Ｈ”の場合にはオンの状態となってスイッチ７１ａと均熱板４２を接続する。スイッチ７３（請求項中「保留手段」および「開始手段」に対応）は、スイッチ７２と同様に、例えば、電磁リレーによって構成され、制御回路７６から供給される制御信号によって接続状態を変更する。具体的には、スイッチ７３は、制御回路７６から供給される制御信号が“Ｌ”の場合にはオフの状態となり、“Ｈ”の場合にはオンの状態となって商用電源をヒータ４３に供給する。

検出回路７４は、例えば、図４に示す検出回路５４と略同様の構成とされ、スイッチ７１ｂが商用電源の非接地側に接続された場合に、均熱板４２と大地との間に形成される対地容量（または対地抵抗）を介して大地に流れる電流を検出し、検出結果を検出信号として状態反転回路７５および制御回路７６に供給する。すなわち、検出回路７４は、例えば、図４に示す検出回路５４のトランジスタ６５がオンの状態になった場合には出力信号としての検出信号を“Ｈ”の状態にし、オフの状態になった場合には検出信号を“Ｌ”の状態にする。なお、具体的な回路構成としては、例えば、図４に示す回路から、発光ダイオード５５を除外し、トランジスタ６５のドレイン−ソース端子間の電圧を反転回路にて反転して出力するか、あるいは、同回路において抵抗６４に生じる電圧を調整して出力するようにすればよい。

状態反転回路７５は、例えば、Ｄ−フリップフロップ回路によって構成され、検出回路７４から供給される検出信号が“Ｈ”である場合には現在の出力状態を保持し、検出信号が“Ｌ”である場合には出力を反転する（“Ｈ”を“Ｌ”に、または、“Ｌ”を“Ｈ”にする）。

制御回路７６は、検出回路７４から供給される検出信号が“Ｈ”の状態になると、一定時間が経過後にスイッチ７２をオンの状態にし、その後、スイッチ７３をオンの状態にする。

つぎに、以上の第２実施形態の動作について説明する。

まず、電源ケーブル１１が商用電源の接地側に接続され、電源ケーブル１２が商用電源の非接地側に接続されるように電源プラグ１０が挿入されたとする。このとき、状態反転回路７５からスイッチ７１に出力される制御信号は初期状態であるので“Ｌ”の状態であり、制御回路７６からスイッチ７２，７３に出力される制御信号は初期状態であるのでともに“Ｌ”の状態であるとする。この場合、スイッチ７１ｂは、上側の入力端子に接続されるので、検出回路７４の入力端子は、商用電源の非接地側に接続される。この結果、検出回路７４の出力は、“Ｈ”の状態となる。

検出回路７４の検出信号は状態反転回路７５と制御回路７６に供給されている。状態反転回路７５は、検出信号が“Ｈ”の状態になると、現在の出力状態を保持する。具体的には、いまの場合、その時点での出力状態は前述のように“Ｌ”であるので、状態反転回路７５は、制御信号を“Ｌ”の状態に保持する。この結果、スイッチ７１は、図６に示す接続状態を維持する。すなわち、スイッチ７１ａは、商用電源の接地側とスイッチ７２を接続した状態となり、また、スイッチ７１ｂは、商用電源の非接地側と検出回路７４を接続した状態となる。

制御回路７６は、検出回路７４の検出信号が“Ｈ”の状態となると、一定の時間が経過してから、まず、スイッチ７２をオンの状態にし、つぎに、スイッチ７３をオンの状態にする。スイッチ７２がオンの状態にされると、均熱板４２は商用電源の接地側に接続される。その結果、図５において均熱板４２は商用電源の接地側（Ｃ側）に接続されることになるが、コンデンサ６１および抵抗６２を介して流れる電流は維持されるので、検出回路７４の出力は“Ｈ”の状態を維持する。この結果、状態反転回路７５は現在の接続状態を維持する（図６の接続状態を維持する）。つぎに、スイッチ７３がオンの状態にされると、ヒータ４３に対して商用電源の供給が開始される。このとき、均熱板４２は、商用電源の接地側に接続されていることから、ヒータ４３から生じる微弱な電流や電磁波がユーザＭに印加されることを確実に防止することができる。

一方、前述の場合とは逆に、電源ケーブル１１が商用電源の非接地側に接続され、電源ケーブル１２が商用電源の接地側に接続されるように電源プラグ１０が挿入されたとする。このとき、状態反転回路７５からスイッチ７１に出力される制御信号は初期状態であるので“Ｌ”の状態であり、制御回路７６からスイッチ７２，７３に出力される制御信号は初期状態であるのでともに初期状態の“Ｌ”の状態であるとする。この場合、スイッチ７１ｂは、上側の入力端子に接続されるので、検出回路７４の入力端子は、商用電源の接地側に接続される。この結果、検出回路７４の出力は、“Ｌ”の状態となる。

状態反転回路７５は、検出信号が“Ｌ”の状態である場合、出力状態を反転する。具体的には、いまの場合、その時点での出力状態は“Ｌ”であるので、状態反転回路７５は、制御信号を“Ｈ”の状態に反転する。この結果、スイッチ７１は、図６に示す接続状態とは逆の接続状態となる。すなわち、スイッチ７１ａ，７１ｂは、ともに下側の入力端子に接接続された状態となる。この結果、スイッチ７１ａは、商用電源の接地側とスイッチ７２を接続した状態となり、また、スイッチ７１ｂは、商用電源の非接地側と検出回路７４を接続した状態となる。

この結果、検出回路７４の入力端子は、商用電源の非接地側に接続されるので、検出信号は“Ｈ”の状態に変化する。検出信号が“Ｈ”の状態になると、状態反転回路７５は、現在の出力状態を維持する。すなわち、状態反転回路７５は出力信号である制御信号を“Ｈ”の状態に維持する。この結果、スイッチ７１ａが商用電源の接地側に接続され、スイッチ７１ｂが商用電源の非接地側に接続された状態が維持される。

制御回路７６は、検出信号が“Ｈ”の状態になると、一定時間経過後にスイッチ７２をオンの状態にし、つぎに、スイッチ７３をオンの状態にする。スイッチ７２がオンの状態にされると、均熱板４２が商用電源の接地側に接続される。その結果、図５において均熱板４２は商用電源の接地側（Ｃ側）に接続されることになるが、コンデンサ６１および抵抗６２を介して流れる電流は維持されるので、検出回路７４の出力は“Ｈ”の状態を維持する。この結果、状態反転回路７５は現在の接続状態を維持する（図６の接続状態を維持する）。また、スイッチ７３がオンの状態にされると、ヒータ４３への商用電源の供給が開始される。この結果、第１実施形態の場合と同様に、接地側に対して均熱板４２が接続されるので、微弱な電流や電磁波がユーザＭに印加されることを確実に防止することができる。

以上に説明したように、本発明の第２実施形態では、検出回路７４の検出結果に基づいてスイッチ７１の接続を切り換えるようにした。このため、前述した処理が自動的に実行されることから、ユーザがスイッチを操作する手間を省くことができるため、操作性を向上させることができる。すなわち、ユーザが、電源プラグ１０を電源コンセントに接続するだけで、接地側が均熱板４２に自動的に接続される。

また、本発明の第２実施形態では、制御回路７６の出力が“Ｌ”の場合には、スイッチ７２およびスイッチ７３がオフの状態となるようにした。このため、電源プラグ１０が挿入された直後であって、制御回路７６が動作していない場合に、スイッチ７２およびスイッチ７３が確実にオフの状態となるので、商用電源の非接地側に均熱板４２が誤って接続されることを防止できる。また、均熱板４２に商用電源の接地側が接続されない状態で、ヒータ４３に電源電力が供給されることを防止できる。

また、本発明の第２実施形態では、スイッチ７２をオンした後に、スイッチ７３をオンの状態にするようにした。このため、均熱板４２が商用電源の接地側に確実に接続された後に、ヒータ４３に通電することができる。

つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態の場合と比較して、コントローラ２０がコントローラ２０Ｂに置換されている。その他の構成は、第１実施形態の場合と略同様である。図７は、第３実施形態のコントローラ２０Ｂの構成例を示す図である。なお、図７において、図４と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。この図に示すように、第３実施形態は、電源プラグ１０、電源ケーブル１１，１２、スイッチ５１、コンデンサ６１、半固定抵抗６７、抵抗８０，８１，８３，８７、コンデンサ８２、演算増幅回路８４、発光ダイオード８５、フォトカプラ８６、コンデンサ８８、バッファ８９、スイッチ９０、リレー９１，９２、トランス９５、整流回路９６、および、コンデンサ９７を有している。ここで、演算増幅回路８４は、半固定抵抗６７に現れる電圧を増幅して抵抗８１，８３に応じたゲインで増幅して出力する。発光ダイオード８５は、演算増幅回路８４の出力に応じて発光する。フォトカプラ８６は、演算増幅回路８４とバッファ８９とを電気的に絶縁する。抵抗８７およびコンデンサ８８は積分回路を構成し、フォトカプラ８６に含まれる交流成分を平滑化することにより、リレー９１，９２を持続的に駆動可能とする。バッファ８９は、フォトカプラ８６の出力に応じて、リレー９１，９２を駆動するための増幅回路として機能する。

リレー９１は、スイッチ９０がユーザによってオンの状態にされた場合には、オンの状態となってスイッチ５１ａと均熱板４２とを接続するとともに、上側のスイッチによって自己保持回路を構成し、スイッチ９０に対する操作が終了した場合（スイッチ９０がオフの状態になった場合）でもオンの状態を維持する。リレー９２は、スイッチ９０がオンの状態にされた場合には、商用電源電力をヒータ４３に供給する。トランス９５は、商用電源を所定の電圧に降圧して出力する。なお、トランス９５の一次側と二次側は絶縁されており、これにより商用電源と、検出回路とを絶縁した状態とすることが可能となるので、商用電源の影響を排除し、商用電源の非接地側および接地側の検出を行うことができる。整流回路９６は、例えば、４つのダイオードがブリッジ接続されて構成され、トランス９５の二次側から出力される交流電圧を整流して出力する。コンデンサ９７は、平滑化コンデンサであり、整流回路９６からの出力に含まれるリップル成分（脈流成分）を平滑化し、例えば、６Ｖの直流電源として出力する。なお、コンデンサ９７の出力のうちプラス側端子は、演算増幅回路８４のプラス側電源端子、フォトカプラ８６のプラス側電源端子（図中「＋」参照）、および、バッファ８９のプラス側電源端子に接続される。また、コンデンサ９７の出力のうちマイナス側端子は、演算増幅回路８４のマイナス側電源端子、フォトカプラ８６のマイナス側電源端子（図中「−」参照）、バッファ８９のマイナス側電源端子、半固定抵抗６７の他方の端子（図中「−」参照）、および、リレー９２の駆動端子（図中「−」参照）に接続される。

つぎに、以上の第３実施形態の動作について説明する。

第３実施形態では、ユーザは、電源プラグ１０を商用電源に接続し、スイッチ５１を切り換える操作を行う。その結果、スイッチ５１ｂが非接地側に接続された場合には、前述の場合と同様に、半固定抵抗６７に所定の電圧が現れるので、演算増幅回路８４の出力が“Ｈ”の状態になり、発光ダイオード８５が点灯状態となる。一方、スイッチ５１ｂが接地側に接続された場合には、演算増幅回路８４の出力が“Ｌ”の状態になるので、発光ダイオード８５が消灯状態となる。発光ダイオード８５が点灯状態になると、フォトカプラ８６が動作状態になるので、バッファ８９の出力が“Ｈ”の状態になる。

ユーザは、発光ダイオード８５が点灯する側にスイッチ５１の接続を維持する。そして、ユーザは、このような状態において、スイッチ９０をオンの状態にする。スイッチ９０がオンの状態にされると、リレー９１がオンの状態になり、内蔵されている２つのスイッチがオンの状態になる。上側のスイッチがオンの状態になると、スイッチ９０が常にオンの状態になるのと同等であるので、スイッチ９０に対するユーザの操作が終了した場合であってもリレー９１，９２はオンの状態を維持する。つまり、自己保持機能が働く。

リレー９１の下側のスイッチがオンの状態にされると、商用電源の接地側と均熱板４２と抵抗５６を介して接続された状態となる。また、リレー９２がオンの状態にされると、内蔵されている２つのスイッチがオンの状態になり、この結果、ヒータ４３に対して商用電源電力の供給が開始される。この結果、均熱板４２には商用電源の接地側が接続されるので、ヒータ４３から生じる微小な磁界または電流をシールドし、ユーザにこれらが印加されることを防止できる。

以上の第３実施形態によれば、スイッチ５１を発光ダイオード８５が点灯する側に切り換えた後、スイッチ９０を操作することにより、均熱板４２を商用電源の接地側に接続するとともに、ヒータ４３に対する商用電源の供給を開始することができる。

なお、電源プラグ１０を商用電源から外した後に、再度、電源プラグ１０を商用電源に接続する場合には、前述したのと同様の操作を実行する。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能であることは勿論である。
たとえば、以上の第１〜３実施形態では、本発明を電気採暖装置１に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は、このような場合のみに限定されるのではなく、これ以外の電気機器に対しても適用することができる。具体的には、商用電源に一対の接続端子を介して接続され、商用電源の負荷となる負荷部と、負荷部と人体との間に配設された導電性部材とを有する電気機器であれば、どのような電気機器にも適用することができる。例えば、採暖装置として、電気カーペット、電気毛布の他に、例えば、掃除機、洗濯機、ＡＶ（Audio Video）機器等に適用することも可能である。また、導電性部材としては、板状部材だけではなく、例えば、負荷部を取り巻く筐体として構成することも可能である。

また、図４に示す回路構成は、一例であって、これ以外の回路構成であってもよい。例えば、図４では、トランジスタ６５としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）を使用しているが、例えば、バイポーラトランジスタを使用する構成としてもよい。また、トランジスタ６５の代わりに、例えば、演算増幅回路を用いるようにしてもよい。このとき、演算増幅回路の入力段としては、ＦＥＴまたはバイポーラトランジスタのいずれを用いてもよい。また、発光ダイオード５５ではなく、例えば、豆電球その他の発光手段を使用したり、液晶デバイスによって情報を表示したりするようにしてもよい。

また、図６に示す回路構成も一例であって、これ以外の構成であってもよい。例えば、図６の例では、スイッチ７１として電磁リレーを用い、状態反転回路７５に出力状態を維持する機能を持たせるようにしたが、例えば、スイッチ７１として双安定の電磁リレー（ラッチングリレーまたはキープリレー）を用いることにより、状態反転回路７５が出力状態を維持する機能を持たないようにすることも可能である。また、図６に示す回路を、例えば、シーケンス回路またはマイクロコンピュータによって構成し、これらシーケンス回路またはマイクロコンピュータが、前述した場合と同様の動作によってスイッチ７１およびスイッチ７２，７３を制御するようにしてもよい。

また、図６に示す回路において、状態反転回路７５の動作にも拘わらず、検出回路７４が商用電源の非接地側を検出できない場合には、制御回路７６がエラーの発生をユーザに通知するとともに、スイッチ７２，７３にオフの状態を維持させるようにしてもよい。そのような構成によれば、非接地側が検出できない場合には、極性が不明な状態でヒータ４３へ通電されることを確実に防止することができる。

また、図７に示す回路構成も一例であり、これ以外の構成であってもよい。例えば、図７の回路では、電源として商用電源をトランス９５によって降圧したものを用いるようにしたが、商用電源ではなく、例えば、一次電池または二次電池を電源として用いるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る電気採暖装置の概略構成図である。 図１の発熱部の断面図である。 図１のコントローラの詳細な構成例である。 図３の検出回路の詳細な回路図である。 （Ａ）は検出回路の接続状態を示し、（Ｂ）はその等価回路である。 第２実施形態の構成例を示す図である。 第３実施形態の構成例を示す図である。

符号の説明

１…電気採暖装置（電気機器）
１０…電源プラグ（接続端子）
１１，１２…電源ケーブル
２０，２０Ａ コントローラ
３１，３２…電源ケーブル
３３…接地ケーブル
４０…発熱部（負荷部）
４１…外被体
４２…均熱板（導電性部材、均熱部材）
４３…ヒータ（負荷部、板状発熱部材）
５１ａ…スイッチ（第１スイッチ）
５１ｂ…スイッチ（第２スイッチ）
５２…スイッチ（接続手段）
５３…スイッチ（保留手段、開始手段）
５４…検出回路（検出手段）
５５…発光ダイオード
６１…コンデンサ
６２〜６４…抵抗
６５…トランジスタ
６６…直流電源
７１ａ…スイッチ（第１スイッチ）
７１ｂ…スイッチ（第２スイッチ）
７２…スイッチ（接続手段）
７３…スイッチ（保留手段、開始手段）
７４…検出回路（検出手段）
７５…状態反転回路（制御部）
７６…制御回路
８４…演算増幅回路（検出手段）
９１…リレー（接続手段）
９２…リレー（保留手段、開始手段）
９５…トランス
９６…整流回路
９７…コンデンサ

Claims (5)

1. 一対の接続端子を有する電源プラグによって商用電源に接続されるとともに、当該商用電源の負荷となる負荷部と、前記商用電源の接地側に接続される導電性部材とを有する電気機器であって、
   前記電源プラグが前記商用電源に接続された場合に、前記負荷部への前記商用電源の供給を保留する保留手段と、
   前記一対の接続端子のうち前記商用電源の非接地側に接続されている接続端子を、対地容量または対地抵抗を有する前記導電性部材との間に流れる電流によって検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記商用電源の接地側に接続されている接続端子に対して、前記導電性部材を接続する接続手段と、
   前記負荷部への電源の供給を開始する開始手段と、
   を有することを特徴とする電気機器。
2. 請求項１に記載の電気機器において、
   前記負荷部は板状発熱部材であり、
   前記導電性部材は、前記板状発熱部材に重ねて配設され、前記板状発熱部材で発生した熱を均一化する均熱部材である、
   ことを特徴とする電気機器。
3. 請求項１または２に記載の電気機器において、
   前記検出手段は、前記一対の接続端子の一方に選択的に接続される第１スイッチと、前記第１スイッチが前記商用電源の前記非接地側に接続された際に、前記非接地側と前記導電性部材との間に流れる電流に応じて発光する発光部とを有し、
   前記接続手段は、前記第１スイッチと連動して動作するとともに、前記第１スイッチと反対側の接続端子に対して前記導電性部材を接続する第２スイッチを有する、
   ことを特徴とする電気機器。
4. 請求項１または２に記載の電気機器において、
   前記検出手段は、前記一対の接続端子の一方に選択的に接続される第１スイッチと、前記導電性部材との間に電流が多く流れる側に前記第１スイッチを接続する制御部とを有し、
   前記接続手段は、前記第１スイッチと連動して動作するとともに、前記第１スイッチと反対側の接続端子に対して前記導電性部材を接続する第２スイッチを有する、
   ことを特徴とする電気機器。
5. 一対の接続端子を有する電源プラグによって商用電源に接続されるとともに、当該商用電源の負荷となる負荷部と、前記商用電源の接地側に接続される導電性部材とを有する電気機器の制御方法であって、
   前記電源プラグが前記商用電源に接続された場合に、前記負荷部への前記商用電源の供給を保留する保留ステップと、
   前記一対の接続端子のうち前記商用電源の非接地側に接続されている接続端子を、対地容量または対地抵抗を有する前記導電性部材との間に流れる電流によって検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記商用電源の接地側に接続されている接続端子に対して、前記導電性部材を接続する接続ステップと、
   前記負荷部への電源の供給を開始する開始ステップと、
   を有することを特徴とする電気機器の制御方法。

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