JPH0230084A - ヒータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ発明の目的ｊ （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＠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を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１ｆｉ［ＰＷは加熱装置ＨＳ　−ｒ
のヒータＨＴを介して電流制御用のサイリスタ５ＣＲＩ
に接続されている。この加熱装ｆｉｆｆＨ８Ｔ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Ｔ　Ｒ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ビ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Ｐ
ＷからヒータＨニー感熱誘電１１ＴＲ−抵抗Ｒ１−抵抗
Ｒ２を介して電流が流れ、ヒータＨ］−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１１Ｔ
Ｒ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１０１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１０３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が回
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５ＣＲ１
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１
０３からの比較結果に関する信号とサイリスタ５ＣＲ１
のアノード−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５ＣＲ１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−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５
ＣＲ１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５ＣＲ１の７ノ一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５Ｃ
Ｒ１の順方向のプレー、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５ＣＲＩ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５ＣＲ２を導通させ
ることにより、抵抗Ｒ３へ電流を供給し、この抵抗Ｒ３
の発熱によって温度ヒユーズＦを切断する。

また何らかの原因で負荷の温度、すなわち加熱袋ｆｉｔ
　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７工−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１！ｌｌｌＴＲ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とが電気的に接触
する。このようにヒータＨＴとセンサ電極１１ｓＲとが
接触すると、抵抗Ｒ１に大電流が流れて抵抗Ｒ１の発熱
によって温度ヒユーズ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５ＣＲ１とが故障した場合を想定する。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ると、ヒータ
線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１１ｓＲ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５ＣＲＩの内部抵抗が零である
ことがらヒータ線ＨＴを流れる過大電流は抵抗Ｒ１へ流
れることなく、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
ヒユーズ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クブレークダウ
ン検出回路１０９がサイリスタ５ＣＲ１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５ＣＲ２を導通さ
せることができず、抵抗Ｒ３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ユーズＦが切断されな
いことがらヒータ線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流される
電流によって発熱する発熱体と、この発熱体に流れる電
流を制御する電流制御手段と、前記発熱体に所定値を越
えて電流が流れたときに、この発熱体の発生する熱によ
って溶融する溶融体と、この溶融体を介して、当該発熱
体の近傍に配設される検出体と、前記溶融体の溶融によ
って、前記発熱体と検出体とが接触したときに発熱体を
流れるべきＩ！Ｉｉ流が前記検出体に流れることによっ
て作動する安全＠置と、前記制御手段と発熱体との間に
接続され、前記発熱体と検出体との接触位置に拘わらず
、前記発熱体に流れるべき電流を前記検出体に流す抵抗
体とを有して構成した。

（作用） 本発明は発熱体を流れる電流を電流制御手段によって制
御すると共に発熱体と検出体との間に溶融体を介在させ
ており、何らかの原因で発熱体に所定値を越える電流が
流れた場合には、この発熱体の発生する熱によって前記
溶融体が溶融して、発熱体と検出体とを電気的に接触さ
せて、発°熱体を流れるべき電流を検出体に流し、さら
にこの検出体を流れる電流によって安全装置を作動させ
るようにしている。また発熱体と電流制御手段との間に
抵抗体を設けており、想定される種々の障害が重畳して
、電流制御手段の内部抵抗が零となるような場合であっ
ても抵抗体が電流を制限して確実に検出部へ電流を流す
ことにより安全装置を作動させるようにしている。

（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は温度ヒユーズＦを介してサイリスタ５Ｃ
Ｒ２のカソードへ接続されている。このサイリスタ５Ｃ
Ｒ２には抵抗Ｒ３が直列に接続されている。抵抗Ｒ３は
温度ヒユーズ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
温度ヒユーズＦが切断される。

サイリスタＳ　ＣＲ，２のカソードはサイリスタ５ＣＲ
１のカソード及び抵抗Ｒ２に接続されている。

サイリスタ５ＣＲ１の７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）ＩＴ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
熱体エリヤ６と地点ａからｂまでの抵抗体エリヤ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
ヤ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。また発熱体エリヤ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Ｔ
ＲＩ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Ｉ
Ｓ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は温度が上界す
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“りて発熱体エリヤ６内に存在するヒータ線Ｈ王は発
熱体を形成すると共に、抵抗体エリヤ８内に存在するヒ
ータ線すなわち地点ａから地点すまでのヒータ線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
ら地点すまでのヒータ線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′Ｒ
層ＴＲ１が所定温度以上に達するとこの感熱誘電層ＴＲ
Ｉ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ＳＲとを電気的に接触させると共に、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内のヒーダ線ＨＴすなわち抵抗ＲＸの抵抗体と抵抗Ｒ
１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蔵しており、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５ＣＲ１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５ＣＲ１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５ＣＲＩの７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５ＣＲ１のアノード−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５ＣＲ１の順方向におけるブレ
ークタウンを検出するための検出回路と、サイリスタ５
ＣＲＩの逆方向におけるブレークダウンを検出するだめ
の検出回路とを備えており、これらの入力した信号に基
づいてサイリスタ５ＣＲ１のブレークダウンを検出する
。例えばサイリスタ５ＣＲ１のアノード−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−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はサイリスクブレークダ
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
５ＣＲ１がブレークダウンした場合にはトリガ信号を出
力する。

サイリスタ５ＣＲ２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５ＣＲ２が導通すると抵抗Ｒ３に電流を供
給する。

また抵抗Ｒ１は温度ヒユーズ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
ヒユーズ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５ＣＲ１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５ＣＲ２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ユー
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５ＣＲ１がブレークダウンし、例えば順方向
及び逆方向の双方向について短絡したと同様な状態、す
なわち順方向及び逆方向の双方向において内部抵抗が零
になって過大電流がヒータ線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５ＣＲ１のブレークダウンを検出す
ることができず、ヒータ線ＨＴへの電源供給が継続し、
ヒータＩＩＨＴの近傍の温度が上昇し続ける。感熱誘電
層ＴＲＩの温度が所定の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６内のヒータｌ
１ｌＨＴ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から地点すまでの抵抗体エリ
ヤ８内に存在するヒータ線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すなわら抵
抗値ＲＸを有する抵抗体と抵抗Ｒ１とに分流して流れる
。この抵抗Ｒ１を流れる電流によって抵抗Ｒ１が発熱し
、温度ヒユーズ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源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から地点すまでの抵抗体エリ
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を発熱体エリヤ６内においてだけ設
けており、抵抗体エリヤ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Ｈｒとセンサ電極線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Ｈ
Ｔとこのヒータ線ＨＴの周囲に設けた絶縁外被体Ｉｓと
で構成したことを特徴とする。この場合絶縁外被体！Ｓ
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ヤ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。すなわらヒンサワ
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１ 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２５ｉ！ｌ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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流される電流によって発熱する発熱体と、 この発熱体に流れる電流を制御する電流制御手段と、 前記発熱体に所定値を越えて電流が流れたときに、この
   発熱体の発生する熱によつて溶融する溶融体と、 この溶融体を介して、当該発熱体の近傍に配設される検
   出体と、 前記溶融体の溶融によって、前記発熱体と検出体とが接
   触したときに発熱体を流れるべき電流が前記検出体に流
   れることによって作動する安全装置と、 前記制御手段と発熱体との間に接続され、前記発熱体と
   検出体との接触位置に拘わらず、前記発熱体に流れるべ
   き電流を前記検出体に流す抵抗体を有することを特徴と
   するヒータ装置。