JP3529165B2 - 電気採暖具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気採暖具に関し、更
に詳細には、電気カーペットなどにおいて、スイッチを
入れたまま採暖者が居なくなったり、採暖しながら居眠
りなどをすると、暖房温度を低下させて消費電力を節約
し、また低温火傷を予防する電気採暖具に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】石油ストーブ、ガスストーブ、電気スト
ーブなどの暖房具は、使用後の消し忘れや、転倒などが
容易に火災に結び付くという問題があるのに対し、電気
カーペットなどの電気採暖具は、このようなおそれがな
く、安全性が高いという特徴がある。その反面消し忘れ
が多く、またスイッチを入れても直ぐに暖まらないた
め、直ぐ暖まるようにスイッチを入れたまま放置する使
用者も多い。周知のように電気カーペットは、他の一般
家庭電気器製品と比較して消費電力が大きく、前記スイ
ッチの切り忘れや、通電したまま放置することは、エネ
ルギー節約の観点から問題がある。

【０００３】前記問題を解消するために、例えば特開昭
５８−１８８０８１号公報に記載された手段は、電気カ
ーペットなどの採暖具の発熱面に、所定の間隔を開けて
電線状の電極を配置し、電気カーペット上の人の有無に
よって生じるキャパシタンス又はインピーダンスの変化
を利用し、人が居る・居ないを検出してスイッチを入り
・切りするようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報に
記載された電気採暖具は、採暖具本体にヒータと温度セ
ンサの外に、一対の電極を張り巡らすため、配線が複雑
となり、部品点数が増加し、そのため製造工数が増加す
るという問題がある。また、前記したように人がいない
ときに発熱線への通電を停止する手段は、時間経過が長
いと採暖具が冷えきってしまい、使用者が戻ったとき
に、採暖具が暖まるまでに時間が掛かり、直ぐに体を温
めることができないという問題がある。

【０００５】更に、電気カーペットで採暖しながらうた
た寝などすると、一定時間以上体の一部を温め続けるこ
とによる低温火傷が起こるおそれがあるが、前記公報に
記載された検知手段は、このような状態を検出すること
ができない。本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、人体の有無を検知するための特別なセンサ
を使用することなく、発熱体に通電した状態で、採暖者
が居なかったり、採暖者が採暖具の一定部分に接したま
ま動かないと、採暖具の温度を下げ、再び採暖者が戻っ
たり、体を動かすと設定温度に戻し、人がいないときの
電力の節約と、低温火傷の防止とを行う電気採暖具を提
供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の電気採暖具の構成は、採暖具本体にヒータ
と温度検出手段とを取り付け、前記採暖具本体の温度制
御装置を、前記ヒータの通電を制御する電力制御手段
と、採暖具の温度を所望の温度に設定する温度設定手段
と、温度制御手段とによって形成し、温度制御手段は、
前記温度検出手段の出力する検出温度信号と、前記温度
設定手段の出力する設定温度信号とを比較し、ヒータの
通電をオン・オフする信号を前記電力制御手段に出力す
る温度比較手段と、前記オン時間又はオフ時間を測定す
る時間測定手段と、温度設定変更手段とからなり、温度
設定変更手段を、最新の測定時間と、前回又はそれ以前
の測定時間との差が、予め定めた時間以内であることを
検出すると、前記温度設定手段によって設定した設定温
度より低い変更設定温度に切り換えるようにしたもので
ある。

【０００７】前記電力制御手段は、特に限定はなく、リ
レーなどの有接点電力制御手段、サイリスタ、トライア
ックなどの無接点電力制御手段など適宜選定して使用す
ることができる。前記採暖具本体に取り付ける温度検出
手段は、従来から使用される温度センサを適宜選定して
使用することができる。例えば、芯糸の周囲に１次電極
線を巻き付け、その上に塩化ビニールなど温度でインピ
ーダンスが変化するプラスチックで被覆し、その上に２
次電極線を巻き付け、その上を絶縁層で被覆したものな
どを使用することができる。

【０００８】温度設定手段は、特に限定はなく、可変抵
抗器を用い、設定温度信号を電圧を変化させて出力する
従来の手段を用いることができる。前記温度制御手段
は、特に限定はないが、ワンチップマイクロコンピュー
タによって形成することができる。また前記温度比較手
段は、特に限定はない。例えばＯＰアンプなどの比較器
を用いてもよく、前記マイクロコンピュータに検出温度
信号及び設定温度信号を入力し、演算によって比較させ
ることもできる。

【０００９】前記時間測定手段は、オン時間、オフ時間
又はオン・オフ両方の時間のいずれかを測定するように
構成することができる。前記設定温度変更手段は、オン
・オフ両方の時間を測定する場合には、最新のオン時間
と、前回又はそれ以前のオン時間との差が、予め定めた
時間以内であることを検出するか、又は最新のオフ時間
と、前回又はそれ以前のオフ時間との差が、予め定めた
時間以内であることを検出すると、前記温度設定手段に
よって設定した設定温度より低い変更設定温度に切り換
えるようにすることができる。

【００１０】最新の測定時間との差を求める過去の測定
時間としては、前回測定時間、前前回の測定時間など、
比較的新しい複数回の測定時間など、またこれらの測定
時間の移動平均など統計処理した時間とすることもでき
る。なお、例えば前回測定時間と比較するなど比較する
測定時間間隔が短かったり、データ数が少なかったりす
ると、温度修正動作に過修正、修正不足が現れる傾向が
ある。また、設定温度を変更する基準となる時間差に特
に限定はないが、通常、前記差を数秒程度、例えば１０
秒以内、好ましくは２〜５秒程度とすることができる。

【００１１】設定温度を変更すると、設定温度に落ち着
くまでに一定時間を必要とする。通常その時間は、３０
〜５０分程度である。したがって、この時間内は、設定
温度変更によりオン時間とオフ時間とが均衡しないか
ら、設定温度変更後に直ちに最新の測定時間と、前回又
はそれ以前の測定時間との差は、予め定めた時間を越え
る値となり、制御装置は、直ちに採暖者が居ると判断す
ることになる。したがって本発明の手段は、設定温度変
更すると、一定時間、例えば４０分時間が経過するまで
は、設定温度を元に戻す動作をしないようにする必要が
ある。

【００１２】前記変更設定温度は、温度設定手段による
設定温度より一定温度、例えば４℃低くくした温度とし
てもよく、また例えば人体温度に近い温度などの一定温
度に設定することもできる。また、温度比較手段に設定
温度及び変更設定温度を入力する手段として、温度設定
変更手段によって設定温度と変更設定温度のいずれかを
温度比較手段に与えるようにしてもよく、また、入力切
り換え手段を設けて切り換えるようにすることもでき
る。本発明を適用する採暖具としては、電気カーペッ
ト、電気毛布、電気座布団、又はこれらに類似するもの
である。

【００１３】

【作用】電気カーペット、電気毛布などの採暖具で採暖
している人は、通常体を僅かでも動かしており、そのた
めヒータをオン・オフする時間間隔が常に僅かに変動す
る。したがって、オン時間又はオフ時間を測定する時間
測定手段と、温度設定変更手段とを設け最新の測定時間
と、前回又はそれ以前の測定時間との差が、予め定めた
時間以内であることを検出すると、前記温度設定手段に
よって設定した設定温度より低い変更設定温度に切り換
え、一定時間前記差の大小によって採暖者の有無、居眠
りなどにより身動きを停止したか否かの判断を停止する
ようにした前記手段は、電気採暖具をオンしたまま使用
者が居なくなった場合や、うたた寝などにより体を動か
さなくなった場合を検出することができる。したがっ
て、人体の存在を検出するセンサを設けることなく、節
電と、体を温めながら低温火傷の防止を自動的に行わせ
ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下添付の図を対照し、実施例により本発明
を具体的に説明する。図１に示す実施例１の電気採暖具
は、電気カーペットなどの採暖具本体１に、ヒータ２と
温度センサ３とを配置し、リレーからなる電力制御手段
４の接点４ａをヒータ２に接続し、交流電源５の入り切
りを行うようにしたものである。

【００１５】前記温度センサ３は、塩化ビニールなど、
負の温度係数を有するプラスチック感温体３ａを介して
１次電極線３ｂと２次電極線３ｃとを配したものであ
り、ヒータ２と平行して採暖具本体１に配置し、１次電
極線３ｂの一方の端部を抵抗３ｄを介して交流電源５の
一方の極に接続し、また２次電極線３ｃの両端を短絡
し、交流電源５のグランドＧ側の極に接続し、プラスチ
ック感温体３ａの温度に応じた電流が１次・２次電極線
３ｂ，３ｃ間に流れるようにした。

【００１６】温度検出回路６は、温度センサ３と並列に
接続した分圧抵抗６ａ，６ｂ、ダイオード６ｃ、抵抗６
ｄ及びコンデンサ６ｅとからなり、前記分圧抵抗６ａ，
６ｂの分圧電圧をダイオード６ｃで整流し、抵抗６ｄ及
びコンデンサ６ｅで平滑化した直流電圧による検出温度
信号をワンチップマイクロコンピュータからなる温度制
御部７に出力するようにした。

【００１７】温度設定回路８は、固定抵抗８ａ，８ｂと
可変抵抗８ｃとを直列に接続した分圧回路の分圧電圧を
設定検出温度信号として温度制御部７に出力するように
した。温度制御部７は、通常は、検出温度信号を設定温
度信号と比較し、検出温度が設定温度より高ければ電力
制御回路９のトランジスタからなるスイッチ素子９ａを
オフする信号を出力し、逆に低ければオン信号を出力す
ることによって行うようにプログラムした。なお、図１
に示す符号10は、交流電源５を整流・平滑化し温度設定
回路８及び温度制御部７を作動させる直流電源回路であ
る。

【００１８】温度制御部７は、前記通常の温度制御動作
の外に、採暖具本体１上の人体を検出し、且つその人体
が低温火傷のおそれがあるか否かを判断する動作のプロ
グラムが入力されている。以下図２によって前記人体の
検出及び低温火傷回避の制御について説明する。図２に
は、図１に示した部材と同じものに同じ符号を付し、重
複した説明を省略する。

【００１９】温度制御部７は、図２に２点鎖線で示した
部分であり、ワンチップマイクロコンピュータによっ、
温度比較部7-1 、時間測定部7-2 及び温度設定変更部7-
3 によって形成した。なお図２には、外部から入力され
る信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器など、
信号のやり取りに通常必要とする部材を省略して記載し
ている。また、図１に示す回路には、採暖具本体１の温
度が異常に上昇した場合の安全手段、室温の変動により
温度立ち上がり速度を調整する室温センサを設けるな
ど、従来から通常的に使用されている各種の回路要素を
付け加えることができる。

【００２０】図２において、通常の温度制御の場合に
は、温度検出回路６の出力する検出温度信号と温度設定
回路８の出力する設定温度信号とを温度比較部7-1 にお
いて比較し、検出温度が設定温度より高い間は電力制御
回路４にオフ信号を出力し、逆に設定温度が検出温度よ
り高い間は電力制御回路４にオン信号を出力することに
より、採暖具本体１の温度を一定温度に制御する。

【００２１】そして実施例１においては、前記時間測定
部7-2 において前記オン信号出力時間を常に測定し、温
度設定変更部7-3 に測定結果を出力する。温度設定変更
部7-3 は、入力されたオン時間を順次図示しない記憶装
置に記憶させると共に、オン時間の変化特性（以下オン
・オフ出力時間変化特性という）を分析する。即ち実施
例１のオン・オフ出力時間変化特性の分析は、最新のオ
ン時間と前回のオン時間が一定の範囲、例えば 前記オ
ン・オフ出力時間変化特性が、４回連続してオン時間が
３秒以内で一致（以下一定範囲で一致することを近似す
るという）した場合に、節電設定に変更するように設定
した。即ち、前記近似の状態は、ヒータ２の通電が規則
的であるため、採暖者が居ないか、人体の一部が採暖具
本体１に接触したままとなっていると判断するものであ
る。

【００２２】実施例１の変更設定温度は、使用者の設定
した設定温度より４℃低い値とし、この温度を設定温度
として温度比較部7-1 に出力し、この節電設定を、変更
設定温度にほぼ安定する時間、例えば４０分続けるよう
にした。そして、この時間経過後に、オン時間が２回連
続して３秒以内に近似しなかったら、使用者の設定した
設定温度による温度制御に復帰するようにした。即ち、
前記近似しないと、人が採暖中か、居眠りから覚めたと
判断するものである。

【００２３】以上説明した実施例１の電気カーペットに
よる電気採暖具を、設定温度を最高温度に設定し、無人
で８時間通電したところ、人体検出機能を設けないこと
以外は同じ仕様の電気カーペットに比べ、消費電力が約
２０％少なくて済み、大幅な節電をすることができた。
また、使用者が電気カーペットで採暖しながら寝てしま
い、人体の同じ場所が採暖具本体１に接触したままとな
った場合に、程よく接触部分が保温されるので、十分暖
かく感ずることができ、熱すぎたり、低温火傷をするお
それを無くすことができた。

【００２４】実施例２は、図１に示す温度制御回路を用
い、温度制御部７の行う制御動作を図３に示すように設
定した。即ち、温度設定回路８と温度比較部7-1 との間
に設定温度切換部7-4 を設け、設定温度を変更した場合
には、温度設定変更部7-3 の出力する設定温度を温度比
較部7-1 に与えるように構成し、変更する温度を、人体
の体温と同程度の３６℃付近の温度とした。

【００２５】そして、オン・オフ出力時間変化特性を、
最新のオン時間と前前回（以下隔回という）のオン時間
とが共に４秒以内に近似したら、設定温度切換部7-4 を
作動させ、温度比較部7-1 に与える設定温度信号を、温
度設定回路８から温度設定変更部7-3 に切り換えるよう
にした。そして実施例１と同様に、この温度節電設定は
４０分続けるものとし、その間４０分以内に隔回のオン
時間が１回４秒以内に近似しなかったら、使用者の設定
した設定温度による温度制御に復帰するようにした。実
施例２の電気採暖具も実施例１と同様に優れた節電と低
温火傷回避作用とが得られた。

【００２６】なお、以上の実施例１及び２をオフ時間を
測定して同様に実施することができる。例えば、カーペ
ット本体への供給電力がカーペット本体の放熱量に比べ
大きい条件のときなどでは、オン時間が一定でオフ時間
のみが人体の有無によって変化する傾向が強い。このよ
うな場合にはオフ時間を測定して実施することが好まし
い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電気採暖具
は、ヒータのオン時間又はオフ時間を測定する時間測定
手段と、温度設定変更手段とを設け、最新の測定時間
と、前回又はそれ以前の測定時間との差が、予め定めた
時間以内であると、前記温度設定手段が設定温度より低
い変更設定温度に切り換えるようにしたので、採暖者が
居なくなったことの検出と、居眠りするなどして、人体
の一部が採暖具本体に接触したままになった状態と、通
常に戻った状態の検出が可能である。

【００２８】したがって、電気採暖具のスイッチが入っ
たまま無人になった場合の消費電力が節約でき、しか
も、採暖を開始すると自動的に採暖者が設定した温度に
戻るので、採暖開始から暖を採ることができると共に、
低温火傷が防止できるので安全性、信頼性が得られる。
また特別な人体検出センサを必要としないので、部品点
数を少なくすることができ、製品寿命を長く保つことが
でき、しかもコスト的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の電気採暖具の温度制御回路
図である。

【図２】図１の温度制御動作を説明する図である。

【図３】本発明の実施例２の電気採暖具の温度制御動作
を説明する図である。

【符号の説明】

１ 採暖具本体 ２ ヒータ ３ 温度検出手段 ４ 電力制御手段 ６ 温度検出回路 ７ 温度制御部 7-1 温度比較手段 7-2 時間測定手段 7-3 温度設定変更手段 ８ 温度設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24D 13/02 H05B 3/00 365

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 採暖具本体にヒータと温度検出手段とを
   取り付け、前記採暖具本体の温度制御装置を、前記ヒー
   タの通電を制御する電力制御手段と、採暖具の温度を所
   望の温度に設定する温度設定手段と、温度制御手段とに
   よって形成し、温度制御手段は、前記温度検出手段の出
   力する検出温度信号と、前記温度設定手段の出力する設
   定温度信号とを比較し、ヒータの通電をオン・オフする
   信号を前記電力制御手段に出力する温度比較手段と、前
   記オン時間又はオフ時間を測定する時間測定手段と、温
   度設定変更手段とからなり、温度設定変更手段を、最新
   の測定時間と、前回又はそれ以前の測定時間との差が、
   予め定めた時間以内であることを検出すると、前記温度
   設定手段によって設定した設定温度より低い変更設定温
   度に切り換え、一定時間経過後に前記差を検出し、この
   差が予め定めた時間より大きい場合には設定温度を温度
   設定手段の設定する温度に戻すようにした電気採暖具。
2. 【請求項２】 前記時間測定手段が、オン時間とオフ時
   間との両方の時間を測定し、前記温度設定変更手段が、
   最新のオン時間と、前回又はそれ以前のオン時間との差
   が、予め定めた時間以内であるか、最新のオフ時間と、
   前回又はそれ以前のオフ時間との差が、予め定めた時間
   以内であるかのいずれかを検出すると、前記温度設定手
   段によって設定した設定温度より低い一定の変更設定温
   度に切り換えるようにした請求項１記載の電気採暖具。
3. 【請求項３】 前記変更設定温度を、温度設定手段によ
   って設定した設定温度より一定温度低めた温度とした請
   求項１又は２記載の電気採暖具。
4. 【請求項４】 前記変更設定温度を、人体温度に近い一
   定温度とした請求項１又は２記載の電気採暖具。