JP4113507B2 - Heating tool - Google Patents
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Description
本発明は、発熱線の抵抗発熱を利用した電気カーペット、電気毛布等の採暖具に関し、詳しくは異常発熱に対する温度制御に関する。 The present invention relates to a warming tool such as an electric carpet or an electric blanket using resistance heating of a heating wire, and more particularly to temperature control for abnormal heat generation.
家庭で使用される採暖具には、電気カーペットをはじめ、電気毛布、電気敷布、電気座布団、床暖房パネルなど様々な種類のものがある。例えば電気カーペットのような面状採暖具では、表生地と裏生地の間に発熱体を挟むのが一般的な構造である。発熱体は、金属製の発熱線から構成される。 There are various types of heating devices used at home, including electric carpets, electric blankets, electric mattresses, electric cushions, and floor heating panels. For example, in a surface heating device such as an electric carpet, a general structure is to sandwich a heating element between a front fabric and a back fabric. The heating element is composed of a metal heating wire.
ところで、発熱線に流れる電流によって、発熱体から電磁波が発生する。この電磁波の発生を抑制した発熱体が特許文献1に記載されている。図3に示すように、発熱体1は、発熱線2を耐熱性の絶縁体3で被覆し、この絶縁体3に発熱線4を巻き付け、さらにナイロン等の被覆材5で被覆し、被覆材5に感熱体6として温度検知線を巻き付け、塩化ビニルの絶縁用外皮7で覆った構造となっている。
By the way, an electromagnetic wave is generated from the heating element by the current flowing through the heating wire.
2本の発熱線2、4は、絶縁体3を介して同軸あるいは並行に配線される。そして、図4に示すように、各発熱線2、4の一端は制御装置8にそれぞれ接続され、各発熱線2、4の他端同士が接続される。これによって、各発熱線2、4に逆方向の電流が流れ、電流によって生じる磁界が互いに打ち消しあって、発熱体1から発生する電磁波が抑制される。図中、9は制御回路、10はリレー接点、11は電流ヒューズ、12は電源である。
The two
このように、2本の発熱線は絶縁体を介して設けられている。しかし、ピンホールや熱劣化等で絶縁不良が生じたときには、2本の発熱線が短絡し、発熱体に流れる電流が増え、異常発熱したりする。そのため、電流ヒューズを設けたり、あるいは特許文献2に記載されているように、発熱体に直列に電流検出器を設け、短絡が発生したときの異常電流を検出して、通電を遮断している。
上記の電流検出器は、発熱体が正常な状態にあっても、電源電圧の変動や外部ノイズにより、誤作動する場合がある。また、発熱線の短絡する箇所が電源供給側に近いほど、異常が発生したときに検出器に流れる電流値が大きくなり、異常が発生してから動作するまでの時間は短くなる。反対に、電源供給側から離れるほど、検出器に流れる電流値が小さくなる。その結果、異常が発生してから検出器が動作するまで時間がかかる、あるいは短絡時の電流によっては、検出器が動作しない場合があり、安全性に問題がある。 The current detector may malfunction due to fluctuations in power supply voltage or external noise even when the heating element is in a normal state. In addition, the closer the location where the heating wire is short-circuited to the power supply side, the larger the value of the current that flows through the detector when an abnormality occurs, and the shorter the time from when the abnormality occurs until operation is performed. Conversely, the further away from the power supply side, the smaller the value of the current flowing through the detector. As a result, it takes time until the detector operates after an abnormality occurs, or the detector may not operate depending on the current at the time of a short circuit, which causes a problem in safety.
本発明は、上記に鑑み、発熱体における短絡を確実にかつ迅速に検出できる採暖具の提供を目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a warming tool that can reliably and quickly detect a short circuit in a heating element.
本発明は、2本の発熱線が絶縁体を介して隣接され、流れる電流の方向が互いに逆になるように両発熱線が接続された発熱体と、該発熱体への通電を制御する制御装置とを備え、前記発熱体に流れる電流を検出する第1電流検出器が設けられ、前記発熱線のいずれか一方の発熱線に流れる電流を検出する第2電流検出器が設けられ、前記制御装置は、各電流検出器の出力に基づいて通電のオンオフを制御するものである。 The present invention relates to a heating element in which two heating wires are connected to each other so that two heating wires are adjacent to each other through an insulator and the directions of flowing currents are opposite to each other, and control for controlling energization to the heating element A first current detector that detects a current flowing through the heating element, a second current detector that detects a current flowing through one of the heating lines, and the control The device controls on / off of energization based on the output of each current detector.
第1電流検出器は、発熱体と直列に設けられる。第2電流検出器は、2本の発熱線の接続点に設けられる。具体的には、各発熱線の一端が電源にそれぞれ接続され、第1電流検出器は、いずれか一方の発熱線と電源との間に介装される。また、各発熱線の他端同士が接続され、第2電流検出器は、両発熱線の他端側の中間に介装される。このように、電流検出器を配置することにより、発熱体全体に流れる電流に対する発熱体内における電流の小さな変化でも検出することができる。 The first current detector is provided in series with the heating element. The second current detector is provided at a connection point between the two heating wires. Specifically, one end of each heating wire is connected to the power source, and the first current detector is interposed between one of the heating wires and the power source. Also, the other ends of the heating lines are connected to each other, and the second current detector is interposed between the other ends of the heating lines. Thus, by arranging the current detector, it is possible to detect even a small change in the current in the heating element relative to the current flowing through the entire heating element.
そして、制御装置は、第1電流検出器の出力と第2電流検出器の出力とを比較し、短絡の発生の有無を判断する。絶縁体の絶縁異常が発生すると、2本の発熱線は短絡するので、第2電流検出器の出力が減少する。制御装置は、第1電流検出器の出力が第2電流検出器の出力より大となったとき、短絡が生じていると判断して、即座に発熱体への通電をオフする。これによって、発熱体の異常発熱が防止される。 Then, the control device compares the output of the first current detector and the output of the second current detector, and determines whether or not a short circuit has occurred. When the insulation abnormality of the insulator occurs, the two heating wires are short-circuited, so that the output of the second current detector is reduced. When the output of the first current detector becomes larger than the output of the second current detector, the control device determines that a short circuit has occurred and immediately turns off the power supply to the heating element. Thereby, abnormal heat generation of the heating element is prevented.
本発明によると、発熱体内の絶縁体に絶縁異常が生じたとき、発熱体の内外において電流差が生じることによって、絶縁異常による短絡を確実に検出できる。そのため、すぐに発熱体への通電を停止でき、異常発熱を防止でき、安全性を高めることができる。 According to the present invention, when an insulation abnormality occurs in the insulator in the heating element, a short circuit due to the insulation abnormality can be reliably detected by causing a current difference between the inside and outside of the heating element. Therefore, power supply to the heating element can be stopped immediately, abnormal heat generation can be prevented, and safety can be improved.
本実施形態の採暖具である電気カーペットを図1に示す。表生地と裏生地の間に発熱体1を挟み込んだカーペット本体20の角部に、発熱体1への通電制御を行う制御装置8が装着されている。発熱体1の構造は、図3に示した2本の発熱線2、4を絶縁体3を介して隣接されたものと同じであり、発熱体1の発熱線2、4および感熱体6は、制御装置8に接続される。
FIG. 1 shows an electric carpet that is a heating tool of the present embodiment. A
制御装置8は、電源コード21を介して電源12に接続され、図2に示すように、マイクロコンピュータからなる制御回路9と、制御回路9によって制御されるリレー(図示せず)を有する。制御装置8内において、各発熱線2、4の一端は、電源コード21に接続されたリード線22にそれぞれ接続され、各発熱線2、4の他端同士がリード線23によって接続される。一方の発熱線2に接続されたリード線22に、リレー接点10および電流ヒューズ11が介装され、電流ヒューズ11が電源12のAC1側に接続される。制御回路9は、リレーを作動させることにより、リレー接点10を開閉して、通電のオンオフを行う。
The
そして、絶縁体3の絶縁異常を検出するために、発熱体1に流れる電流を検出する第1電流検出器24と、2本の発熱線2、4のいずれか一方の発熱線に流れる電流を検出する第2電流検出器25とが設けられる。各電流検出器24、25は、カレントトランスからなる。第1電流検出器24は、一方の発熱線2の一端とリレー接点10との間に介装され、発熱体1と直列に接続される。第2電流検出器25は、2本の発熱線2、4の他端同士を接続するリード線23に介装される。すなわち、2本の発熱線2、4の接続点に配される。
And in order to detect the insulation abnormality of the insulator 3, the 1st
各電流検出器24、25は、検出地点に流れる電流に応じた電圧を制御回路9に出力する。制御回路9は、各電流検出器24、25の出力を比較して、2本の発熱線2、4の間に短絡が発生していないかを判断する。この判断結果に基づいて、リレー接点10を開閉し、通電のオンオフを制御する。
Each of the
通常時には、リレー接点10を閉じて、通電を開始すると、発熱体1に電流が流れ、温度が上がる。これに伴って感熱体6から温度上昇に応じた出力電圧が制御回路9に入力される。感熱体6の出力に基づいて、制御回路9は、リレー接点10の開閉を制御し、カーペット本体20の表面温度を一定に保つ。
Normally, when the
このとき、各電流検出器24、25は、発熱体1を流れる電流を検出しており、制御回路9は、第1電流検出器24の出力電圧Vaと第2電流検出器25の出力電圧Vbとの大小を比較する。通常時は、発熱体1に流れる総電流と、各電熱線2、4に流れる電流とは等しいので、Va=Vbとなり、制御回路9は正常と判断する。
At this time, each of the
ここで、絶縁体3に異常が生じた場合、2本の発熱線2、4間にレアショートといった短絡が起こる。すると、第2電流検出器25に流れる電流が減少する、あるいはなくなり、第2電流検出器25の出力電圧Vbが小さくなる。
Here, when an abnormality occurs in the insulator 3, a short circuit such as a rare short occurs between the two
制御回路9は、Va>Vbとなったことを検知して、異常が発生したと判断する。そして、制御回路9は、リレーを作動させて、リレー接点10を開く。発熱体1への通電がオフされる。したがって、絶縁体3の絶縁異常が発熱体1内の如何なる箇所で発生しても、このことを確実に検出でき、発熱体1への通電を停止して、異常発熱を防止できる。なお、上記の異常が発生したとき、音や表示等によって報知するとよい。
The control circuit 9 detects that Va> Vb and determines that an abnormality has occurred. Then, the control circuit 9 operates the relay to open the
ところで、各電流検出器24、25は、制御装置8内に配置される。制御装置8は、制御回路9等を回路基板に搭載して、ケースに内装した構造である。そのため、電流検出器24、25は、ケース内に装着される。そして、電流検出器24、25を実装可能なものにすれば、回路基板に搭載でき、制御装置8を小型化できる。
By the way, the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。電流検出器として、面実装可能な抵抗素子、ホール素子等を用いてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, many corrections and changes can be added to the said embodiment within the scope of the present invention. As the current detector, a resistance element, a Hall element, or the like that can be surface-mounted may be used.
また、採暖具は、複数の発熱体を並列に配置した構造のものであってよい。この場合、第1、第2電流検出器は、各発熱体に対して設けておく。制御装置は、発熱体毎に短絡の有無を監視する。 The warming tool may have a structure in which a plurality of heating elements are arranged in parallel. In this case, the first and second current detectors are provided for each heating element. The control device monitors the presence or absence of a short circuit for each heating element.
1 発熱体
2、4 発熱線
3 絶縁体
8 制御装置
9 制御回路
10 リレー接点
24 第1電流検出器
25 第2電流検出器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
記載の採暖具。 The first current detector and a second current detector according to claim 1 or 2, characterized in that provided in the casing to form a circuit board or the controller constituting the control device
The listed warming tool.
Priority Applications (1)
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