JP2659760B2 - ヒータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電気毛布、電気カーペット、床暖房装置等の
各種暖房装置で用いられるヒータ装置に関するものであ
る。

（従来の技術） ヒータ装置が組み込まれた電気毛布等では、ヒータの
発熱作用によって直接人体に暖めるために幾重にも各種
安全装置が施され安全性が高められている。

第６図は電気毛布に組み込まれた従来のヒータ装置を
示した回路図である。

交流電源である商用電源PWは加熱装置HSTのヒータHT
を介して電流制御用のサイリスタSCRIに接続されてい
る。この加熱装置HSTは第７図に示すようにヒータHTと
センサ電極線SRとの間に感熱誘導層TRを介在させてお
り、感熱誘導層TRは温度の上昇に応じてそのインピーダ
ンスが小さく変化する。またセンサ電極線SRの周囲をつ
つむように絶縁部材で成る絶縁外被体ISが設けられ内部
のヒータ等を保護する。

再び第６図を参照するに、通常時においては商用電源
PWからヒータHT−感熱誘電層TR−抵抗R1−抵抗R2を介し
て電流が流れ、ヒータHTの発熱作用によって感熱誘電層
TRの温度が上昇する。感熱誘電層TRの温度が上がるとそ
のインピーダンスが低下し、抵抗R2の両端の電圧が上昇
する。この抵抗R2の両端の電圧は通常時においては例え
ば３ボルト以下の値に設定されている。温度検出回路10
1はこの抵抗R2の両端電圧に関する信号を入力し、この
信号を波形成形して比較回路103へ出力する。比較回路1
03では基準値設定回路105からの基準値と前述の温度検
出回路101からの信号値を比較し、温度検出回路101から
の信号の値が基準値より低い場合にはＨレベルの信号を
トリガ回路107へ出力する。トリガ回路107は比較回路10
3からのＨレベルの信号に基づいてサイリスタSCR1を導
通させることにより、更に多くの電流をヒータHTへ供給
する。

次に第６図に示す従来例における所謂フェールセーフ
機能について説明する。

サイリスタブレークダウン検出回路109は比較回路103
からの比較結果に関する信号とサイリスタSCR1のアノー
ドーカソード間の電圧を入力しており、これらの双方の
信号に基づいてサイリスタSCR1の順方向及び逆方向のブ
レークダウンを検出する。具体的に説明するとサイリス
タSCR1のアノードーカソード間の電圧が所定の基準値レ
ベル以下である場合にはサイリスタSCR1が逆方向におい
てブレークダウンした旨を判別する。また比較回路103
の出力信号がＬレベルであり且つサイリスタSCR1のアノ
ードーカソード間の電圧が所定の基準値レベル以下であ
る場合にはサイリスタSCR1の順方向のブレークダウンで
ある旨を判別する。

以上のようにサイリスタブレークダウン検出回路109
がサイリスタSCR1の順方向若しくは逆方向のブレークダ
ウンである旨を判別すると、補助サイリスタトリガ回路
111を作動させてサイリスタSCR2を導通させることによ
り、抵抗３へ電流を供給し、この抵抗R3の発熱によって
温度ヒューズＦを切断する。

また何らかの原因で負荷の温度、すなわち加熱装置HS
Tが組み込まれた電気毛布の温度が所定の温度以上に上
昇した場合には、更に２重のフェールセーフ機構が組込
まれている。具体的に説明すると、ヒータHTの発熱によ
って感熱誘電層TRの温度が所定の温度以上に上昇した場
合には、この感熱誘電層TRが溶融し、ヒータ線HTとセン
サ電極線SRとが電気的に接続する。このようにヒータHT
とセンサ電極線SRとが接触すると、抵抗R1に大電流が流
れて抵抗R1に発熱によって温度ヒューズＦを切断する。
この時の抵抗R1を流れる電流はダイオードD1,D2,D3若し
くはダイオードD4,D5,D6を流れる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来装置においては２重のフェールセー
フ機構を備えており、安全性を確保するようにしている
が更に厳重な安全性が望まれている。

例えばサイリスタブレークダウン検出回路109とサイ
リスタSCR1とが故障した場合を想定する。サイリスタSC
R1が順方向及び逆方向の双方向において内部抵抗が零と
なるブレークダウンを生じると、ヒータHTを流れる過大
電流による発熱によって感熱誘電層TRが溶融してヒータ
線HTと検出部であるセンサ電極線SRとが接触したとして
も、ヒータ線HTとセンサ電極SRとの接触位置が、第６図
に示すａ点の近傍であるときにはサイリスタSCR1の内部
抵抗号が零であることからヒータ線HTを流れる過大電流
は抵抗R1へ流えることなく、そのままサイリスタSCR1を
介して流れる。従って抵抗R1へ電流が流れないことか
ら、温度ヒューズＦを切断することができない。

またサイリスタブレークダウン検出回路109が同時に
故障している場合には、サイリスタSCR1が順方向及び逆
方向の双方向において内部抵抗が零となるようなブレー
クダウンを生じたとしてもサイリスタブレークダウン検
出回路109がサイリスタSCR1のブレークダウンを検出す
ることができない。従ってサイリスタブレークダウン検
出回路109はサイリスタSCR2を導通させることができ
ず、抵抗３も発熱しない。このように抵抗R3が発熱しな
いため温度ヒューズＦが切断されないことからヒータ線
HTへ過大電流が供給されて電気毛布の温度が更に上昇を
続ける状態が生じることになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、幾重にも
重畳して故障が生じた場合であっても確実に電源供給を
遮断して更に確実に安全性を確保できるようにしたヒー
タ装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明のヒータ装置はヒータ
線（HT）の周囲に感熱誘電層（TR）を介在して抵抗体
（SR）を巻回した構成の発熱体（４）と、前記ヒータ線
に温度ヒューズ（Ｆ）を介在して商用電源に接続された
通電電流の大きさを制御するサイリスタ（SCR1）と、前
記感熱誘電層が前記ヒータ線の発熱により溶融され、前
記ヒータ線と抵抗体とが電気的に接続されたとき前記商
用電源と接続され、発熱することにより前記温度ヒュー
ズを溶断する第１の溶断抵抗体（R1）と、この第１の溶
断抵抗体に過大電流が流れることなく、且つ前記サイリ
スタのブレークダウン状態をもって前記サイリスタ（SC
R1）の故障を判断する故障検出手段（９）と、この故障
検出手段により故障検出信号が得られたとき通電発熱し
て前記温度ヒューズを溶断する第２の溶断抵抗体（R3）
を備えた第１の安全装置とを具備して成るヒータ装置に
おいて、 前記サイリスタ（SCR1）がブレークダウン状態である
にも拘らず、前記故障検出手段から信号が得られず、且
つ前記感熱誘電層（TR）が溶融して前記ヒータ線と抵抗
体（SR）とが接触したとき、前記第１の溶断抵抗体（R
1）に回り込み電流を流すために、前記サイリスタとヒ
ータ線との間に抵抗体（８）を接続した第２の安全装置
を具備して成ることを特徴とする。

（作用） 本発明はサイリスタ（SCR1）がブレークダウン状態に
なっているにも拘らず、故障検出手段（９）から所定の
信号が得られない場合であっても、抵抗体（８）はサイ
リスタとヒータ線（６）との間に接続されているので、
感熱誘電層（TR）が溶融して前記ヒータ線と抵抗体（S
R）とがどの位置で接触しても、ヒータ線（６）に流れ
る過大電流は抵抗体（８）と抵抗R1とに分流される。従
って、抵抗R1が通電発熱し、この熱により温度ヒューズ
を溶断する。よって、商用電源からの電源供給は停止さ
れ、フェールセーフ機能をより高めることができる。

（実施例） 以下本発明に係る一実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

まず第１図を参照して電気毛布に組み込まれた本発明
に係るヒータ装置の構成を説明する。

交流電源PWは温度ヒューズＦを介してサイリスタSCR2
のカソードへ接続されている。このサイリスタSCR2には
抵抗R3が直列に接続されている。抵抗R3は温度ヒューズ
Ｆの近傍に設けられており、この抵抗R3の発熱作用によ
って所定の温度以上に上昇した場合には温度ヒューズＦ
が切断される。

サイリスタSCR2のカソードはサイリスタSCR1のカソー
ド及び抵抗R2に接続されている。サイリスタSCR1のアノ
ードはヒータ線HTに接続されている。

次にこのヒータ線HTを有する加熱装置であるセンサワ
イヤとこのセンサワイヤの配置構成について説明する。

第２図に示すように電気毛布の２の一面に渡ってセン
サワイヤ４が埋め込まれている。このセンサワイヤ４は
発熱体エリア６と地点ａからｂまでの抵抗体エリア８か
ら構成されており、発熱体エリヤ６は電気毛布２のほぼ
中央部分に矩形の形状に埋め込まれると共に、抵抗体エ
リア８は電気毛布２の長手方向となる端部に埋め込まれ
ている。また発熱体エリア６は胸部2bに対応する部分よ
り足部2aに対応する部分が密な状態で埋め込まれてい
る。

次に第３図を参照してセンサワイヤ４を詳細に説明す
る。

センサワイヤ４の中心部にはヒータ線HTが螺旋形状に
巻かれており、このヒータ線HTの回りに感熱誘電層TR1
とTR2が設けられている。またこれらの感熱誘電層TR1と
TR2の回りにセンサ電極線SRが螺旋形状に巻かれてい
る。更にこのセンサ電極線SRの回りに絶縁部材で形成さ
れる絶縁外被体ISが設けられており、内部装置を保護す
る。また発熱体エリヤ６に設けられる感熱誘電層TR1は
温度が上昇するに応じてインピーダンスが低下するとい
う特性を有する。またこの感熱誘電層TR1は温度が所定
の温度以上に上昇すると溶融してヒータ線HTとセンサ電
極線SRとを電気的に接触させる。また地点ａからｂまで
の抵抗体エリヤ８に設けられる感熱誘電層TR2は周囲の
温度が所定の温度以上に上昇した場合であっても溶融し
ないような部材で形成されており、ヒータ線HTとセンサ
電極線SRとの電気的な接触を防止する。

従って発熱体エリヤ６内に存在するヒータ線HTは発熱
体を形成すると共に、抵抗体エリア８内に存在するヒー
タ線すなわち地点ａからｂまでのヒータ線HTは抵抗体を
形成している。この抵抗体を形成する地点ａから地点ｂ
までのヒータ線HTの抵抗値は所定の値Rxに設定される 再び第１図を参照するに、センサ電極線SRは抵抗R1を
介して抵抗R2に接続されている。従って感熱誘電層TR1
が所定温度以上の達するとこの感熱誘電層TR1が溶融し
て発熱体エリヤ６内のヒータ線HTとセンサ電極線とを電
気的に接続させると共に、発熱体エリヤ６内のヒータ線
HTを流れる過大電流は抵抗体エリヤ８内のヒータ線HTす
なわち抵抗Rxの抵抗体と抵抗R1とに分流する。

ダイオードD1,D2及びD3の直列回路が抵抗R2と並列に
接続されている。またダイオードD4,D5及びD6の直列回
路が抵抗R2と並列に接続されている。温度検出回路１は
抵抗R1とR2との接続点と接続されており、この抵抗R1と
R2による分圧電圧を入力する。また温度検出回路１は波
形整形回路を内臓しており、抵抗R1とR2による分圧電圧
の波形を整形する。比較回路３は温度検出回路１と接続
されておりこの温度検出回路からの信号1aを入力する。
また比較回路３は基準値設定回路５と接続されており、
予め設定した基準値に関する信号5aを入力する。比較回
路３はこの入力した信号1aと5aとを比較することによ
り、ヒータ線HTによる発熱状態を判断する。例えば信号
1aの値が信号5aの値より低い場合にはＨレベルの信号を
出力する。トリガ回路７は比較回路３と接続されると共
に、サイリスタSCR1のゲート端子と接続されており、比
較回路３からのＨレベルの信号にを入力すると、トリガ
信号を出力することによりサイリスタSCR1を導通させ
る。

サイリスタブレークダウン検出回路９は比較回路３と
接続されると共に、サイリスタSCR1のアノード側及びカ
ソード側のそれぞれと接続されており、比較回路３から
の比較出力とサイリスタSCR1のアノードーカソード間の
電圧を入力する。またサイリスタブレークダウン検出回
路９はサイリスタSCR1の順方向におけるブレークダウン
を検出するための検出回路と、サイリスタSCR1の逆方向
におけるブレークダウンを検出するための検出信号とを
備えており、これらの入力した信号に基づいてサイリス
タSCR1のブレークダウンを検出する。例えばサイリスタ
SCR1のアノードーカソード間の電圧が所定のレベル以下
である場合には順方向におけるブレークダウンであるこ
とを判別すると共に、比較回路３からの比較出力がＬレ
ベルで且つアノードーカソード間の電圧が所定の基準レ
ベル以下である場合には順方向のブレークダウンである
ことを判別する。

補助サイリスタトリガ回路11はサイリスタブレークダ
ウン検出回路９と接続されており、このサイリスタブレ
ークダウン検出回路９からの信号に基づいてサイリスタ
SCR1がブレークダウンした場合にはトリガ回路を出力す
る。

サイリスタSCR2はそのゲート端子が補助サイリスタト
リガ回路11と接続されており、この補助サイリスタトリ
ガ回路11からのトリガ信号に基づいて導通する。サイリ
スタSCR2が導通すると抵抗R3に電流を供給する。

また抵抗R1は温度ヒューズＦの近傍に設けられてお
り、この抵抗R1に過大な電流が流れると、この電流によ
って発熱し、発熱量が所定のレベル以上に達すると温度
ヒューズＦを切断する。

次に第１図に示した実施例の動作を説明する。

サイリスタSCR1がブレークダウンすると、サイリスタ
ブレークダウン検出回路９がこれを検出し補助サイリス
タトリガ回路11を動作させる。補助サイリスタトリガ回
路11はサイリスタSCR2を導通させて抵抗R3へ電流を供給
する。これにより抵抗R3が発熱し、この抵抗R3の発熱に
よって温度ヒューズＦを切断する。

次にサイリスタSCR1とサイリスタブレークダウン検出
回路９とが同時に障害を生じた場合について説明する。

サイリスタSCR1がブレークダウンし、例えば順方向及
び逆方向にの双方向について短絡したと同様な状態、す
なわり順方向及び逆方向の双方向において内部抵抗が零
になって過大重要がヒータ線HTを流れたとしても、サイ
リスタブレークダウン検出回路９も障害を生じているこ
とからサイリスタSCR1のブレークダウンを検出すること
ができ、ヒータ線HTへの電源供給が継続し、ヒータ線HT
の近傍の温度が上昇し続ける。感熱誘電層TR1の温度が
所定温度以上に上昇すると、この感熱誘電層TR1が溶融
して発熱体エリヤ内のヒータ線Ｈとセンサ電極線SRとが
電気的に接触する。ここでセンサワイヤの地点ａから地
点ｂまでの抵抗体エリヤ８内に存在すヒータ線HTは抵抗
値Rxに設定されており、発熱体エリヤ６内のヒータ線HT
を流れる過大電流はこの抵抗体エリヤ８内のヒータ線HT
すなわち抵抗値Rxを有する抵抗体と抵抗R1とに分流して
流される。この抵抗R1を流れる電流によって抵抗R1が発
熱し、温度ヒューズＦを切断する。これにより交流電源
PWからのヒータ装置に対する電極供給が遮断され安全性
が確保される。

次に第４図を参照して本発明に用いられるセンサワイ
ヤ４の他の実施例を説明する。

第４図に示す例では地点ａから地点ｂまでの抵抗体エ
リヤ８としてヒータ線HTと感熱誘電層TRとを絶縁外被体
ISで保護するようにしたことを特徴とする。すなわちセ
ンサ電極線SRを発熱体エリア６内においてだけ設けてお
り、抗体体エリヤ８内においては感熱誘電層TRが溶融し
たとしても、この抵抗体エリヤ８内にはセンサ電極線SR
が存在しないことから、抵抗体エリヤ８内においてはヒ
ータ線HTとセンサ電線線SRとの電気的な接触を禁止する
ようにしたものである。従って抵抗体エリヤ８内のヒー
タ線HTが抵抗体を形成する。

以上のように構成するとセンサ電極線SRを短くするこ
とができ、更にコストの低減を図ることができる。

次に第５図を参照してセンサワイヤ４のその他の実施
例を説明する。

第５図に示す例では、抵抗体エリヤ８としてヒータ線
HTとこのヒータ線HTの周囲に設けた絶縁外被体ISとして
構成したことを特徴とする。この場合絶縁外被体ISはヒ
ータ線HTの発熱によっては溶融しないような温度特性の
ものが選定される。

従って第５図に示す実施例では抵抗体エリヤ８内に存
在するヒータ線HTが抵抗体を構成する。

以上のように構成すると抵抗体エリア８内においてセ
ンサ電極線SRと感熱誘電層TRとを除去したため更にコス
トの低減を図ることができる。

なお前述した実施例ではセンサワイヤ４内に存在する
ヒータ線HTの一部を抵抗体として設定した場合を例にと
って説明したが、本発明はこれに限定されることなく、
別個独立した抵抗体を設けてもよい。すなわちセンサワ
イヤ４内に存在するヒータ線HTの全体を発熱体として設
定すると共に、この発熱体に前述した別個独立して設け
た抵抗体を直列に接続して構成することができる。

この場合の抵抗体としては所定の抵抗値Rxを有し、過
大電流が流れた場合においてもこの過大電流によって発
熱する熱量に十分耐え得るような抵抗体が選定される。

また前述した実施例では本発明に係るヒータ装置を電
気毛布に適用した場合を例にとって説明したが、本発明
はこれに限定されることなく他の装置例えば電気カーペ
ットや床暖房装置などの各種の暖房装置に適用すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば発熱体に抵抗
体を接続して、この発熱体に所定値を越える電流が流れ
たときには、この検出体に確実に電流を流して安全装置
を作動させるように構成したことから、幾重にも障害が
同時に重畳して生じた場合であっても安全装置を確実に
作動させることができ、更に確実なフェールセーフ機能
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例を電気毛布に適用した場合
を示したブロック図、第２図は本発明が適用される電気
毛布と、この電気毛布に組み込まれたセンサワイヤを示
した説明図、第３図は第２図に示したセンサワイヤの部
分断面図、第４図はセンサワイヤの他の実施例を示した
部分断面図、第５図はセンサワイヤのその他の実施例を
示した部分断面図、第６図は従来例を示したブロック
図、第７図は従来のセンサワイヤを示した説明図であ
る。 ６……発熱体エリヤ、８……抵抗体エリヤ HT……ヒータ線、SR……センサ電極線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒータ線の周囲に感熱誘電層を介在して抵
   抗体を巻回した構成の発熱体と、前記ヒータ線に温度ヒ
   ューズを介在して商用電源に接続された通電電流の大き
   さを制御するサイリスタと、前記感熱誘電層が前記ヒー
   タ線の発熱により溶融され、前記ヒータ線と抵抗体とが
   電気的に接続されたとき前記商用電源と接続され、発熱
   することにより前記温度ヒューズを溶断する第１の溶断
   抵抗体と、この第１の溶断抵抗体に過大電流が流れるこ
   となく、且つ前記サイリスタのブレークダウン状態をも
   って前記サイリスタの故障を判断する故障検出手段と、
   この故障検出手段により故障検出信号が得られたとき通
   電発熱して前記温度ヒューズを溶断する第２の溶断抵抗
   体を備えた第１の安全装置とを具備して成るヒータ装置
   において、 前記サイリスタがフレークダウン状態であるにも拘ら
   ず、前記故障検出手段から信号が得られず、且つ前記感
   熱誘電層が溶融して前記ヒータ線と抵抗体とが接触した
   とき、前記第１の溶断抵抗体に回り込み電流を流すため
   に、前記サイリスタとヒータ線との間に抵抗体を接続し
   た第２の安全装置を具備して成ることを特徴とするヒー
   タ装置。