JP4672219B2 - 安全装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気製品に内装される安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、家庭内または職場において種々の電気機器が広く使用されている。
しかし電気機器は、ものによってはその使用方法の誤りや使用後の電源の切り忘れなどが原因となって火災を引き起こすことが多々見聞されている。例えば卑近な例ではヘアドライヤにおいて火災発生の報告がしばしばなされていた。
【０００３】
そこで近年では、殆どの電気機器に、その異常時の安全性を確保するために、電流ヒューズ、温度ヒューズ、サーモスタット等の直接電源を遮断する安全素子が内部に設けられている。ただし、ヒューズのような一動作限りの素子の場合、一回遮断動作すると、その素子は使用不能となるから素子の交換をしなければならない。つまり電気機器の修理という形態をとることになる。しかし、これでは不便であるから、特に使用温度を一定温度以下に保つ必要のある電気機器などでは、繰り返し動作の利くサーモスタットを使用する場合が多い。
【０００４】
更に、ヘアドライヤの場合を例にとると、主として米国に見られる例であるが不注意でヘアドライヤを浴槽内に落とし、その浴槽内で感電する事故がしばしば発生した。このため、そのような感電事故を防止するために、プラグに漏電遮断器を取り付けることが義務付けられている。
【０００５】
これには地絡電流を検出して電源を遮断するものと、感知線を設けて感知線に電流が流れることを検出して電源を遮断するものとがある。地絡電流を検出するものは浴槽が絶縁されている場合に対応でき、感知線を設けたものは浴槽が絶縁されていない場合に対応している。
【０００６】
図７は、そのような浸水を感知して電源を遮断するとともに異常な過熱を感知して電源を遮断する従来のヘアドライヤの構成例を示す図である。同図に示すヘアドライヤ１は、電源コード２に接続する把持部３と、この把持部３の上からほぼ直角に横に突設されて把持部３と一体に形成された送風部４からなる。
【０００７】
把持部３には電源スイッチ５が配設され、この電源スイッチ５は電源コード２から保持部３内に引き込まれた二本の電源線６（６−１、６−２）の内の一方の電源線６−１と直列に接続される。使用者はこの電源スイッチ５に設けられたスイッチノブ７を操作することによって電源の投入・遮断を行うことができる。
【０００８】
電源コード２からは、上記二本の電源線６と共に電源コード２内に配設されている浸水感知線８が引き込まれており、電源スイッチ５を通った電源線６−１と電源コード２から引き込まれたままの電源線６−２と共に送風部４内へと配線されている。
【０００９】
送風部４には、中央部から左端部の吹き出し口９にわたってヒーターユニット１０が配設されている。このヒータユニット１０の外部端子１１に電源スイッチ５を通った電源線６−１が接続され、他の外部端子１２に電源線６−２が接続されている。外部端子１１は、ヒータユニット１０の内部端子１３及び１４に連結されており、外部端子１２には内部端子１５及び１６が連結されている。
【００１０】
ヒータユニット１０の大半の構成領域には、ニクロム線等からなる所定の長さの発熱線１７が屈曲して配設され、両端部が内部端子１３及び１５にそれぞれ接続されている。その発熱線１７のほぼ中央部に、平常時には閉路状態のサーモスタット１８が直列に接続されている。
【００１１】
また、他の内部端子１４及び１６には、モータ２１と回転羽２２からなる送風装置が接続されている。この送風装置は電源スイッチ５により電源が投入されると、モータ２１が回転し、回転羽２２が回転して、空気取込口２３から取り込んだ外気を吹き出し口９に向けて送出する。発熱線１７は同じく電源スイッチ５による電源投入で発熱し、空気取込口２３から取り込まれて吹き出し口９に送出される間の空気を加熱する。これにより吹き出し口９から熱風が噴射される。
【００１２】
このヘアドライヤ１が誤って浴槽内などに取り落とされると、吹き出し口９近傍に引き回されている浸水感知線８が内部に浸入する水を感知して、例えば電源コード２の端部に一体に取り付けられているプラグ等に配設されている電流遮断器によって電源が遮断される。また、送風部４の内部が例えば埃が詰まるなどの何等かの理由で異常に過熱した場合には、サーモスタット１８が働いて回路を開き、発熱線１７に流れる電流を遮断する。
【００１３】
このように、浸水と過熱の２つの異常な環境変化に対処できるように安全装置が装備されていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように直接電源を遮断するサーモスタットのような安全素子が内部に設けられているにも拘らず、ヘアドライヤのような電気機器においては相変わらず火災発生の要因となっていることが報告されている。
【００１５】
また、近年の電気容量の拡大に伴い、使用電力の大きな電気機器では上記のサーモスタットのように単純にオフとオンの繰り返し動作を行うだけでは危険な場合もあり、確実な安全性の上からは、一度異常時の動作をした揚合は、手動でリセットしない限り正常時の動作に復帰しないような安全性が望まれる。
【００１６】
しかし従来のサーモスタット型の安全装置は、通常の負荷電流（電気機器を駆動する主電流）をサーモスタット自体で遮断する構成であるので、正常時の通電で大電流を支障無く通電するために、負荷電流に見合うだけの大型の接点とこの接点の接触圧を確保して接触信頼性を維持するためのバネ部材が構造上必須であった。
【００１７】
このように構造が複雑なため、サーモスタットのリセット方法は、ものによっては手動操作ではしにくい面があり、やや問題の残るものであった。
また、本来、電気機器内に流れる大電流を遮断するには、通電することによって電源を遮断する例えばリレーや遮断器を用いた方が確実であるが、これらリレーや遮断器を動作させる簡便な装置が従来無かったものである。
【００１８】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、簡単で安価な構成のセンサと通常に用いられるタイプの電流遮断器とで異常時に対応して確実に電気機器の駆動電流を遮断する安全装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明の安全装置は、商用電源のコンセントからプラグを介して取り出した電力を電気機器に供給するための電源コードの上記プラグと上記電気機器の電源スイッチとの間に配設され、上記電源コード及び上記電気機器からの漏電を、変流器を用いた電流センサによって検出し、この検出に基づいて上記電源コードの電源を遮断する漏電感知電源遮断装置と、上記電源コードの１対の電源線の中間に設けられ、一端を上記変流器を通さずに上記一対の電源線側の一方の極と接続された感知線と、上記電気機器の上記感知線を上記電源線側で接続した極と、反対側の極の充電部との間に抵抗器と直列に設けられた常温正常時開路状態の温度センサと、を有し、上記温度センサは、一対の平行に配置された端子と、該一対の端子を絶縁支持する基体部と、該基体部内に上記一対の端子と対向配置されたバイメタルと、を備え、上記バイメタルは、常温時には上記一対の端子間が開放される方向に反り返り方向を設定され且つ上記基体部に設けられた金属製カバーに接触するよう配置され、所定の設定温度以上では上記反り返り方向を反転させて少なくとも１方の端部で上記一対の端子間を短絡させるように構成される。
【００２０】
次に、請求項２記載の安全装置は、商用電源のコンセントからプラグを介して取り出した電力を電気機器に供給するための電源コードの上記プラグと上記電気機器の電源スイッチとの間に配設され、上記電源コードの１対の電源線とは別に配設された感知線が接続される上記電気機器側の浸水時に上記感知線に電流が流れることを感知して電源を遮断する浸水感知電源遮断装置と、上記浸水感知電源遮断装置に接続された上記感知線と上記電気機器内の任意の極の充電部との間に抵抗器と直列に設けられた常温正常時開路状態の温度センサと、を有し、上記温度センサは、一対の平行に配置された端子と、該一対の端子を絶縁支持する基体部と、該基体部内に上記一対の端子と対向配置されたバイメタルと、を備え、上記バイメタルは、常温時には上記一対の端子間が開放される方向に反り返り方向を設定され且つ上記基体部に設けられた金属製カバーに接触するよう配置され、所定の設定温度以上では上記反り返り方向を反転させて少なくとも１方の端部で上記一対の端子間を短絡させるように構成される。
【００２１】
そして、上記金属性カバーは、例えば、請求項３記載のように、上記バイメタルが所定の設定温度以上で反り返り方向を反転させたとき、該バイメタルの両端部に於いてそれぞれ上記一対の端子間を短絡させるべく、該バイメタルの中央部を押圧して該バイメタルの反転スペースを制限する形状に構成される。
【００２２】
また、上記温度センサは、例えば請求項４記載のように、少な＜とも一方に被覆された熱可塑性樹脂により絶縁された１対の電線を撚り合わせ、互いに張力を作用させて、上記電源線と上記感知線間に取り付け、所定温度以上に過熱されたとき上記熱可塑性樹脂が軟化変形して上記１対の電線が接触して導通するよう構成しても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施の形態における安全装置を装備した電気機器の一例としてヘアドライヤの構成を模式的に示す図である。同図に示すように、ヘアドライヤ２５は、図７に示したヘアドライヤ１と同様の形状の、電源コード２６に接続する把持部２７と、この把持部２７の上からほぼ直角に横に突設されて把持部２７と一体に形成された送風部２８を備えている。
【００２６】
そして、把持部２７には、電源の投入・遮断を操作するスイッチノブ２９を備えた電源スイッチ３１が配設され、電源スイッチ３１は電源コード２６から内部に引き込まれた二本の電源線３２（３２−１、３２−２）の内の一方の電源線３２−１に直列に接続されている。
【００２７】
また、電源コード２６からは、上記二本の電源線３２と共に電源コード２６内に配設されている感知線３３が引き込まれており、この感知線３３と電源スイッチ３１に接続されていない電源線３２−２との間に、本発明の安全装置の一部を構成する第１のセンサ３４が接続されている。この第１のセンサ３４は、平常時開路型で異常を感知したとき閉路する構成のセンサであり、本例では電源スイッチ３１の背部に近接して配置される。
【００２８】
尚、本例ではこのように第１のセンサ３４を保持部２７内に配置しているが、これに限ることなく、この第１のセンサは電源コード２６内の適宜の位置、例えば把持部２７との接続部近傍や後述する電源プラグとの接続部近傍等に配置しても良い。
【００２９】
また、この第１のセンサ３４は、温度センサ、電流センサ、又はガスセンサ等で構成される。ガスセンサの場合は、例えば酸素、二酸化炭素、ＬＰガス、都市ガスに代表されるような燃焼性のガスに感度を有するガスセンサを用いることが好ましい。
【００３０】
また、他方の送風部２８には、中央から吹き出し口３５にわたって配設されているヒーターユニット３６の外部端子３７及び３８に、電源線３２−２及び電源スイッチ３１を通った電源線３２−１がそれぞれ接続されている。また、把持部２７から引き込まれて吹き出し口３５まで延在して引き回されている感知線３３と上記一方の外部端子３７との間に第２のセンサ３９が接続されて配置されている。
【００３１】
この第２のセンサ３９も、温度センサ、電流センサ、又はガスセンサ等で構成される。ガスセンサの場合は、例えば酸素、二酸化炭素、ＬＰガス、都市ガスに代表されるような燃焼性のガスに感度を有するガスセンサを用いることが好ましいことは第１のセンサの場合と同様である。この第２のセンサ３９は同図に示すように、送風装置の回転羽４１を回転駆動するモータ４２の裏面近傍に、つまり回転羽４１による送風の陰になる風に当たらない位置に配置される。
【００３２】
上記の外部端子３７及び３８は、ヒータユニット３６の内部端子４３及び４４並びに４５及び４６にそれぞれ連結されており、内部端子４３及び４５はモータ４２に給電するよう接続され、内部端子４４及び４６は発熱線４７の両端部に給電するように接続されている。発熱線４７はヒータユニット３６の大部分の領域を占めるように屈曲して配設され、ほぼ中央部に、平常時閉路型のサーモスタット４８が直列に接続されている。
【００３３】
このヘアドライヤ２５は、スイッチノブ２９の操作により電源スイッチ３１を介して電源が投入されると、モータ４２が回転羽４１を回転駆動して、空気取込口４９から取り込んだ外気を、発熱線４７で加熱しながら吹き出し口３５から噴出する。
【００３４】
図２は上記ヘアドライヤ２５に連結されている電源コード２６の終端に配設されているプラグに組み込まれた電源遮断器の構成例２例を模式的に示す図であり、同図(a) は浸水感知電源遮断装置の例を示し、同図(b) は漏電感知電源遮断装置の例を示している。
【００３５】
同図(a) に示す電源コード２６は、外側の可触部を絶縁性の被覆材料で被覆されており、内部には平行に配置された図１に示した２本の電源線３２−１及び３２−２の延長部と、これら電源線３２−１及び３２−２の中間に配置された感知線３３の延長部とを内装され、終端がプラグ５０の内部に配設された浸水感知電源遮断装置５１に接続されている。
【００３６】
この浸水感知電源遮断装置５１の内部の検知回路は、特には図示しないが、例えば半導体を使用したスイッチング素子（例えばサイリスタ）、ブリッジ回路、微細な構成のソレノイド、そして同図(a) に示すラッチ付き常時閉連動スイッチ５２ａ及び５２ｂを備えている。上記のサイリスタのゲートには感知線３３の終端が接続され、同図(a) に示すように、ラッチ付き常時閉連動スイッチ５２ａ及び５２ｂの一方の端子には電源線３２−１及び３２−２がそれぞれ接続され、他方の端子にはコンセント差し込み端子５３ａ及び５３ｂがそれぞれ接続されている。
【００３７】
この構成において、図１に示すヘアドライヤ２５が、例えば取り扱いの不備で浴槽内に落下すると、吹き出し口３５からの浸水により、浸水した水を介して先ず発熱線４７と感知線３３が短絡して、感知線３３に電流が流れる。感知線３３に電流が流れると、浸水感知電源遮断装置５１は、サイリスタをターンオンさせて回路が導通し、ブリッジ回路を介して流れる電流によりソレノイドが駆動され、ラッチを外して常時閉連動スイッチ５２ａ及び５２ｂを開放して電源線３２−１及び３２−２の電流を両極において瞬時に遮断する。この電流遮断は、ラッチを手動でリセットする以外は、自動では復元しない。
【００３８】
また、この全体構成において、図１に示した平常時開路型の第１のセンサ３４又は第２のセンサ３９は、異常を感知すると閉路する。いずれの場合も、その閉路によって、図１に示した電源線３２−２と感知線３３が短絡する。電源線３２−２と感知線３３が短絡すと、感知線３３に電流が流れ、浸水感知電源遮断装置５１に対し電気的に上述した浸水時と同じ状況が発生する。これにより、この場合も浸水漏電感知電源遮断装置５５が作動して瞬時に電源を遮断する。
【００３９】
また、同図(b) に示す漏電感知電源遮断装置５５は、センサコア５６、このセンサコア５６に巻着されたセンサコイル５７、このセンサコイル５７の出力に基づいて動作するスイッチ駆動部５８、異常時にはこのスイッチ駆動部５８により開放される常時閉連動スイッチ５９ａ及び５９ｂ、及び常時開スイッチ６１と抵抗６２からなるテスト回路とで構成される。
【００４０】
上記のセンサコア５６には、プラグ５０′の２個のコンセント差し込み端子６３ａ及び６３ｂに常時閉連動スイッチ５９ａ及び５９ｂを介してそれぞれ接続している電源線３２−１及び３２−２が挿通されている。検知線３３は、センサコア５６の外側を通り、抵抗６４及び常時閉連動スイッチの一方のスイッチ５９ｂを介して中性線（Ｎ）側のコンセント差し込み端子６３ｂに接続されている。
【００４１】
正常な状態では、センサコア５６に挿通されている電源線３２−１及び３２−２には常に同量で逆方向の電流が流れるから、誘起磁力は相殺されて、センサコア５６内に磁力線は発生しない。したがって、センサコイル５７に電流は発生しない。しかし、電源コード２６が経時疲労などによって内部の電源線３２−１又は３２−２や感知線３３が破断し、撚り線の一部が弾け出して、中間に配置されている感知線３３とこれに隣接する電源線３２−２が接触して短絡する。この短絡により電源線３２−２からの電圧は地絡側の電源線３２−１と感知線３３に分圧されて、電源線３２−２と３２−１間に電流差が生じる。その差の分だけの電流に感応してセンサコア５６内に磁力線が発生し、この磁力線に感応してセンサコイル５７に電流が発生する。この電流はスイッチ駆動部５８に検出される。スイッチ駆動部５８は、特には図示しないが、例えば増幅回路、ラッチ式ソレノイド等を備えており、センサコイル５７からの微弱電流は増幅回路によって感知される。すなわち増幅回路の出力はスイッチ駆動部５８内部の通電回路を閉じて電源電流をラッチ式ソレノイドに通電する。これによりラッチ式ソレノイドが作動し、常時閉連動スイッチ５９ａ、５９ｂを開放して電源を遮断する。
【００４２】
また、常時開スイッチ６１と抵抗６２からなるテスト回路は、電源コード２６の工場における組立完後了又は工場からの出荷前の時点において、コンセント差し込み端子６３ａ及び６３ｂを試験用電源回路に接続し、外部からの手作業で又は治具によって、常時開スイッチ６１を閉状態とすることによって、電源線３２−１のセンサコア５６よりも後位置部分と電源線３２−２のセンサコア５６よりも前位置部分とを人工的に短絡させて上述したと同様の作用で電源が遮断されるという漏電感知電源遮断装置５５が正しく作動することを確認するためのテスト回路である。
【００４３】
この場合も、この全体構成において、図１に示した平常時開路型の第１のセンサ３４又は第２のセンサ３９は、異常を感知すると閉路する。いずれの場合も、その閉路によって、図１に示した電源線３２−２と感知線３３が短絡する。電源線３２−２と感知線３３が短絡すと、感知線３３に電流が流れ、浸水感知電源遮断装置５１に対し電気的に上述した浸水時と同じ状況が発生する。これにより、この場合も浸水漏電感知電源遮断装置５５が作動して瞬時に電源を遮断する。
【００４４】
尚、上記の例では、浸水感知電源遮断装置５１又は漏電感知電源遮断装置５５を、いずれも電源コード終端のプラグの中に組み込むようにしているが、これに限ることなく、各部の配線さえ図２(a) 又は同図(b) に示すように接続されていれば、電源コードの中間でもよく、要は電源コードのプラグ（より具体的にはコンセント差し込み端子）と電気機器の電源スイッチとの間に配設されていればよい。
【００４５】
また、上記の第１のセンサ３４又は第２のセンサ３９は、前述したように、平常時回路型で異常を感知して閉路する型のセンサであればよく、組み込まれる電気機器の種類及びその電気機器の使用環境に応じて、温度センサ、電流センサ、ガスセンサ等の中から適宜のセンサを選択して組み付けるようにすればよい。
【００４６】
このように、この安全装置は、もとより米国などでは法的規制によって配設が義務付けられている電気機器にとって必須な構成の浸水感知電源遮断装置５１あるいは漏電感知電源遮断装置５５と、使用環境に応じたセンサとを組み合わせて取り付けることによって、浸水感知電源遮断装置５１あるいは漏電感知電源遮断装置５５の電流遮断機能を利用して、浸水や漏電の異常だけではなく、他の異常を感知して迅速かつ確実に電流を遮断することができる。
【００４７】
ここで、上記のセンサの中から、温度センサを取り上げて、その構成及び動作を説明する。
図３(a) は、温度センサの一例としての、バイメタルを用いた常温正常時開路状態のセンサの外観上面図であり、同図(b) はその背面図、同図(c) は側面図である。
【００４８】
図４(a) は、上記常温正常時開路状態のセンサの内部構成を示す平面図であり、同図(b) はその短手方向の断面図、同図(c) は長手方向の断面図、同図(d) はその動作状態図である。
図３(a) 〜(c) 及び図４(a) 〜(d) に示すように、この常温正常時開路状態のセンサ（以下、本例では単にセンサという）６５は、絶縁性樹脂等からなる基体部６６と、この基体部６６により絶縁支持される一対の端子６７及び６８と、基体部６６内に配置されたバイメタル６９と、このバイメタル６９を覆う金属製カバー７１とを備えている。
【００４９】
そして、上記の端子６７は基体部６６外に突設される外部端子６７−１と基体部６６内に配置される内部接点６７−２を備え、端子６８も同様に基体部６６外に突設される外部端子６８−１と基体部６６内に配置される内部接点６８−２を備えている。バイメタル６９は、中央に形成された孔６９−１を基体部６６の中央凸部６６−１に嵌合させることにより前後左右を位置決めされて基体部６６内に配置されている。そのバイメタル６９の位置決めされた中央部周囲に、保護カバー７１の中央凸面７１−１が当接しており、これにより、バイメタル６９は反りを反転したときの上下の変位範囲を規制されている。
【００５０】
保護カバー７１は両側中央部の突設部７１−２の先端が内側に折れ曲がった形状で基体部６６の底面に回り込んで配設されている。これにより、保護カバー７１は突設部７１−２で基体部６６を抱き込むようにして自らを位置固定し、上記中央凸面７１−１の押え（規制力）を確実にしている。
【００５１】
このバイメタル６９は、平常時（常温時）には、反り返り方向が、同図(d)，(e)に示すように、一対の端子６７及び端子６８（つまり端子６７の内部接点６７−２及び端子６８の内部接点６８−２、以下同様）と非接触となる方向になるように予め設定されている。このときバイメタル６９の長手方向の端部６９−２及び６９−２が保護カバー７１の裏面に当接する。
【００５２】
上記常温時のバイメタル６９と保護カバー７１との位置関係において、保護カバー７１を適宜の位置に設けることにより、バイメタル６９の反り返り形状とこの形状からの反転特性とに影響を及ぼさない範囲でバイメタル６９に適度の押圧を加えるように設定することができる。これにより、バイメタル６９の長手方向の端部６９−２及び６９−２と保護カバー７１裏面とが程よい力で圧接する。
【００５３】
保護カバー７１の材質は、金属やセラミック等の熱伝導性の良い材質であることが好ましい。保護カバー７１が熱伝導性の良い材質であると、上記のようにバイメタル６９と保護カバー７１とがバイメタル６９の長手方向両端部６９−２及び６９−２で程よく圧接しているので、周囲の温度が保護カバー７１を介してバイメタル６９へ良好に伝達され、これにより周囲温度の上昇に対してバイメタル６９の感熱応答性を高めることができる。
【００５４】
また、バイメタル６９が上記のように一対の端子６７及び６８と非接触となる方向に反り返ってセンサ６５が開状態のときは、外部からバイメタル６９に伝達される熱は保護カバー７１と接触している長手方向両端部６９−２からと、基体部６６と接触している中央部からだけであって、バイメタル６９に外部から伝わる熱の分布は常に中央に対して対称的であり、熱の大きな偏在が無く、これにより、熱応答性の安定した温度感応スイッチを形成することができる。
【００５５】
そして、センサ６５の周囲の温度が所定の温度以上となったとき、同図(d) に示すように、バイメタル６９は返り方向を反転させて、一対の端子６７及び６８それぞれに少なくとも１箇所で接触して、これら一対の端子６７及び６８間を短絡させる。
【００５６】
このようにバイメタル６９が一対の端子６７及び６８それぞれに接触するように反転したとき、同図(d) に示すように、この反転によって上に凸状となったバイメタル６９の中央部に、保護カバー７１の中央で下に凸状に形成された突設部７１−１が圧接して、バイメタル６９の反転変位空間を制限する押え部を形成する。
【００５７】
このように、バイメタル６９は、上に凸状に変形する中央部の変位空間を制限されることにより、この中央部を中心にして下に反転する反転変位による応力を最端部である長手方向両端部６９−２、６９−２に集中させることかでき、これにより、それら長手方向両端部６９−２、６９−２が、より強く端子６７及び６８に圧接して、端子６７及び６８との接触を確実にする。
【００５８】
従来の例えばサーモスタット内に配設されるバイメタルの接点と電気開路の端子接点とは、平常時閉路型が一般的であり、その場合、接触補強バネ板を介装して、閉状態のバイメタルと端子接点との接触圧を確保する構造が採用されるが、その接触補強バネ板で設定する接点の圧力は、通常１０ｇ程度である。
【００５９】
本例のセンサに用いられるバイメタルは、閉路時における電気開路の端子接点との接触に接触補強バネ板のような補強材を持たず、バイメタルだけの極めて簡単な構造であるが、反転したバイメタルの中央の変位を金属製カバー７１の中央凸部７１−１で規制することで、その反転時には上記の１０ｇを越える圧力を接点との接触部に瞬間的に発生させることができる。
【００６０】
したがって、本例のセンサのように、バイメタルによるスイッチの構成を常時開スイッチとし、異常時に閉じたとき電源遮断操作のための瞬間的な小さな電流を通すだけよいシステムに適用すれば、平常時に電気機器を作動させる大きな主電流を通すことはないので、上述した構成で、異常時の電源遮断装置の組み込み部品として充分に活用することができる。
【００６１】
図５は、温度センサとしての、バイメタルを用いた常温正常時開路状態のセンサの他の構成例を示す平面図である。同図に示す常温正常時開路状態のセンサ（以下、本例では単にセンサという）７２も、絶縁性樹脂等からなる基体部７３と、この基体部７３により絶縁支持される１対の端子７４及び７５と、基体部７３内に配置されたバイメタル７６とを備えている。
【００６２】
この場合も、バイメタル７６は、その中央に形成された孔７６−１が基体部７３の中央凸部７３−２に嵌合して前後左右を位置決めされ、その位置決めされた中央部を、保護カバー７７の中央凸面７７−１によって上下の変位範囲を規制されている。また、保護カバー７７は両側の下部中央の突設部７７−２が内側に折れ曲がった形状で基体部７３の底面に回り込んで配設されて、突設部７７−２で基体部７３を抱き込むようにして自らを位置固定し、上記中央凸面７７−１の押え（規制力）を確実にしている。
【００６３】
そして、端子７４及び７５は、それぞれ基体部７３内部で平行に配置された内部端子７４−１及び７５−１と、外部回路と接続するため外部端子７４−２及び７５−２を備えており、内部端子７４−１及び７５−１には、それぞれ、バイメタル７６の長手方向端部７６−２、７６−２に対向する位置に、複数（２個）の接点７４−３、７４−３及び７５−３、７５−３を備えている。尚、上記の平行に設けられる内部端子７４−１及び７５−１は、例えば裸のリード線を使用するようにしても良い。
【００６４】
このセンサ７２のバイメタル７６も、図４のセンサ６５の場合と同様に、常温時には、反り返り方向が、一対の端子７４及び７５（つまり端子７４の接点７４−３、７４−３と端子７５の接点７５−３、７５−３、以下同様）と非接触となる方向になるように予め設定されている。また、このときのバイメタル７６と保護カバー７７との位置関係も図４の場合と同様である。
【００６５】
このセンサ７２において、周囲の温度が所定の温度以上になってバイメタル７６が上記の反り返り方向を反転すると、バイメタル７６の一方の長手方向端部７６−２が、上記平行する端子７４−１と７５−１の一方の接点７４−３及び７５−３に圧接し、他方の長手方向端部７６−２が、同じく平行する端子７４−１と７５−１の他方の接点７４−３及び７５−３に圧接して、この平行する端子７４−１と７５−１を橋渡しするように短絡させる。
【００６６】
このように、このセンサ７２は、矩形のバイメタル７６の変位の最も大さい長手方向端部で、平行する端子間を２箇所で短絡させる。これにより、短絡が２箇所で並列に動作するため、バイメタル７６と端子７４及び７５との接触信頼性が向上する。
【００６７】
図６は、平常時開路型の温度センサの他の構成例を示す図である。同図に示す温度センサ８０は、熱可塑性樹脂の被覆材８１でそれぞれ被覆した二本の撚り合わせ線８２及び８３からなる。撚り合わせて張力を付けて、図１及び図２に示した一方の電源線３２−２と感知線３３の間に半田８４により接続する。必要によってはバネ等で電源線３２−２と感知線３３間の張力を補助するようにしても良い。また、被覆材８１は、二本の撚り合わせ線８２及び８３にそれぞれ被覆される必要はなく、少なくともいずれか一方の撚り合わせ線８２又は８３に被覆されているようにすればよい。
【００６８】
この温度センサ８０は、熱可塑性樹脂の被覆材８１が所定の異常温度で溶融して撚り合わせ線８２、８３同士が接触する。撚り合わせの仕方によっては複数箇所で接触するように設定できる。撚り合わせ線８２、８３同士が接触すると、電源線３２−２と感知線３３間が短絡する。この短絡によって、この場合も電流遮断装置が浸水感知電源遮断装置５１の場合であれば浸水感知電源遮断装置５１に対して浸水と同一の状態を現出させ、また、漏電感知電源遮断装置５５の場合であれば漏電感知電源遮断装置５５に対して漏電と同一の状態を現出させて、瞬時に電流を遮断する。
【００６９】
このように、既存の電流遮断装置を活用することにより、最小限の簡単で安価な構成の平常時開路型のセンサを組み合わせて、従来では対応できなかった或は構造上又は経済上で対応しにくかった安全性の確保の問題に対応できるようになり、安全性が向上する。
【００７０】
また、バイメタルが異常時に反転して接点と接触したときの接触状態をより良くするために、バイメタルの表面を鍍金するようにしてもより。また、バイメタルの早期の経時劣化を防止するために、バイメタルを酸化しにくい材料と貼り合わせて構成するようにしてもよい。
【００７１】
また、バイメタルを用いたセンサの構成では、変位範囲規制と平行二点間接触という２つの特徴的構造を採用することにより、平常時開路型で困難な課題となる接触信頼性を向上させたので、安定した感知動作が保証される安全装置を提供することができる。
【００７２】
尚、従来のドライヤーでは、サーモスタットや温度ヒューズのような安全素子を、本例の第２のセンサのように風に当たらない場所に配置すると、電流値でのジュール熱を冷却できず、特性変化が大きくなるため、そのような場所に配置することができなかった。しかし、このような場所はデットポイントになりやす＜異常時の温度上昇も大きい場合が多いから、そのような場所でも何の心配もなく設置できる本例の安全素子は、安全上極めて有効である。
【００７３】
また、センサの配設位置は、図１に示した第１のセンサ及び第２のセンサの配設位置に限ることなく、また、配設するセンサを２個と限ることなく、電気機器に対するユーザの安全性の要求に応じて複数種類のセンサをいくらでも追加して配設してよい。
【００７４】
また、従来使用されていた平常時通電型（閉路型）の安全素子では、配設する安全素子の数量を増加させることは、安全素子を通電路に直列に接続することになるため、各安全素子の特性や誤動作を予め考慮して配設する必要があり制限無く配設数を増加させることは出来ない。ところが、本例の安全素子としてのセンサは、平常時開路型のセンサであり電源線と感知線間に配設するので、電気機器に対するユーザの安全性の要求に応じて複数種類のセンサをいくらでも（理論上は制限無い）追加して配設することかできる。
【００７５】
例えば、電源コード内の電気機器の把持部との接続部近傍や電源プラグとの接続部近傍に温度センサを配設すると、経時疲労による電源線の短絡による異常過熱を検知して電源遮断が行われるので火災発生などの災害を確実に防止することができる。
【００７６】
また、電流センサ、ガスセンサなども、適宜の場所に追加して配設するようにしてもよい。そうすれば万能安全装置ができあがる。そのように複数のセンサを追加配置しても、追加したセンサが電気機器の性能に悪影響を及ぼす虞は全くない。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えば浸水や漏電の異常を感知して電流を遮断する既存の電流遮断装置と平常時開路型の簡単な構成のセンサとを組み合わせて用いるので、浸水や漏電以外の異常時においても容易かつ確実に電流を遮断する安価な安全装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における安全装置を装備した電気機器の一例としてヘアドライヤの構成を模式的に示す図である。
【図２】 (a),(b) はヘアドライヤに連結されている電源コード終端のプラグに組み込まれた電源遮断器の構成例２例を模式的に示す図である。
【図３】 (a) は安全装置に組み込まれる温度センサの一例としての平常時開路型サーモスタットの外観上面図、(b) はその背面図、(c) は側面図である。
【図４】 (a) は平常時開路型サーモスタットの内部構成を示す平面図、(b) はその短手方向の断面図、(c) は長手方向の断面図、(d) はその動作状態図である。
【図５】温度センサとしてのサーモスタットの他の構成例を示す平面図である。
【図６】平常時開路型の温度センサの他の構成例を示す図である。
【図７】従来の浸水に感知して電源を遮断すると共に異常な過熱を感知して電源を遮断するヘアドライヤの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ ヘアドライヤ
２ 電源コード
３ 把持部
４ 送風部
５ 電源スイッチ
６（６−１、６−２） 電源線
７ スイッチノブ
８ 浸水感知線
９ 吹き出し口
１０ ヒーターユニット
１１、１２ 外部端子
１３、１４、１５、１６ 内部端子
１７ 発熱線
１８ サーモスタット
２１ モータ
２２ 回転羽
２３ 空気取込口
２５ ヘアドライヤ
２６ 電源コード
２７ 把持部
２８ 送風部
２９ スイッチノブ
３１ 電源スイッチ
３２（３２−１、３２−２） 電源線
３３ 感知線
３４ 第１のセンサ
３５ 吹き出し口
３６ ヒーターユニット
３７、３８ 外部端子
３９ 第２のセンサ
４１ 回転羽
４２ モータ
４３、４４、４５、４６ 内部端子
４７ 発熱線
４８ サーモスタット
４９ 空気取込口
５０、５０′ プラグ
５１ 浸水感知電源遮断装置
５２ａ、５２ｂ 常時閉連動スイッチ
５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ コンセント差し込み端子
５５ 漏電感知電源遮断装置
５６ センサコア
５７ センサコイル
５８ スイッチ駆動部
５９ａ、５９ｂ 常時閉連動スイッチ
６１ 常時開スイッチ
６２ 試験回路抵抗
６４ 感知線接続抵抗
６５ センサ
６６ 基体部
６６−１ 中央凸部
６７ 端子
６７−１ 外部端子
６７−２ 内部接点
６８ 端子
６８−１ 外部端子
６８−２ 内部接点
６９ バイメタル
６９−１ 孔
７１ 金属製カバー
７１−１ 中央凸面
７１−２ 突設部
７２ センサ
７３ 基体部
７３−２ 中央凸部
７４ 端子
７４−１ 内部端子
７４−２ 外部端子
７４−３、７４−３ 接点
７５ 端子
７５−１ 内部端子
７５−２ 外部端子
７５−３、７５−３ 接点
７６ バイメタル
７６−１ 孔
７６−２ 長手方向端部
７７ 保護カバー
７７−１ 中央凸面
７７−２ 突設部
８０ 温度センサ
８１ 被覆材
８２、８３ 撚り合わせ線
８４ 半田
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気製品に内装される安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、家庭内または職場において種々の電気機器が広く使用されている。
しかし電気機器は、ものによってはその使用方法の誤りや使用後の電源の切り忘れなどが原因となって火災を引き起こすことが多々見聞されている。例えば卑近な例ではヘアドライヤにおいて火災発生の報告がしばしばなされていた。
【０００３】
そこで近年では、殆どの電気機器に、その異常時の安全性を確保するために、電流ヒューズ、温度ヒューズ、サーモスタット等の直接電源を遮断する安全素子が内部に設けられている。ただし、ヒューズのような一動作限りの素子の場合、一回遮断動作すると、その素子は使用不能となるから素子の交換をしなければならない。つまり電気機器の修理という形態をとることになる。しかし、これでは不便であるから、特に使用温度を一定温度以下に保つ必要のある電気機器などでは、繰り返し動作の利くサーモスタットを使用する場合が多い。
【０００４】
更に、ヘアドライヤの場合を例にとると、主として米国に見られる例であるが不注意でヘアドライヤを浴槽内に落とし、その浴槽内で感電する事故がしばしば発生した。このため、そのような感電事故を防止するために、プラグに漏電遮断器を取り付けることが義務付けられている。
【０００５】
これには地絡電流を検出して電源を遮断するものと、感知線を設けて感知線に電流が流れることを検出して電源を遮断するものとがある。地絡電流を検出するものは浴槽が絶縁されている場合に対応でき、感知線を設けたものは浴槽が絶縁されていない場合に対応している。
【０００６】
図７は、そのような浸水を感知して電源を遮断するとともに異常な過熱を感知して電源を遮断する従来のヘアドライヤの構成例を示す図である。同図に示すヘアドライヤ１は、電源コード２に接続する把持部３と、この把持部３の上からほぼ直角に横に突設されて把持部３と一体に形成された送風部４からなる。
【０００７】
把持部３には電源スイッチ５が配設され、この電源スイッチ５は電源コード２から保持部３内に引き込まれた二本の電源線６（６−１、６−２）の内の一方の電源線６−１と直列に接続される。使用者はこの電源スイッチ５に設けられたスイッチノブ７を操作することによって電源の投入・遮断を行うことができる。
【０００８】
電源コード２からは、上記二本の電源線６と共に電源コード２内に配設されている浸水感知線８が引き込まれており、電源スイッチ５を通った電源線６−１と電源コード２から引き込まれたままの電源線６−２と共に送風部４内へと配線されている。
【０００９】
送風部４には、中央部から左端部の吹き出し口９にわたってヒーターユニット１０が配設されている。このヒータユニット１０の外部端子１１に電源スイッチ５を通った電源線６−１が接続され、他の外部端子１２に電源線６−２が接続されている。外部端子１１は、ヒータユニット１０の内部端子１３及び１４に連結されており、外部端子１２には内部端子１５及び１６が連結されている。
【００１０】
ヒータユニット１０の大半の構成領域には、ニクロム線等からなる所定の長さの発熱線１７が屈曲して配設され、両端部が内部端子１３及び１５にそれぞれ接続されている。その発熱線１７のほぼ中央部に、平常時には閉路状態のサーモスタット１８が直列に接続されている。
【００１１】
また、他の内部端子１４及び１６には、モータ２１と回転羽２２からなる送風装置が接続されている。この送風装置は電源スイッチ５により電源が投入されると、モータ２１が回転し、回転羽２２が回転して、空気取込口２３から取り込んだ外気を吹き出し口９に向けて送出する。発熱線１７は同じく電源スイッチ５による電源投入で発熱し、空気取込口２３から取り込まれて吹き出し口９に送出される間の空気を加熱する。これにより吹き出し口９から熱風が噴射される。
【００１２】
このヘアドライヤ１が誤って浴槽内などに取り落とされると、吹き出し口９近傍に引き回されている浸水感知線８が内部に浸入する水を感知して、例えば電源コード２の端部に一体に取り付けられているプラグ等に配設されている電流遮断器によって電源が遮断される。また、送風部４の内部が例えば埃が詰まるなどの何等かの理由で異常に過熱した場合には、サーモスタット１８が働いて回路を開き、発熱線１７に流れる電流を遮断する。
【００１３】
このように、浸水と過熱の２つの異常な環境変化に対処できるように安全装置が装備されていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように直接電源を遮断するサーモスタットのような安全素子が内部に設けられているにも拘らず、ヘアドライヤのような電気機器においては相変わらず火災発生の要因となっていることが報告されている。
【００１５】
また、近年の電気容量の拡大に伴い、使用電力の大きな電気機器では上記のサーモスタットのように単純にオフとオンの繰り返し動作を行うだけでは危険な場合もあり、確実な安全性の上からは、一度異常時の動作をした揚合は、手動でリセットしない限り正常時の動作に復帰しないような安全性が望まれる。
【００１６】
しかし従来のサーモスタット型の安全装置は、通常の負荷電流（電気機器を駆動する主電流）をサーモスタット自体で遮断する構成であるので、正常時の通電で大電流を支障無く通電するために、負荷電流に見合うだけの大型の接点とこの接点の接触圧を確保して接触信頼性を維持するためのバネ部材が構造上必須であった。
【００１７】
このように構造が複雑なため、サーモスタットのリセット方法は、ものによっては手動操作ではしにくい面があり、やや問題の残るものであった。
また、本来、電気機器内に流れる大電流を遮断するには、通電することによって電源を遮断する例えばリレーや遮断器を用いた方が確実であるが、これらリレーや遮断器を動作させる簡便な装置が従来無かったものである。
【００１８】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、簡単で安価な構成のセンサと通常に用いられるタイプの電流遮断器とで異常時に対応して確実に電気機器の駆動電流を遮断する安全装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明の安全装置は、商用電源のコンセントからプラグを介して取り出した電力を電気機器に供給するための電源コードの上記プラグと上記電気機器の電源スイッチとの間に配設され、上記電源コード及び上記電気機器からの漏電を、変流器を用いた電流センサによって検出し、この検出に基づいて上記電源コードの電源を遮断する漏電感知電源遮断装置と、上記電源コードの１対の電源線の中間に設けられ、一端を上記変流器を通さずに上記一対の電源線側の一方の極と接続された感知線と、上記電気機器の上記感知線を上記電源線側で接続した極と、反対側の極の充電部との間に抵抗器と直列に設けられた常温正常時開路状態の温度センサと、を有し、上記温度センサは、一対の平行に配置された端子と、該一対の端子を絶縁支持する基体部と、該基体部内に上記一対の端子と対向配置されたバイメタルと、を備え、上記バイメタルは、常温時には上記一対の端子間が開放される方向に反り返り方向を設定され且つ上記基体部に設けられた金属製カバーに接触するよう配置され、所定の設定温度以上では上記反り返り方向を反転させて少なくとも１方の端部で上記一対の端子間を短絡させるように構成される。
【００２０】
次に、請求項２記載の安全装置は、商用電源のコンセントからプラグを介して取り出した電力を電気機器に供給するための電源コードの上記プラグと上記電気機器の電源スイッチとの間に配設され、上記電源コードの１対の電源線とは別に配設された感知線が接続される上記電気機器側の浸水時に上記感知線に電流が流れることを感知して電源を遮断する浸水感知電源遮断装置と、上記浸水感知電源遮断装置に接続された上記感知線と上記電気機器内の任意の極の充電部との間に抵抗器と直列に設けられた常温正常時開路状態の温度センサと、を有し、上記温度センサは、一対の平行に配置された端子と、該一対の端子を絶縁支持する基体部と、該基体部内に上記一対の端子と対向配置されたバイメタルと、を備え、上記バイメタルは、常温時には上記一対の端子間が開放される方向に反り返り方向を設定され且つ上記基体部に設けられた金属製カバーに接触するよう配置され、所定の設定温度以上では上記反り返り方向を反転させて少なくとも１方の端部で上記一対の端子間を短絡させるように構成される。
【００２１】
そして、上記金属性カバーは、例えば、請求項３記載のように、上記バイメタルが所定の設定温度以上で反り返り方向を反転させたとき、該バイメタルの両端部に於いてそれぞれ上記一対の端子間を短絡させるべく、該バイメタルの中央部を押圧して該バイメタルの反転スペースを制限する形状に構成される。
【００２２】
また、上記温度センサは、例えば請求項４記載のように、少な＜とも一方に被覆された熱可塑性樹脂により絶縁された１対の電線を撚り合わせ、互いに張力を作用させて、上記電源線と上記感知線間に取り付け、所定温度以上に過熱されたとき上記熱可塑性樹脂が軟化変形して上記１対の電線が接触して導通するよう構成しても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施の形態における安全装置を装備した電気機器の一例としてヘアドライヤの構成を模式的に示す図である。同図に示すように、ヘアドライヤ２５は、図７に示したヘアドライヤ１と同様の形状の、電源コード２６に接続する把持部２７と、この把持部２７の上からほぼ直角に横に突設されて把持部２７と一体に形成された送風部２８を備えている。
【００２６】
そして、把持部２７には、電源の投入・遮断を操作するスイッチノブ２９を備えた電源スイッチ３１が配設され、電源スイッチ３１は電源コード２６から内部に引き込まれた二本の電源線３２（３２−１、３２−２）の内の一方の電源線３２−１に直列に接続されている。
【００２７】
また、電源コード２６からは、上記二本の電源線３２と共に電源コード２６内に配設されている感知線３３が引き込まれており、この感知線３３と電源スイッチ３１に接続されていない電源線３２−２との間に、本発明の安全装置の一部を構成する第１のセンサ３４が接続されている。この第１のセンサ３４は、平常時開路型で異常を感知したとき閉路する構成のセンサであり、本例では電源スイッチ３１の背部に近接して配置される。
【００２８】
尚、本例ではこのように第１のセンサ３４を保持部２７内に配置しているが、これに限ることなく、この第１のセンサは電源コード２６内の適宜の位置、例えば把持部２７との接続部近傍や後述する電源プラグとの接続部近傍等に配置しても良い。
【００２９】
また、この第１のセンサ３４は、温度センサ、電流センサ、又はガスセンサ等で構成される。ガスセンサの場合は、例えば酸素、二酸化炭素、ＬＰガス、都市ガスに代表されるような燃焼性のガスに感度を有するガスセンサを用いることが好ましい。
【００３０】
また、他方の送風部２８には、中央から吹き出し口３５にわたって配設されているヒーターユニット３６の外部端子３７及び３８に、電源線３２−２及び電源スイッチ３１を通った電源線３２−１がそれぞれ接続されている。また、把持部２７から引き込まれて吹き出し口３５まで延在して引き回されている感知線３３と上記一方の外部端子３７との間に第２のセンサ３９が接続されて配置されている。
【００３１】
この第２のセンサ３９も、温度センサ、電流センサ、又はガスセンサ等で構成される。ガスセンサの場合は、例えば酸素、二酸化炭素、ＬＰガス、都市ガスに代表されるような燃焼性のガスに感度を有するガスセンサを用いることが好ましいことは第１のセンサの場合と同様である。この第２のセンサ３９は同図に示すように、送風装置の回転羽４１を回転駆動するモータ４２の裏面近傍に、つまり回転羽４１による送風の陰になる風に当たらない位置に配置される。
【００３２】
上記の外部端子３７及び３８は、ヒータユニット３６の内部端子４３及び４４並びに４５及び４６にそれぞれ連結されており、内部端子４３及び４５はモータ４２に給電するよう接続され、内部端子４４及び４６は発熱線４７の両端部に給電するように接続されている。発熱線４７はヒータユニット３６の大部分の領域を占めるように屈曲して配設され、ほぼ中央部に、平常時閉路型のサーモスタット４８が直列に接続されている。
【００３３】
このヘアドライヤ２５は、スイッチノブ２９の操作により電源スイッチ３１を介して電源が投入されると、モータ４２が回転羽４１を回転駆動して、空気取込口４９から取り込んだ外気を、発熱線４７で加熱しながら吹き出し口３５から噴出する。
【００３４】
図２は上記ヘアドライヤ２５に連結されている電源コード２６の終端に配設されているプラグに組み込まれた電源遮断器の構成例２例を模式的に示す図であり、同図(a) は浸水感知電源遮断装置の例を示し、同図(b) は漏電感知電源遮断装置の例を示している。
【００３５】
同図(a) に示す電源コード２６は、外側の可触部を絶縁性の被覆材料で被覆されており、内部には平行に配置された図１に示した２本の電源線３２−１及び３２−２の延長部と、これら電源線３２−１及び３２−２の中間に配置された感知線３３の延長部とを内装され、終端がプラグ５０の内部に配設された浸水感知電源遮断装置５１に接続されている。
【００３６】
この浸水感知電源遮断装置５１の内部の検知回路は、特には図示しないが、例えば半導体を使用したスイッチング素子（例えばサイリスタ）、ブリッジ回路、微細な構成のソレノイド、そして同図(a) に示すラッチ付き常時閉連動スイッチ５２ａ及び５２ｂを備えている。上記のサイリスタのゲートには感知線３３の終端が接続され、同図(a) に示すように、ラッチ付き常時閉連動スイッチ５２ａ及び５２ｂの一方の端子には電源線３２−１及び３２−２がそれぞれ接続され、他方の端子にはコンセント差し込み端子５３ａ及び５３ｂがそれぞれ接続されている。
【００３７】
この構成において、図１に示すヘアドライヤ２５が、例えば取り扱いの不備で浴槽内に落下すると、吹き出し口３５からの浸水により、浸水した水を介して先ず発熱線４７と感知線３３が短絡して、感知線３３に電流が流れる。感知線３３に電流が流れると、浸水感知電源遮断装置５１は、サイリスタをターンオンさせて回路が導通し、ブリッジ回路を介して流れる電流によりソレノイドが駆動され、ラッチを外して常時閉連動スイッチ５２ａ及び５２ｂを開放して電源線３２−１及び３２−２の電流を両極において瞬時に遮断する。この電流遮断は、ラッチを手動でリセットする以外は、自動では復元しない。
【００３８】
また、この全体構成において、図１に示した平常時開路型の第１のセンサ３４又は第２のセンサ３９は、異常を感知すると閉路する。いずれの場合も、その閉路によって、図１に示した電源線３２−２と感知線３３が短絡する。電源線３２−２と感知線３３が短絡すと、感知線３３に電流が流れ、浸水感知電源遮断装置５１に対し電気的に上述した浸水時と同じ状況が発生する。これにより、この場合も浸水漏電感知電源遮断装置５５が作動して瞬時に電源を遮断する。
【００３９】
また、同図(b) に示す漏電感知電源遮断装置５５は、センサコア５６、このセンサコア５６に巻着されたセンサコイル５７、このセンサコイル５７の出力に基づいて動作するスイッチ駆動部５８、異常時にはこのスイッチ駆動部５８により開放される常時閉連動スイッチ５９ａ及び５９ｂ、及び常時開スイッチ６１と抵抗６２からなるテスト回路とで構成される。
【００４０】
上記のセンサコア５６には、プラグ５０′の２個のコンセント差し込み端子６３ａ及び６３ｂに常時閉連動スイッチ５９ａ及び５９ｂを介してそれぞれ接続している電源線３２−１及び３２−２が挿通されている。検知線３３は、センサコア５６の外側を通り、抵抗６４及び常時閉連動スイッチの一方のスイッチ５９ｂを介して中性線（Ｎ）側のコンセント差し込み端子６３ｂに接続されている。
【００４１】
正常な状態では、センサコア５６に挿通されている電源線３２−１及び３２−２には常に同量で逆方向の電流が流れるから、誘起磁力は相殺されて、センサコア５６内に磁力線は発生しない。したがって、センサコイル５７に電流は発生しない。しかし、電源コード２６が経時疲労などによって内部の電源線３２−１又は３２−２や感知線３３が破断し、撚り線の一部が弾け出して、中間に配置されている感知線３３とこれに隣接する電源線３２−２が接触して短絡する。この短絡により電源線３２−２からの電圧は地絡側の電源線３２−１と感知線３３に分圧されて、電源線３２−２と３２−１間に電流差が生じる。その差の分だけの電流に感応してセンサコア５６内に磁力線が発生し、この磁力線に感応してセンサコイル５７に電流が発生する。この電流はスイッチ駆動部５８に検出される。スイッチ駆動部５８は、特には図示しないが、例えば増幅回路、ラッチ式ソレノイド等を備えており、センサコイル５７からの微弱電流は増幅回路によって感知される。すなわち増幅回路の出力はスイッチ駆動部５８内部の通電回路を閉じて電源電流をラッチ式ソレノイドに通電する。これによりラッチ式ソレノイドが作動し、常時閉連動スイッチ５９ａ、５９ｂを開放して電源を遮断する。
【００４２】
また、常時開スイッチ６１と抵抗６２からなるテスト回路は、電源コード２６の工場における組立完後了又は工場からの出荷前の時点において、コンセント差し込み端子６３ａ及び６３ｂを試験用電源回路に接続し、外部からの手作業で又は治具によって、常時開スイッチ６１を閉状態とすることによって、電源線３２−１のセンサコア５６よりも後位置部分と電源線３２−２のセンサコア５６よりも前位置部分とを人工的に短絡させて上述したと同様の作用で電源が遮断されるという漏電感知電源遮断装置５５が正しく作動することを確認するためのテスト回路である。
【００４３】
この場合も、この全体構成において、図１に示した平常時開路型の第１のセンサ３４又は第２のセンサ３９は、異常を感知すると閉路する。いずれの場合も、その閉路によって、図１に示した電源線３２−２と感知線３３が短絡する。電源線３２−２と感知線３３が短絡すと、感知線３３に電流が流れ、浸水感知電源遮断装置５１に対し電気的に上述した浸水時と同じ状況が発生する。これにより、この場合も浸水漏電感知電源遮断装置５５が作動して瞬時に電源を遮断する。
【００４４】
尚、上記の例では、浸水感知電源遮断装置５１又は漏電感知電源遮断装置５５を、いずれも電源コード終端のプラグの中に組み込むようにしているが、これに限ることなく、各部の配線さえ図２(a) 又は同図(b) に示すように接続されていれば、電源コードの中間でもよく、要は電源コードのプラグ（より具体的にはコンセント差し込み端子）と電気機器の電源スイッチとの間に配設されていればよい。
【００４５】
また、上記の第１のセンサ３４又は第２のセンサ３９は、前述したように、平常時回路型で異常を感知して閉路する型のセンサであればよく、組み込まれる電気機器の種類及びその電気機器の使用環境に応じて、温度センサ、電流センサ、ガスセンサ等の中から適宜のセンサを選択して組み付けるようにすればよい。
【００４６】
このように、この安全装置は、もとより米国などでは法的規制によって配設が義務付けられている電気機器にとって必須な構成の浸水感知電源遮断装置５１あるいは漏電感知電源遮断装置５５と、使用環境に応じたセンサとを組み合わせて取り付けることによって、浸水感知電源遮断装置５１あるいは漏電感知電源遮断装置５５の電流遮断機能を利用して、浸水や漏電の異常だけではなく、他の異常を感知して迅速かつ確実に電流を遮断することができる。
【００４７】
ここで、上記のセンサの中から、温度センサを取り上げて、その構成及び動作を説明する。
図３(a) は、温度センサの一例としての、バイメタルを用いた常温正常時開路状態のセンサの外観上面図であり、同図(b) はその背面図、同図(c) は側面図である。
【００４８】
図４(a) は、上記常温正常時開路状態のセンサの内部構成を示す平面図であり、同図(b) はその短手方向の断面図、同図(c) は長手方向の断面図、同図(d) はその動作状態図である。
図３(a) 〜(c) 及び図４(a) 〜(d) に示すように、この常温正常時開路状態のセンサ（以下、本例では単にセンサという）６５は、絶縁性樹脂等からなる基体部６６と、この基体部６６により絶縁支持される一対の端子６７及び６８と、基体部６６内に配置されたバイメタル６９と、このバイメタル６９を覆う金属製カバー７１とを備えている。
【００４９】
そして、上記の端子６７は基体部６６外に突設される外部端子６７−１と基体部６６内に配置される内部接点６７−２を備え、端子６８も同様に基体部６６外に突設される外部端子６８−１と基体部６６内に配置される内部接点６８−２を備えている。バイメタル６９は、中央に形成された孔６９−１を基体部６６の中央凸部６６−１に嵌合させることにより前後左右を位置決めされて基体部６６内に配置されている。そのバイメタル６９の位置決めされた中央部周囲に、保護カバー７１の中央凸面７１−１が当接しており、これにより、バイメタル６９は反りを反転したときの上下の変位範囲を規制されている。
【００５０】
保護カバー７１は両側中央部の突設部７１−２の先端が内側に折れ曲がった形状で基体部６６の底面に回り込んで配設されている。これにより、保護カバー７１は突設部７１−２で基体部６６を抱き込むようにして自らを位置固定し、上記中央凸面７１−１の押え（規制力）を確実にしている。
【００５１】
このバイメタル６９は、平常時（常温時）には、反り返り方向が、同図(d)，(e)に示すように、一対の端子６７及び端子６８（つまり端子６７の内部接点６７−２及び端子６８の内部接点６８−２、以下同様）と非接触となる方向になるように予め設定されている。このときバイメタル６９の長手方向の端部６９−２及び６９−２が保護カバー７１の裏面に当接する。
【００５２】
上記常温時のバイメタル６９と保護カバー７１との位置関係において、保護カバー７１を適宜の位置に設けることにより、バイメタル６９の反り返り形状とこの形状からの反転特性とに影響を及ぼさない範囲でバイメタル６９に適度の押圧を加えるように設定することができる。これにより、バイメタル６９の長手方向の端部６９−２及び６９−２と保護カバー７１裏面とが程よい力で圧接する。
【００５３】
保護カバー７１の材質は、金属やセラミック等の熱伝導性の良い材質であることが好ましい。保護カバー７１が熱伝導性の良い材質であると、上記のようにバイメタル６９と保護カバー７１とがバイメタル６９の長手方向両端部６９−２及び６９−２で程よく圧接しているので、周囲の温度が保護カバー７１を介してバイメタル６９へ良好に伝達され、これにより周囲温度の上昇に対してバイメタル６９の感熱応答性を高めることができる。
【００５４】
また、バイメタル６９が上記のように一対の端子６７及び６８と非接触となる方向に反り返ってセンサ６５が開状態のときは、外部からバイメタル６９に伝達される熱は保護カバー７１と接触している長手方向両端部６９−２からと、基体部６６と接触している中央部からだけであって、バイメタル６９に外部から伝わる熱の分布は常に中央に対して対称的であり、熱の大きな偏在が無く、これにより、熱応答性の安定した温度感応スイッチを形成することができる。
【００５５】
そして、センサ６５の周囲の温度が所定の温度以上となったとき、同図(d) に示すように、バイメタル６９は返り方向を反転させて、一対の端子６７及び６８それぞれに少なくとも１箇所で接触して、これら一対の端子６７及び６８間を短絡させる。
【００５６】
このようにバイメタル６９が一対の端子６７及び６８それぞれに接触するように反転したとき、同図(d) に示すように、この反転によって上に凸状となったバイメタル６９の中央部に、保護カバー７１の中央で下に凸状に形成された突設部７１−１が圧接して、バイメタル６９の反転変位空間を制限する押え部を形成する。
【００５７】
このように、バイメタル６９は、上に凸状に変形する中央部の変位空間を制限されることにより、この中央部を中心にして下に反転する反転変位による応力を最端部である長手方向両端部６９−２、６９−２に集中させることかでき、これにより、それら長手方向両端部６９−２、６９−２が、より強く端子６７及び６８に圧接して、端子６７及び６８との接触を確実にする。
【００５８】
従来の例えばサーモスタット内に配設されるバイメタルの接点と電気開路の端子接点とは、平常時閉路型が一般的であり、その場合、接触補強バネ板を介装して、閉状態のバイメタルと端子接点との接触圧を確保する構造が採用されるが、その接触補強バネ板で設定する接点の圧力は、通常１０ｇ程度である。
【００５９】
本例のセンサに用いられるバイメタルは、閉路時における電気開路の端子接点との接触に接触補強バネ板のような補強材を持たず、バイメタルだけの極めて簡単な構造であるが、反転したバイメタルの中央の変位を金属製カバー７１の中央凸部７１−１で規制することで、その反転時には上記の１０ｇを越える圧力を接点との接触部に瞬間的に発生させることができる。
【００６０】
したがって、本例のセンサのように、バイメタルによるスイッチの構成を常時開スイッチとし、異常時に閉じたとき電源遮断操作のための瞬間的な小さな電流を通すだけよいシステムに適用すれば、平常時に電気機器を作動させる大きな主電流を通すことはないので、上述した構成で、異常時の電源遮断装置の組み込み部品として充分に活用することができる。
【００６１】
図５は、温度センサとしての、バイメタルを用いた常温正常時開路状態のセンサの他の構成例を示す平面図である。同図に示す常温正常時開路状態のセンサ（以下、本例では単にセンサという）７２も、絶縁性樹脂等からなる基体部７３と、この基体部７３により絶縁支持される１対の端子７４及び７５と、基体部７３内に配置されたバイメタル７６とを備えている。
【００６２】
この場合も、バイメタル７６は、その中央に形成された孔７６−１が基体部７３の中央凸部７３−２に嵌合して前後左右を位置決めされ、その位置決めされた中央部を、保護カバー７７の中央凸面７７−１によって上下の変位範囲を規制されている。また、保護カバー７７は両側の下部中央の突設部７７−２が内側に折れ曲がった形状で基体部７３の底面に回り込んで配設されて、突設部７７−２で基体部７３を抱き込むようにして自らを位置固定し、上記中央凸面７７−１の押え（規制力）を確実にしている。
【００６３】
そして、端子７４及び７５は、それぞれ基体部７３内部で平行に配置された内部端子７４−１及び７５−１と、外部回路と接続するため外部端子７４−２及び７５−２を備えており、内部端子７４−１及び７５−１には、それぞれ、バイメタル７６の長手方向端部７６−２、７６−２に対向する位置に、複数（２個）の接点７４−３、７４−３及び７５−３、７５−３を備えている。尚、上記の平行に設けられる内部端子７４−１及び７５−１は、例えば裸のリード線を使用するようにしても良い。
【００６４】
このセンサ７２のバイメタル７６も、図４のセンサ６５の場合と同様に、常温時には、反り返り方向が、一対の端子７４及び７５（つまり端子７４の接点７４−３、７４−３と端子７５の接点７５−３、７５−３、以下同様）と非接触となる方向になるように予め設定されている。また、このときのバイメタル７６と保護カバー７７との位置関係も図４の場合と同様である。
【００６５】
このセンサ７２において、周囲の温度が所定の温度以上になってバイメタル７６が上記の反り返り方向を反転すると、バイメタル７６の一方の長手方向端部７６−２が、上記平行する端子７４−１と７５−１の一方の接点７４−３及び７５−３に圧接し、他方の長手方向端部７６−２が、同じく平行する端子７４−１と７５−１の他方の接点７４−３及び７５−３に圧接して、この平行する端子７４−１と７５−１を橋渡しするように短絡させる。
【００６６】
このように、このセンサ７２は、矩形のバイメタル７６の変位の最も大さい長手方向端部で、平行する端子間を２箇所で短絡させる。これにより、短絡が２箇所で並列に動作するため、バイメタル７６と端子７４及び７５との接触信頼性が向上する。
【００６７】
図６は、平常時開路型の温度センサの他の構成例を示す図である。同図に示す温度センサ８０は、熱可塑性樹脂の被覆材８１でそれぞれ被覆した二本の撚り合わせ線８２及び８３からなる。撚り合わせて張力を付けて、図１及び図２に示した一方の電源線３２−２と感知線３３の間に半田８４により接続する。必要によってはバネ等で電源線３２−２と感知線３３間の張力を補助するようにしても良い。また、被覆材８１は、二本の撚り合わせ線８２及び８３にそれぞれ被覆される必要はなく、少なくともいずれか一方の撚り合わせ線８２又は８３に被覆されているようにすればよい。
【００６８】
この温度センサ８０は、熱可塑性樹脂の被覆材８１が所定の異常温度で溶融して撚り合わせ線８２、８３同士が接触する。撚り合わせの仕方によっては複数箇所で接触するように設定できる。撚り合わせ線８２、８３同士が接触すると、電源線３２−２と感知線３３間が短絡する。この短絡によって、この場合も電流遮断装置が浸水感知電源遮断装置５１の場合であれば浸水感知電源遮断装置５１に対して浸水と同一の状態を現出させ、また、漏電感知電源遮断装置５５の場合であれば漏電感知電源遮断装置５５に対して漏電と同一の状態を現出させて、瞬時に電流を遮断する。
【００６９】
このように、既存の電流遮断装置を活用することにより、最小限の簡単で安価な構成の平常時開路型のセンサを組み合わせて、従来では対応できなかった或は構造上又は経済上で対応しにくかった安全性の確保の問題に対応できるようになり、安全性が向上する。
【００７０】
また、バイメタルが異常時に反転して接点と接触したときの接触状態をより良くするために、バイメタルの表面を鍍金するようにしてもより。また、バイメタルの早期の経時劣化を防止するために、バイメタルを酸化しにくい材料と貼り合わせて構成するようにしてもよい。
【００７１】
また、バイメタルを用いたセンサの構成では、変位範囲規制と平行二点間接触という２つの特徴的構造を採用することにより、平常時開路型で困難な課題となる接触信頼性を向上させたので、安定した感知動作が保証される安全装置を提供することができる。
【００７２】
尚、従来のドライヤーでは、サーモスタットや温度ヒューズのような安全素子を、本例の第２のセンサのように風に当たらない場所に配置すると、電流値でのジュール熱を冷却できず、特性変化が大きくなるため、そのような場所に配置することができなかった。しかし、このような場所はデットポイントになりやす＜異常時の温度上昇も大きい場合が多いから、そのような場所でも何の心配もなく設置できる本例の安全素子は、安全上極めて有効である。
【００７３】
また、センサの配設位置は、図１に示した第１のセンサ及び第２のセンサの配設位置に限ることなく、また、配設するセンサを２個と限ることなく、電気機器に対するユーザの安全性の要求に応じて複数種類のセンサをいくらでも追加して配設してよい。
【００７４】
また、従来使用されていた平常時通電型（閉路型）の安全素子では、配設する安全素子の数量を増加させることは、安全素子を通電路に直列に接続することになるため、各安全素子の特性や誤動作を予め考慮して配設する必要があり制限無く配設数を増加させることは出来ない。ところが、本例の安全素子としてのセンサは、平常時開路型のセンサであり電源線と感知線間に配設するので、電気機器に対するユーザの安全性の要求に応じて複数種類のセンサをいくらでも（理論上は制限無い）追加して配設することかできる。
【００７５】
例えば、電源コード内の電気機器の把持部との接続部近傍や電源プラグとの接続部近傍に温度センサを配設すると、経時疲労による電源線の短絡による異常過熱を検知して電源遮断が行われるので火災発生などの災害を確実に防止することができる。
【００７６】
また、電流センサ、ガスセンサなども、適宜の場所に追加して配設するようにしてもよい。そうすれば万能安全装置ができあがる。そのように複数のセンサを追加配置しても、追加したセンサが電気機器の性能に悪影響を及ぼす虞は全くない。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えば浸水や漏電の異常を感知して電流を遮断する既存の電流遮断装置と平常時開路型の簡単な構成のセンサとを組み合わせて用いるので、浸水や漏電以外の異常時においても容易かつ確実に電流を遮断する安価な安全装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における安全装置を装備した電気機器の一例としてヘアドライヤの構成を模式的に示す図である。
【図２】 (a),(b) はヘアドライヤに連結されている電源コード終端のプラグに組み込まれた電源遮断器の構成例２例を模式的に示す図である。
【図３】 (a) は安全装置に組み込まれる温度センサの一例としての平常時開路型サーモスタットの外観上面図、(b) はその背面図、(c) は側面図である。
【図４】 (a) は平常時開路型サーモスタットの内部構成を示す平面図、(b) はその短手方向の断面図、(c) は長手方向の断面図、(d) はその動作状態図である。
【図５】温度センサとしてのサーモスタットの他の構成例を示す平面図である。
【図６】平常時開路型の温度センサの他の構成例を示す図である。
【図７】従来の浸水に感知して電源を遮断すると共に異常な過熱を感知して電源を遮断するヘアドライヤの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ ヘアドライヤ
２ 電源コード
３ 把持部
４ 送風部
５ 電源スイッチ
６（６−１、６−２） 電源線
７ スイッチノブ
８ 浸水感知線
９ 吹き出し口
１０ ヒーターユニット
１１、１２ 外部端子
１３、１４、１５、１６ 内部端子
１７ 発熱線
１８ サーモスタット
２１ モータ
２２ 回転羽
２３ 空気取込口
２５ ヘアドライヤ
２６ 電源コード
２７ 把持部
２８ 送風部
２９ スイッチノブ
３１ 電源スイッチ
３２（３２−１、３２−２） 電源線
３３ 感知線
３４ 第１のセンサ
３５ 吹き出し口
３６ ヒーターユニット
３７、３８ 外部端子
３９ 第２のセンサ
４１ 回転羽
４２ モータ
４３、４４、４５、４６ 内部端子
４７ 発熱線
４８ サーモスタット
４９ 空気取込口
５０、５０′ プラグ
５１ 浸水感知電源遮断装置
５２ａ、５２ｂ 常時閉連動スイッチ
５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ コンセント差し込み端子
５５ 漏電感知電源遮断装置
５６ センサコア
５７ センサコイル
５８ スイッチ駆動部
５９ａ、５９ｂ 常時閉連動スイッチ
６１ 常時開スイッチ
６２ 試験回路抵抗
６４ 感知線接続抵抗
６５ センサ
６６ 基体部
６６−１ 中央凸部
６７ 端子
６７−１ 外部端子
６７−２ 内部接点
６８ 端子
６８−１ 外部端子
６８−２ 内部接点
６９ バイメタル
６９−１ 孔
７１ 金属製カバー
７１−１ 中央凸面
７１−２ 突設部
７２ センサ
７３ 基体部
７３−２ 中央凸部
７４ 端子
７４−１ 内部端子
７４−２ 外部端子
７４−３、７４−３ 接点
７５ 端子
７５−１ 内部端子
７５−２ 外部端子
７５−３、７５−３ 接点
７６ バイメタル
７６−１ 孔
７６−２ 長手方向端部
７７ 保護カバー
７７−１ 中央凸面
７７−２ 突設部
８０ 温度センサ
８１ 被覆材
８２、８３ 撚り合わせ線
８４ 半田
Claims (4)
- 商用電源のコンセントからプラグを介して取り出した電力を電気機器に供給するための電源コードの前記プラグと前記電気機器の電源スイッチとの間に配設され、前記電源コード及び前記電気機器からの漏電を、変流器を用いた電流センサによって検出し、この検出に基づいて前記電源コードの電源を遮断する漏電感知電源遮断装置と、
前記電源コードの１対の電源線の中間に設けられ、一端を前記変流器を通さずに前記一対の電源線側の一方の極と接続された感知線と、
前記電気機器の前記感知線を前記電源線側で接続した極と、反対側の極の充電部との間に抵抗器と直列に設けられた常温正常時開路状態の温度センサと、
を有し、
前記温度センサは、一対の平行に配置された端子と、該一対の端子を絶縁支持する基体部と、該基体部内に前記一対の端子と対向配置されたバイメタルと、を備え、
前記バイメタルは、常温時には前記一対の端子間が開放される方向に反り返り方向を設定され且つ前記基体部に設けられた金属製カバーに接触するよう配置され、所定の設定温度以上では前記反り返り方向を反転させて少なくとも１方の端部で前記一対の端子間を短絡させる、
ことを特徴とする安全装置。 - 商用電源のコンセントからプラグを介して取り出した電力を電気機器に供給するための電源コードの前記プラグと前記電気機器の電源スイッチとの間に配設され、前記電源コードの１対の電源線とは別に配設された感知線が接続される前記電気機器側の浸水時に前記感知線に電流が流れることを感知して電源を遮断する浸水感知電源遮断装置と、
前記浸水感知電源遮断装置に接続された前記感知線と前記電気機器内の任意の極の充電部との間に抵抗器と直列に設けられた常温正常時開路状態の温度センサと、
を有し、
前記温度センサは、一対の平行に配置された端子と、該一対の端子を絶縁支持する基体部と、該基体部内に前記一対の端子と対向配置されたバイメタルと、を備え、前記バイメタルは、常温時には前記一対の端子間が開放される方向に反り返り方向を設定され且つ前記基体部に設けられた金属製カバーに接触するよう配置され、所定の設定温度以上では前記反り返り方向を反転させて少なくとも１方の端部で前記一対の端子間を短絡させる、
ことを特徴とする安全装置。 - 前記金属性カバーは、前記バイメタルが所定の設定温度以上で反り返り方向を反転させたとき、該バイメタルの両端部に於いてそれぞれ前記一対の端子間を短絡させるべく、該バイメタルの中央部を押圧して該バイメタルの反転スペースを制限する形状に構成される、ことを特徴とする請求項１又は２記載の安全装置。
- 前記温度センサは、少な＜とも一方に被覆された熱可塑性樹脂により絶縁された１対の電線を撚り合わせ、互いに張力を作用させて、前記電源線と前記感知線間に取り付け、所定温度以上に過熱されたとき前記熱可塑性樹脂が軟化変形して前記１対の電線が接触して導通するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の安全装置。
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