JPH0286084A - 電気暖房器具 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は電気毛布、電器カーペット、フロアヒータ等
の電気暖房器具に係り、特にヒータ線とセンサ電極線と
を誘電体層を間に挟んで配置した複合ワイヤを授温体内
に配設してなる電気暖房器具に関する。

（従来の技術） 従来の電気毛布等の電気暖房器具においては、第６図に
示すように芯糸１に巻いたヒータ線２・の外側に感熱誘
電体層３を配し、この感熱誘電体層３の周囲にセンサ電
極線４を巻き、絶縁外波５を彼せた構造の複合ワイヤ６
を用い、これを第７図に示すように授温体７（例えば毛
布）内に配設している。感熱誘電体層３は、温度により
誘電率が大きく変化する材質からなる。

この感熱誘電体層３の温度による誘電率の変化によって
、複合ワイヤ６のヒータ線２とセンサ電極線４との間の
インピーダンスが変化する。従って、このインピーダン
スを検出して、そのインピーダンス検出回路の出力値と
基準値とを比較し、その比較結果に基づいてヒータ線２
への通電を制御することにより、暖房温度をほぼ一定に
保つことができる。

インピーダンス検出回路で検出されるインピーダンスは
、複合ワイヤ６の各部のヒータ線２とセンサ電極線４間
のインピーダンスを合成した値となる。ここで、従来で
は複合ワイヤ６が全体にわたって均一な構造であるため
、実使用状態での温度制御を適切に行なうことができな
いという問題があった。

電気毛布の実際の使用状態を考えると、ユーザが実際に
温度を感じるのは毛布のうち体が良く接する第７図のＡ
、Ｂ等の部分である。従って、これらＡ、Ｂの部分のイ
ンピーダンスのみが検出されればよいが、実際には体に
接しにくいＣ，Ｄ。

Ｅの部分のインピーダンスとの合成インピーダンスが検
出されてしまい、これが適切な温度制御を行なう上で問
題となる。例えばＣの部分がユーザの体と接していず、
また布団からはみ出ているために温度が低い場合は、Ａ
、Ｂの部分が適切な温度であったとしても、インピーダ
ンス検出結果からは毛布全体の温度が低いと判定される
結果、温度が必要以上に高くなる方向にヒータ線２への
通電が制御されてしまう。

また、センサ電極線４はヒータ線２と一体になっている
ので、センサ電極線４をＡ、Ｂ等の部分の必要な個所の
みに設けることは難しい。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、感熱誘電体層を間に挟んでヒータ線と
センサ電極線を配設した複合ワイヤを用い、複合ワイヤ
のインピーダンスを検出して温度制御を行なう従来の電
気毛布等の暖房器具では、暖房に大きく寄与する部分と
ほとんど寄与しない部分のインピーダンスが同時に検出
されてしまうため、暖房に大きく寄与する部分の温度を
ユーザの温度感覚に合せて適切に制御することができな
いという問題があった。

本発明は暖房に大きく寄与する部分の温度を適確に検知
し、ユーザの温度感覚に合った温度制御を行なうことが
できる電気暖房器具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） 本発明は上記目的を達成するため、誘電体層を間に挟ん
でヒータ線とセンサ電極線を配置した複合ワイヤにおけ
るセンサ電極線またはヒータ線の配線密度を複合ワイヤ
の長手方向で変化させたものである。

（作　用） このように複合ワイヤにおけるセンサ電極線またはヒー
タ線の配線密度を複合ワイヤの長手方向で変化させると
、例えば配線密度が高い部分を暖房への寄与率の高い領
域に配し、配線密度の低い部分を暖房への寄与率が小さ
い領域に配した構成にすることにより、暖房への寄与率
が高い領域において複合ワイヤのヒータ線・センサ電極
線間のインピーダンスが温度によって大きく変化する。

従って、インピーダンス検出回路の出力値と基準値とを
比較し、その比較結果に基づいてヒータ線への通電を制
御することにより、暖房に大きく寄与する部分が適切な
温度となるように制御される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る電気暖房器具における
複合線の構成を示したものである。同図に示すように、
芯糸１１に巻いたヒータ線１２の外側に温度によって誘
電率が変化する感熱誘電体層１３が配置され、この誘電
体層１３の周囲にセンサ電極線１４が巻かれている。こ
のセンサ電極線１４の外側に図示しない絶縁外波が設け
られて複合ワイヤ１６を構成している。

ここで、センサ電極線１４は複合ワイヤ、１６の長手方
向において配線密度の高い部分（以下、高密度部という
）１４ａと、配線密度の低い部分（以下、低密度部とい
う）１４ｂが選択的に配置されている。

第２図は第１図の複合ワイヤ１６を授温体１７（例えば
毛布）内に配設した状態を概略的１こ示したものであり
、センサ電極線１４の高密度部１４ａが暖房への寄与率
が高い領域、すなわちユ−ザの体によく接する個所に位
置し、また低密度部１４ｂが暖房への寄与率が低い領域
、すなわちユーザの体に接しにくい個所に位置するよう
に蛇行させて配設している。

第３図は複合ワイヤ１６に接続される温度制御回路の一
例であり、ヒータ線１２はサイリスタ２２を介して商用
電源２１に接続されている。センサ電極線１４の一端は
抵抗Ｒ，，Ｒ２を介して電源２１に接続されている。抵
抗Ｒ１，Ｒ２と演算増幅器２３とダイオードＤ１と抵抗
Ｒ，，Ｒ４及びコンデンサＣ１によって、インピーダン
ス検出回路２４が構成されている。抵抗Ｒ５ｒ　Ｒ６は
基準電圧Ｖｓを発生するための分圧抵抗であり、コンパ
レータ２５はこの基準電圧Ｖ、とインピーダンス検出回
路２４の出力電圧ＶＤとを比較する。

サイリスタトリガ回路２６はコンパレータ２５の出力に
よって起動され、サイリスタ２２をオン・オフさせる回
路である。

今、感熱誘電体１’Ｗ１３は温度が上がると誘電率が上
がるものとする。感熱誘電体層１３の誘電率が上がると
、複合ワイヤ１６のヒータ線１２の一端とセンサ電極線
１４との間の静電容量が増加するので、インピーダンス
が低下する。インピーダンスが低下すると、抵抗Ｒ１，
Ｒ２による分圧電圧Ｖ１が上昇する。この分圧電圧ｖ１
は演算増幅器２３の反転入力端子に印加され、演算増幅
器２３とダイオードＤ１．コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３
ｒ　Ｒ４により整流平滑され、直流電圧ＶＤに変換され
る。この直流電圧ＶＤｓつまりインピーダンス変換回路
２４の出力電圧は、Ｖｌが、演算増幅器２３で反転増幅
されるために、ｖｌが上昇すると下降する。このインピ
ーダンス検出回路２４の出力電圧ＶＤがコンパレータ２
５で基準電圧ｖｓと比較される。この比較の結果、ＶＤ
＜Ｖｓであればサイリスクトリガ回路２６はサイリスタ
２２をオフ状態にし、ヒータ線１２への通電を停止させ
る。

一方、温度が下降して基準電圧Ｖｓで定まる所定温度に
まで下がると、複合ワイヤ１６のヒータ線１２の一端と
センサ電極線１４との間の静電容量が減少してインピー
ダンスが上昇するので、インピーダンス変換回路２４の
出力電圧ＶＤが上昇し、ＶＤ≧ｖ８となってサイリスタ
トリガ回路２６はサイリスタ２２をオン状態にし、ヒー
タ線１２への通電を再開させる。

このようにインピーダンス検出回路２４の出力電圧ＶＤ
と基準電圧Ｖ８とを比較し、その比較結果に基づいてサ
イリスタトリガ回路２６を制御し、サイリスタ２２によ
りヒータ線１２への通電をオン・オフ制御することによ
り、暖房温度をほぼ一定に制御できる。

次に、センサ電極線１４に高密度部１４ａと低密度部１
４ｂを選択的に設けたことによる効果を説明する。ヒー
タ線１２と感熱誘電体層１３及びセンサ電極線１４はコ
ンデンサを形成している。

コンデンサの静電容量Ｃは、 ＣＩｗｋ・εＳ／ｄ （但し、ε：誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：電極間距離、
ｋ：定数） で与えられる。この場合はヒータ線１２とセンサ電極線
１４との対向面積が大きい程Ｓが大きくなるのでＣが大
きくなり、温度によるヒータ線１２とセンサ電極線１４
間のインピーダンス変化分は大きくなる。

ここで、センサ電極線１４の高密度部１４ａでは単位面
積当りのヒータ線１２との対向面積が大きくなるので、
温度によるインピーダンスの変化分も大きくなり、逆に
低密度部１４ｂでは対向面積が小さく、温度によるイン
ピーダンスの変化分も小さい。従って、第２図に示した
ように高密度部１４ａを暖房への寄与率の高い領域に配
し、低密度部１４ｂを暖房への寄与率の低い領域に配し
た構成とすれば、インピーダンス検出回路２４で検出さ
れるインピーダンスは、高密度部１３ａが配された暖房
への寄与率の高い領域の温度変化によって大きく変化し
、低密度部１４ｂが配された暖房への寄与率の低い領域
の温度変化によってはほとんど変化しないので、暖房へ
の寄与率の高い領域が基準電圧ｖｓで定まる所定温度に
なるように、ユーザの温度感覚に合った適切な温度制御
が行なわれる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば実施例では電気毛布について説明したが、電気カ
ーペット、フロアヒータ等にも適用することが可能であ
り、電気カーペットの場合は第４図に示すように授温体
１７　（カーペット）の中央部に感熱誘電体部１３ａを
配置し、周辺部に非感熱誘電体部１３ｂを配置すればよ
い。

また、実施例ではヒータ線１２を誘電体層１３の内側に
配置し、センサ電極線１４を外側に配置したが、第５図
に示すようにセンサ電極線１４を誘電体層１３の内側に
配置し、ヒータ線１２を外側に配置してもよい。また、
同図に示すようにヒータ線１２に高密度部１２ａと低密
度部１２ｂを選択的に設けてもよい。

また、感熱誘電体層１３が抵抗分の大きい材質の場合は
、以上の説明とは逆にセンサ電極線１４またはヒータ線
１２の低密度部を暖房への寄与率の高い領域に配し、高
密度部を暖房への寄与率が低い領域に配してもよい。

さらに、誘電体層１３として、例えば１００℃〜２００
℃程度の温度で溶融する材質のものを用い、暖房器具が
加熱状態になったとき誘電体層１３を介してヒータ線１
２とセンサ電極線１４とが短絡して大電流が流れること
を利用し、ヒユーズを溶断させる等の安全回路を付加す
ることも有効である。

［発明の効果］ 本発明によれば、誘電体層を間に挟んでヒータ線とセン
サ電極線を配置した複合ワイヤにおけるセンサ電極線ま
たはヒータ線の配線密度を複合ワイヤの長手方向で変化
させたので、この配線密度の違いに基づいて、複合ワイ
ヤのヒータ線・センサ電極線間の温度によるインピーダ
ンス変化の大きい部分を暖房への寄与率の高い領域に配
し、温度によるインピーダンス変化の小さい部分を暖房
への寄与率が小さい領域に配した構成にすることにより
、暖房に大きく寄与する部分が適切な温度となるように
制御でき、実使用状態でのユーザの温度感覚に合った快
適な温度制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電気暖房器具に使用す
る複合ワイヤの構造を示す図、第２図は同実施例におけ
る授温体中での複合ワイヤの配設状態を示す図、第３図
は同実施例における温度制御回路の構成を示す図、第４
図は本発明の他の実施例における授温体中での複合ワイ
ヤの配設状態を示す図、第５図は本発明の他の実施例に
おける複合ワイヤの構造を示す図、第６図は従来の電気
暖房器で使用される複合ワイヤの構成を示す図、第７図
は従来の電気暖房器具における授温体中での複合ワイヤ
の配役状態を示す図である。 １１・・・芯糸、１２・・・ヒータ線、１２ａ・・・ヒ
ータ線の高密度部、１２ｂ・・・ヒータ線の低密度部、
１３・・・誘電体層、１４・・・センサ電極線、１４ａ
・・・センサ電極線の高密度部、１４ｂ・・・センサ電
極線の低密度部、１５・・・絶縁外波、１６・・・複合
ワイヤ、１７・・・授温体、２２・・・サイリスタ、２
４・・・インピータンス検出回路、２５・・・コンパレ
ータ、２６・・・サイリスタトリガ回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 ２図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 授温体と、この授温体内に配設され、温度によって誘電
   率が変化する感熱誘電体層を間に挟んでヒータ線とセン
   サ電極線を配置してなる複合ワイヤと、この複合ワイヤ
   における前記ヒータ線と前記センサ電極線との間のイン
   ピーダンスを検出するインピーダンス検出回路と、この
   インピーダンス検出回路の出力値と基準値とを比較する
   比較回路と、この比較回路の比較結果に応じて前記ヒー
   タ線への通電を制御する手段とを備えた電気暖房器具に
   おいて、前記センサ電極線またはヒータ線の配線密度を
   前記複合ワイヤの長手方向で変化させたことを特徴とす
   る電気暖房器具。