JP2589227B2 - 採暖具の異常検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面状ヒータを用いた採
暖具に係り、特に異常状態を検知する採暖具の異常検知
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の面状発熱体の異常検知装置は、実
公昭５２−４０４４７号公報に示されているように、本
体は面状ヒータに感熱部材を介して温度検知電極を設
け、更に面状ヒータに感熱部材を介して短絡電流検知電
極板（導電性シート）を設けて構成されている。

【０００３】そして、レベル弁別回路（制御手段）は面
状ヒータから感熱部材の抵抗値からヒータ付近の温度を
検出して面状ヒータへの通電を制御する。また、レベル
弁別回路（制御手段）は短絡電流検知電極板（導電性シ
ート）からの短絡電流を検出した場合面状ヒータへの通
電を停止するものである。

【０００４】なお、短絡電流を検知するための調節手段
（抵抗）と面状ヒータへの通電を制御するための調節手
段（抵抗）を別々に構成したため、短絡電流については
微少な値まで検出できるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の異
常検知装置であると、通常の使用時において温度検知部
分に接触不良等の不具合が生じ、面状ヒータに異常温度
上昇が生じた場合、感熱部材は温度上昇により抵抗値が
低下するが、この抵抗値とピン等が刺さった場合の短絡
状態の抵抗値とはレベルが違うもので、感熱部材がかな
り高温状態になって抵抗値がかなり低くならねば異常な
電流と判断できない。すなわち、短絡電流検知電極板
（導電性シート）部分の構成は、短絡電流程度の電流値
レベルしか検知できない構成であるので、異常温度に対
しては火傷を起す程度まで面状ヒータが発熱しないと動
作しないという不具合があった。

【０００６】特に、この異常温度に関しては安全性の高
い異常検知装置が望まれている。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、温度検知部分に接触不良等の不具合が生じても
短絡電流検知電極板（導電性シート）において短絡電流
だけでなく異常温度をも検知でき、また、この異常温度
を正確に検知できる安全性及び信頼性の高い採暖具の異
常検知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】前記目的を達成するため
に本発明の採暖具の異常検知装置は、電源に電源スイッ
チと非常用のスイッチと通電制御手段とを介して接続さ
れた面状ヒータと、構造上キャパシタンスを有するコン
デンサと等価の構成と成るようにこの面状ヒータに絶縁
部材を介して平行に配設された導電性シートと、前記面
状ヒータ付近の温度を検知する温度制御手段と、前記導
電性シートに接続され、キャパシタンス構成による微小
な漏れ電流を検知するための漏れ電流検知手段と、この
漏れ電流検知手段の出力と前記温度検知手段と前記通電
制御手段に接続された制御手段とから成り、この制御手
段は前記温度検知手段からの温度信号に対応して前記通
電制御手段への通電制御信号を出力し前記面状ヒータの
温度制御を行うと共に、前記キャパシタンス構成による
微小な漏れ電流が漏れ電流検知手段により検知される温
度レベルまで上昇した場合に前記非常用のスイッチを開
くこととする。

【０００９】また、前記採暖具の温度検知手段の漏れ電
流検知手段に温度補正用のサーミスタを接続することと
する。

【００１０】

【作用】前記構成によれば、通常使用の場合、制御手段
は、温度検知手段により検知された温度信号に対応して
面状ヒータの温度制御を行う。また、温度制御手段の接
触不良等の原因により面状ヒータに異常温度上昇が生じ
た場合、制御手段は、導電性シートと面状ヒータ間のキ
ャパシタンス構成による微小な漏れ電流の増加を検知す
る漏れ電流検知手段からの検知信号により、非常用のス
イッチを開くものである。したがって、キャパシタンス
構成による微小な漏れ電流を検知するので短絡電流だけ
でなく異常温度上昇も検知できるものである。

【００１１】また、漏れ電流検知手段の検知電流は室内
温度によって変化するので、この変化に対応して抵抗値
が変化するサーミスタを設けることによって漏れ電流検
知手段の検知温度を一定のものとする。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１３】先ず、図２において４は四角形状の採暖具
本体で、後述する制御手段や漏れ電流検知手段等が収納
されているコントローラ２がコネクタ３により接続され
ている。そして、１は商用交流電源を供給するための電
源プラグでである。

【００１４】この採暖具本体４の構成は、図３に示され
る図２のＡ−Ａ断面図のように四角形状で採暖具本体４
と略同一面積の面状ヒータＨと、この面状ヒータＨと同
一形状及び略同一面積の例えばアルミ箔により構成され
ている導電性シートＥＳとを、それぞれ絶縁部材である
塩化ビニル５により包んで接着し、更に温度検知手段で
ある感熱線６を裏面から蛇行状に接着して構成されてい
る。なお、図示しないがこの感熱線６は断熱材に覆われ
る構成でも構わない。

【００１５】ここで、感熱線６の構成は、中心部に芯線
Ｗを有し、この芯線Ｗの回りに第１の電極Ｅ１が巻回さ
れ、この第１の電極Ｅ１の回りに温度によって抵抗値が
変化する感熱層Ｘが設けられ、この感熱層Ｘに第２の電
極Ｅ２が巻回され、更に塩化ビニル等の外被Ｋによって
覆われて構成されている。

【００１６】次に回路構成につき説明する。

【００１７】図１においてＡＣは商用交流電源で、この
商用交流電源ＡＣに温度ヒューズＴＦ、電源スイッチＳ
１、非常用のスイッチＳ２及び通電制御用手段である双
方向性三端子サイリスタＳＲを介して面状ヒータＨが接
続されている。

【００１８】そして、７は制御手段で、この制御手段７
は、電源スイッチＳ１と非常用のスイッチＳ２との間か
ら過電圧防止用のバリスタＶＲ、雑音防止用のコンデン
サＣ及び変圧器Ｔを介して入力ポートＰ１及びＰ２に約
５Ｖの電源を供給する構成となっている。なお、制御手
段７は整流回路を内蔵している。

【００１９】また、感熱線６は補正用の抵抗Ｒ１と並列
に接続され、更に分圧用の抵抗Ｒ２に接続して制御手段
７のポートＰ７に接続さている。なお、ポートＰ１０は
グランドへと接続されている。

【００２０】更に、ポートＰ３は双方向性三端子サイリ
スタＳＲのゲートに接続されており、ポートＰ３のトリ
ガ出力により、双方向性三端子サイリスタＳＲが面状ヒ
ータＨへの通電制御を行う構成である。

【００２１】また、ポートＰ６は発熱抵抗Ｒ３を介して
１００Ｖの電源ラインに接続されており、異常を検知し
た場合ポートＰ６が出力することにより発熱抵抗Ｒ３が
発熱し、温度ヒューズＴＦを溶断する構成となってい
る。

【００２２】商用交流電源ＡＣにはカソードを対向させ
たダイオードＤ１，Ｄ２及びこの間に設けた抵抗Ｒ４，
Ｒ５よりなる整流回路が接続され、この出力には漏れ電
流検知手段であるフォトカプラＰの発光ダイオード側、
分流用の抵抗Ｒ６及び温度による温度補正用のサーミス
タＴｈが並列接続され、更に電流調整用の抵抗Ｒ７を介
して導電性シートＥＳに接続されている。そしてフォト
カプラＰの出力側は、制御手段７のポートＰ４及びポー
トＰ５に接続されている。

【００２３】なお、８はリレーコイルでポートＰ８及び
ポートＰ９に接続され、異常が検知された場合このポー
トＰ８及びポートＰ９から信号が出力されリレーコイル
８の励磁により非常用のスイッチＳ２を開成制御する構
成である。

【００２４】前記構成につき、作用を説明する。

【００２５】先ず、通常の動作では、電源スイッチＳ１
を閉じ図示しないスイッチ等により設定温度を設定する
と制御手段７は、面状ヒータＨに通電を行い、ポートＰ
７に入力された感熱線６からの温度検知信号が、面状ヒ
ータＨ付近の温度を設定温度にするべくポートＰ３から
トリガ出力し、双方向性三端子サイリスタＳＲをオン・
オフ制御する。

【００２６】ここで、面状ヒータＨと導電性シートＥＳ
は略同一形状であり、且つこの間は塩化ビニル５で絶縁
されている。したがって構造上キャパシタンスを有する
コンデンサと等価の構成となる。

【００２７】そして、この面状ヒータＨと導電性シート
ＥＳの温度に対する漏れ電流の特性は、図４に示すよう
に、２０℃で約０．０１ｍＡ、８０℃で約０．１ｍＡの
漏れ電流を生ずる特性曲線となる。また、フォトカプラ
Ｐの動作電流は図５に示すように０．１ｍＡ−０．９Ｖ
から動作を開始するので、通常の使用温度、例えば２５
℃〜５０℃の範囲では動作電流０．１ｍＡに到達せず動
作しない。

【００２８】ここで、感熱線６が接触不良等を起こし、
適正な検知信号が制御手段７に送られないような故障が
生じた場合、制御手段７は設定温度に到達していないも
のと判断し面状ヒータＨに通電を行い続け、異常な高温
になってしまう。

【００２９】しかし、図４に示すように面状ヒータＨと
導電性シートＥＳの間の温度が８０℃になった場合、約
０．１ｍＡの漏れ電流が生じ、図５に示す動作電流
（０．１ｍＡ）まで到達するので、フォトカプラＰは動
作しポートＰ４及びＰ５に電流が流れる。すると、制御
手段７は面状ヒータＨが異常温度であると判断し、ポー
トＰ３のトリガ出力をオフし双方向性三端子サイリスタ
ＳＲの通電制御を停止すると共に、ポートＰ８及びポー
トＰ９からリレーコイル８に通電を行うことにより非常
用のスイッチＳ２を開成する。

【００３０】また、例えば非常用のスイッチＳ２等が故
障して異常状態であるにもかかわらず通電が続行されて
いる場合、制御手段７は「ポートＰ８及びポートＰ９か
らのリレーコイル８への通電出力」及び「漏れ電流の状
態」を比較しているので、リレーコイル８への出力が行
われているにも拘らず漏れ電流が検知されていることを
判断すると、ポートＰ６より発熱抵抗Ｒ３への出力を行
うことにより温度ヒューズＴＦを溶断するので、極めて
安全性の高いものである。

【００３１】また、この構成であると異常温度のみでな
く、ピン等が面状ヒータに刺さり短絡状態になっても即
座に検知して通電を停止できるものである。また、短絡
電流の値についても０．１ｍＡという低電流までも検知
できるのでピン等を面状ヒータに刺した場合即座に通電
を停止するので感電の虞がなく、極めて安全性の高い採
暖具の異常検知装置を提供できるものである。

【００３２】ところで、フォトカプラＰは室温が例えば
２５℃一定の状態で図５に示す特性となるが、例えば室
温が低くなると動作電流が高くなり室温が高くなると動
作電流は低くなる特性があるので、漏れ電流が所定値
（８０℃相当の電流値）に達しても動作しなかったり所
定値以前に動作してしまう等の室温変化に対する誤差が
生じる。

【００３３】この誤差を温度補正用の負特性のサーミス
タＴｈを利用して補正する。すなわち、室内の温度が低
い場合は抵抗値を大きくし、室内の温度が高い場合は抵
抗値を小さくすることによってフォトカプラＰに流れる
電流を調節し、面状ヒータＨの温度が例えば８０℃一定
で必ず動作するようにしたものである。

【００３４】したがって、フォトカプラＰが室温の変動
に左右されることがなく、面状ヒータＨが所定の温度に
て必ず動作するので安全性がより高くなるものである。

【００３５】なお、本発明は前記一実施例に限定される
ものではなく、制御手段は電子回路でもマイコンでも良
く、また、漏れ電流検知手段はフォトカプラだけでなく
低電流でスイッチングを行える機能を有するものであれ
ば良く、更に、面状ヒータは蛇行配線されているもので
も導電性シートと面状ヒータとの間に０．１ｍＡ程度
（異常温度時）の漏れ電流が生ずるキャパシタンスを形
成するものであれば良く、要旨を逸脱しない範囲内で適
宜変形して実施できるものである。

【００３６】

【発明の効果】導電性シートと面状ヒータの間のキャパ
シタンス構成により温度変化による微小な漏れ電流の変
化を検知する構成としたことにより、短絡電流だけでな
く異常温度をも検知でき、また異常温度の検知を正確に
できる安全性及び信頼性の高い採暖具の異常検知装置を
提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図。

【図２】本発明の採暖具の構成図。

【図３】本発明の図２に示す採暖具のＡ−Ａ断面図。

【図４】本発明の採暖具における漏れ電流の温度特性
図。

【図５】本発明の漏れ電流検知手段における動作電流の
特性図。

【符号の説明】

Ｓ１ 電源スイッチ Ｓ２ 非常用のスイッチ ＳＲ 通電制御手段 Ｈ 面状ヒータ ５ 絶縁部材（塩化ビニル） ＥＳ 導電性シート ６ 温度検知手段（感熱線） Ｐ 漏れ電流検知手段（フォトカプラ） ７ 制御手段 Ｔｈ サーミスタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源に電源スイッチと非常用のスイッチ
   と通電制御手段とを介して接続された面状ヒータと、構
   造上キャパシタンスを有するコンデンサと等価の構成と
   成るようにこの面状ヒータに絶縁部材を介して平行に配
   設された導電性シートと、前記面状ヒータ付近の温度を
   検知する温度制御手段と、前記導電性シートに接続さ
   れ、キャパシタンス構成による微小な漏れ電流を検知す
   るための漏れ電流検知手段と、この漏れ電流検知手段の
   出力と前記温度検知手段と前記通電制御手段に接続され
   た制御手段とから成り、この制御手段は前記温度検知手
   段からの温度信号に対応して前記通電制御手段への通電
   制御信号を出力し前記面状ヒータの温度制御を行うと共
   に、前記キャパシタンス構成による微小な漏れ電流が漏
   れ電流検知手段により検知される温度レベルまで上昇し
   た場合に前記非常用のスイッチを開くことを特徴とする
   採暖具の異常検知装置。
2. 【請求項２】 漏れ電流検知手段に温度補正用のサーミ
   スタを接続したことを特徴とする請求項１の採暖具の異
   常検知装置。