JP4609214B2 - 面状採暖具 - Google Patents

Description

本発明は、電気カーペットや電気毛布、床暖房等の面状採暖具に関するものである。

従来、この種の面状採暖具は、発熱線と温度検知線を一本の感温ヒータ線とした一線式構成の発熱体が使用されることが多い。一線式構成にすると発熱線と温度検知線を別々に配線する必要がなく、一本化した感温ヒータ線を配線するだけで温度制御が可能となる。

また、発熱部分と温度検出部分とを一体化していることにより、発熱線の温度を直接検知できることから、局部的な保温をされても温度上昇を抑えることができ、安全性も高い。

一線式構成に用いられる感温ヒータ線は、発熱線と温度検知線との間に高分子感温体を介在させ，この感温体のインピーダンスの温度特性により、線間に流れる電流が変化することを利用し、これを温度検知線から取り出して温度制御を行うことが一般的な制御方式となっている。

そこで、従来の面状採暖具は、図４に示すように、面状採暖具（図示せず）に配設された一線式感温ヒータ線である発熱体１と、発熱体１の温度を検出する温度検出手段２と、面状採暖具の制御温度を設定する温度設定手段３と、温度検出手段２で検出された検出値（発熱体１の温度）と温度設定手段３にて設定された設定温度とから発熱体１への通電制御を行う制御手段４とから構成されている。

ここで、温度検出手段２の検出値と発熱体１の温度との関係を図５に示す。発熱体１に通電を行っている状態のときには、発熱体１の温度上昇に伴い温度検出手段２の検出値は小さくなるという特性を有している。

一方、使用者は設定したい温度をＶＲ等の温度設定手段３により可変し、温度検出手段２の検出値が温度設定手段３において設定した設定温度に相当する信号レベル（Ｖ１）まで低下したときに、制御手段４において、発熱体１への通電を非通電とするような温度制御を行っていた。

また、面状採暖具の使用開始時には、使用環境によっては低い温度まで面状採暖具の温度が低下していることが容易に考えられ、その場合に、使用者が温度設定手段３にて設定した設定温度で発熱体１の温度を制御し始めると、面状採暖具の表面温度の温度上昇が緩慢とあり、使用者に不快感を与えてしまうことから、図６に示すように、通電開始時から一定時間は設定温度よりも高い温度で速熱制御する方式が取られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１０２９４４号公報

しかしながら、前記従来の構成では，一線式ヒータ線に使用されている感温体が吸湿すると、インピーダンスが減少し、発熱線と温度検知線との線間に流れる電流が増大するという特性を有している。

図７に、吸湿状態の発熱体と乾燥状態の発熱体とを比較したときの発熱体の温度と温度検出手段の検出値との関係を示す。

図７から明らかなように、温度検出手段の検出値が同じ値でも、吸湿状態の発熱体の温度ＴＡと、乾燥状態の発熱体の温度ＴＢは、
ＴＡ＞ＴＢ
となり、吸湿状態の方が乾燥状態よりも低い温度として検出してしまう。

このことから、吸湿状態の発熱体の場合には、発熱体の温度が低いにも関わらず温度制御が行われてしまうことから、面状採暖具の表面温度も低くなり、使用者に不快感を与えてしまう。

特に、購入直後やシーズン初めは、吸湿していることが多いため，上記症状が現れやすい。

前記従来の課題を解決するために、本発明の面状採暖具は、通電開始時の速熱制御温度よりもさらに高い温度で制御する強制立ち上げ制御手段を設けたものである。

これによって、通電初期から高い温度を目標に温度制御し、従来よりも発熱体の温度が上昇することから、吸湿した湿気を除去しやすくなることで、吸湿状態の発熱体でも、早期に正常な温度特性を回復させ、快適な暖感覚を与えることができるものである。

本発明の面状採暖具は、吸湿した状態であっても、早期に快適な暖感覚を与えることができるものである。

第１の発明は、面状採暖具本体に配設された発熱線と温度検知線とが一体になった発熱体と、前記発熱体に接続されたコントローラとを備え、前記コントローラは、前記発熱体の温度を検出する温度検出手段と、前記発熱体の制御温度を設定する温度設定手段と、通電開始時から一定時間は前記温度設定手段による設定温度よりも高い温度で前記発熱体を制御する速熱制御手段と、通電開始時から一定時間は前記発熱体に強制的に通電を行う強制立ち上げ制御手段と、前記強制立ち上げ制御手段の実施の可否を判定する判定手段とを備え、通電開始時に前記判定手段が可と判定した場合、通電開始から一定時間は前記強制立ち上げ制御手段で前記発熱体を制御し、前記判定手段が否と判定した場合、通電開始から一定時間は前記速熱制御手段で前記発熱体を制御することにより、所定の条件を満足した場合のみ、強制立ち上げ制御手段にて、速熱制御手段による速熱温度よりも高い温度にて温度制御することで、発熱体の温度を上昇させることから、吸湿した湿気を除去しやすく、特に吸湿状態において温度検出手段の検出値と発熱体との関係が変化しても、一定時間は発熱体へ通電を行うことから、吸湿した湿気を除去しやすくなり、早期に正常な温度特性を回復させることができ、快適な暖感覚を与えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の強制立ち上げ制御手段を、前記温度検出手段の検出温度が異常温度まで到達したときには通電を停止させることを特徴としたことにより、一定時間発熱体への通電を実施している間に、温度検出手段の検出値が異常な温度のレベルまで変化したときには、通電を停止させることから、発熱体の温度が異常に上昇することを防ぐことができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記判定手段は、通電開始時の前記温度検出手段の検出温度が所定温度未満であり、かつ前記温度設定手段の設定温度が所定レベル以上のときに、前記強制立ち上げ制御手段の実施を可と判定することを特徴としたことにより、使用者が面状採暖具の温度がぬるいと感じ、設定温度を上げようと温度設定手
段のレベルを高めの目盛に設定しているときには、強制的に温度を上昇させることで、吸湿を早期に除去し、正常な温度特性に復帰させることで、より快適な暖感覚が得られる。

第４の発明は、第１または第２の発明において、前記判定手段は、前記コントローラ内部の温度を検出する内部温度検出手段を備え、前記内部温度手段の検出した内部温度が所定温度未満であり、かつ前記温度設定手段の設定温度が所定レベル以上のときに、前記強制立ち上げ制御手段の実施を可と判定することを特徴としたことにより、吸湿状態に左右されないコントローラ内部の温度で強制立ち上げ制御の有無を判定することから、より精度の高い強制立ち上げ制御の判定が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、本実施例の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における面状採暖具の制御ブロック図である。

図１において、発熱体１は発熱線と温度検知線とが一体になった一線式ヒータ線であり、発熱体１１と接続されたコントローラ１５があり、温度検出手段１２は、発熱体１１の温度を検出する手段であり、温度設定手段１３は、使用者がスライドボリューム等のような、任意に所定の設定温度に切り替えが可能なものであり、速熱制御手段１６は、通電開始時に温度設定手段１３の設定温度よりも高い温度で発熱体１１を温度制御するものであり、判定手段１７は、所定の条件を満足するか否かを判定する手段であり、強制立ち上げ制御手段１８は、判定手段１７にて所定の条件を満足した場合に、速熱制御手段１６よりも高い温度で発熱体１１を温度制御するものである。

以上のように構成された面状採暖具について、以下その動作、作用を説明する。

面状採暖具は、使用者が温度設定手段１３によって設定した設定温度に早く到達させるために、速熱制御手段１６において、通電開始時は、使用者が設定した設定温度よりも高い温度で発熱体１１を通電制御し、一定時間後に設定温度で制御することが一般的である。

しかし、前述の通り、購入直後やシーズン始めのときには、面状採暖具、特に発熱体１１が吸湿していることから、温度検出手段１２の検出値と発熱体１１の温度との関係が変化し、使用者が意図した設定温度で制御しないことがある。

ここで、本来の制御温度にて制御させようとすると、早急に湿気を除去し、温度検出手段１２の検出値と発熱体１１の温度との関係を正常な状態に戻す必要がある。

そのために、図２のように、設定温度までの到達時間を早めるための速熱制御だけでなく、強制立ち上げ制御手段１８により、速熱制御手段１６による速熱温度以上の温度にて発熱体１１への通電制御を行うことで、発熱体１１の温度をさらに上昇させることができ、湿気を除去しやすくする。

以上のように、本実施の形態においては、発熱体１１の温度を上昇させることで、早期に湿気を除去し、温度検出手段１２の検出値と発熱体１１の温度との関係が正常化することで、使用者が意図した設定温度で面状採暖具を制御することができ、快適な暖感覚を与えることができる。

また、強制立ち上げ制御手段１８を、通電開始時から一定時間、強制的に発熱体１１への通電を行うことにすると、温度検出手段１２の検出値や吸湿の程度による特性の変化量に左右されることなく、発熱体１１の温度を上昇させることができるので、より確実に湿気を除去することができる。

なお、ここでは通電開始時の温度を上げる方法について説明したが、設定温度よりも高い温度で制御している時間を延長するという方法でも同様の効果が得られる。

また、強制立ち上げ制御手段１８による強制通電中に、温度検出手段１２の検出値が異常な温度のレベルにまで変化したときには、通電を停止することにより、発熱体１１の異常な温度上昇を防ぐことができる。

この異常な温度のレベルについては、発熱体１１の耐熱温度や面状採暖具の耐熱温度、または表面温度の許容温度から算出することが望ましい。

また、常に強制立ち上げ制御手段１８による強制制御を行ってしまうと、発熱体１１が乾燥状態の場合であったり、十分に温度が上がっている場合には，温度が上昇しすぎてしまうおそれがあるため、判定手段１７において、強制立ち上げ制御を実施するか否かを判定することとする。

判定手段１７は、使用者が温度設定手段１３にて設定する設定温度が所定レベル以上、例えば強目盛のような使用者が意図的に温度を上げたい場合であり、なおかつ温度検出手段１２による発熱体１１の温度が所定温度未満の場合、例えば３０℃未満のような発熱体１１の温度が低い場合のみ、強制立ち上げ制御手段１８による強制制御を行うこととする。

さらに、上記以外のとき、すなわち使用者が設定している設定温度が所定レベル未満、例えば低目盛の場合、もしくは通電直後等により発熱体１１の温度が高い場合には、強制立ち上げ制御手段１８による制御を行わずに、速熱制御手段１６による速熱制御のみとする。

このような判定を行うことで，使用者がぬるいと感じ、温度上げようとしたときには、強制立ち上げ制御手段１８による制御を行うことで，湿気を早期に除去し、本来の温度検出特性に戻しやすくする一方、十分に暖感覚の得られているときには、従来通りの温度制御を行うことで，不用意な温度上昇を防ぐことができ、より快適な暖感覚を与えることができる。

なお、判定手段１７の判定する条件は、商品性や使い勝手等を考慮した上で決定するものであり、ここに記載した数値に限ったものではない。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における面状採暖具の制御ブロック図である。

内部温度検出手段１９は、コントローラ１５の内部の温度検出するものであり、コントローラ１５は発熱体１１と接続されていることから、発熱体１１への通電を行うと、発熱体１１の温度の影響を受け，コントローラ１５内部の温度が上昇する。

この温度変化を利用し、判定手段１７は、使用者が温度設定手段１３にて設定する設定温度が所定レベル以上であり、かつ内部温度検出手段１９にて検出したコントローラ１５内部の温度が所定温度未満、例えば２０℃未満のときのような温度が低い場合のみ、強制
立ち上げ制御手段１８による強制制御を行うこととする。

さらに、上記以外のとき、すなわち使用者が設定している設定温度が所定レベル未満、例えば低目盛の場合、もしくは通電直後等により内部温度検出手段１９の検出温度が高い場合には、強制立ち上げ制御手段１８による制御を行わずに、速熱制御手段１６による速熱制御のみとする。

このような判定を行うことで，使用者がぬるいと感じ、温度上げようとしたときには、強制立ち上げ制御手段１８による制御を行うことで、湿気を早期に除去し、本来の温度検出特性に戻しやすくする一方、十分に暖感覚の得られているときには、従来通りの温度制御を行うことで，不用意な温度上昇を防ぐことができ、より快適な暖感覚を与えることができる。

なお、判定手段１７の判定する条件は、商品性や使い勝手等を考慮した上で決定するものであり、ここに記載した数値に限ったものではない。

以上のように、本発明にかかる面状採暖具は、一線式ヒータ線の吸湿による特性変化を早期に回復させることができるので、感温式の発熱体を用いている機器に適用できる。

本発明の実施の形態１における面状採暖具のブロック図 強制立ち上げ制御と速熱制御との温度を比較した図 本発明の実施の形態２における面状採暖具のブロック図 従来の面状採暖具のブロック図 温度検出手段の検出値と発熱体の温度との関係を表した図 通電開始時の面状採暖具の温度と時間との関係を表した図 発熱体の乾燥状態と吸湿状態との差を表した図

１１ 発熱体
１２ 温度検出手段
１３ 温度設定手段
１４ 制御手段
１５ コントローラ
１６ 速熱制御手段
１７ 判定手段
１８ 強制立ち上げ制御手段
１９ 内部温度検出手段

Claims (4)

1. 面状採暖具本体に配設された発熱線と温度検知線とが一体になった発熱体と、前記発熱体に接続されたコントローラとを備え、前記コントローラは、前記発熱体の温度を検出する温度検出手段と、前記発熱体の制御温度を設定する温度設定手段と、通電開始時から一定時間は前記温度設定手段による設定温度よりも高い温度で前記発熱体を制御する速熱制御手段と、通電開始時から一定時間は前記発熱体に強制的に通電を行う強制立ち上げ制御手段と、前記強制立ち上げ制御手段の実施の可否を判定する判定手段とを備え、通電開始時に前記判定手段が可と判定した場合、通電開始から一定時間は前記強制立ち上げ制御手段で前記発熱体を制御し、前記判定手段が否と判定した場合、通電開始から一定時間は前記速熱制御手段で前記発熱体を制御することを特徴とする面状採暖具。
2. 前記強制立ち上げ制御手段は、前記温度検出手段の検出温度が異常温度まで到達したときには通電を停止させることを特徴とした請求項１に記載の面状採暖具。
3. 前記判定手段は、通電開始時の前記温度検出手段の検出温度が所定温度未満であり、かつ前記温度設定手段の設定温度が所定レベル以上のときに、前記強制立ち上げ制御手段の実施を可と判定することを特徴とした請求項１または２に記載の面状採暖具。
4. 前記判定手段は、前記コントローラ内部の温度を検出する内部温度検出手段を備え、前記内部温度手段の検出した内部温度が所定温度未満であり、かつ前記温度設定手段の設定温度が所定レベル以上のときに、前記強制立ち上げ制御手段の実施を可と判定することを特徴とした請求項１または２に記載の面状採暖具。