(57)【要約】【課題】温熱治療としての安定した温度が得られると共に、煙が出ず、臭いがなく、さらに使いやすく安全な温熱治療器を提供する。【解決手段】温熱治療用の熱板３を有し、この熱板３を熱源よりの電力供給により加熱する。その熱板３は、金属板３Ａの外側に治療面となるセラミック板３Ｂを設けてなる。金属板３Ａに対し電力用のパワートランジスタＱ７を接触させ、そのパワートランジスタＱ７に電流を流すことにより発生する熱を、前記金属板３Ａを介してセラミック板３Ｂに伝達する。熱板３の温度を検出する温度センサーとしてサーミスタＴＨ１を組み込み、このサーミスタＴＨ１からの信号に基づき所定の温度で前記パワートランジスタＱ７がオン・オフ動作をし、前記熱板３をほぼ一定の温度を維持させる。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの一端部に熱板を有し、この熱板を熱源にて加熱して温熱治療に用いる温熱治療器において、
前記熱源が半導体であり、
前記ケーシング内に前記半導体を前記熱板に接触するように設け、その半導体に電流を流すことにより半導体が発生する熱を前記熱板に伝達する構成としたことを特徴とする温熱治療器。
【請求項２】
前記熱板は、前記半導体が接触する金属板の外側にセラミック板が設けられてなり、このセラミック板が治療面を構成する請求項１記載の温熱治療器。
【請求項３】
前記ケーシング内に、前記熱板の温度を検知する温度センサとしてのサーミスタを前記熱板に接触するように組み込み、
このサーミスタにより前記半導体が所定の温度でオン・オフ動作をするように制御し、前記熱板をほぼ一定の温度を維持させる請求項１又は２記載の温熱治療器。
【請求項４】
前記電源は、前記ケーシング内に収納される充電池あるいは乾電池である請求項１〜３のいずれかに記載の温熱治療器。
【請求項５】
前記電源は、交流変圧器を備えるものである請求項１〜３のいずれかに記載の温熱治療器。
【請求項６】
前記電源は、車載の充電池である請求項１〜３のいずれかに記載の温熱治療器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温熱治療器に関するもので、特に熱板を加熱することによる温熱治療（灸、温圧、マッサージなど）に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温熱治療は、もぐさ、線香などの火を用いたものや、電気式のもの（ニクロム線やフィルムヒーターなどで加熱するもの）を用い、熱を発生させて温熱治療の熱源としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような火を用いた温熱灸は、煙や臭いが発生するという課題がある。また、電気式の場合には、電力供給のためのコードが必要であり、ニクロム線やフィルムヒーターなどからの発火に対する注意、感電に対する安全性の確保などが必要となる。さらに、ニクロム線やフィルムヒーターなどを制御する回路や部品も必要とし、その温度も安定したものはなかなか得られていない。
【０００４】
ところで、電力増幅回路や安定化電源回路などには、大出力を得るために用いる電力用のトランジスタであるパワートランジスタが用いられ、そのようなパワートランジスタには、パワートランジスタにより発生した熱を外部に放散させるために放熱板が取り付けられている。また、パワートランジスタも、電気ヒーター（導体ヒーター、半導体ヒーターにかかわらず）と同様に、電力が消費されれば全て熱になる安定したものであることも知られている。
【０００５】
そこで、発明者は、パワートランジスタのような電力用の半導体は発生する熱量が大きくしかも安定しているので、そのような半導体を温熱治療の熱源として利用できることに着想し、本発明を開発するに至ったものである。
【０００６】
この発明は、煙や臭いが発生せず、温熱治療としての安定した温度が得られ、使いやすく安全な温熱治療器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ケーシングの一端部に熱板を有し、この熱板を熱源にて加熱して温熱治療に用いる温熱治療器において、前記熱源が半導体であり、前記ケーシング内に前記半導体を前記熱板に接触するように設け、その半導体に電流を流すことにより半導体が発生する熱を前記熱板に伝達する構成とされる。
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、温熱治療器の温熱治療の治療ポイントとしての熱板を加熱するために、ニクロム線やフィルムヒーターから発生する熱ではなく、半導体から発生する熱を利用し、さらに半導体自体でその熱を制御させることにより非常に精度の高い温度コントロールを可能としているものである。ここで、そのような半導体としては、電力用のパワートランジスタのような電力用の半導体で発生する熱量が大きく出力が比較的安定しており、温熱治療の熱源として利用できるものが採用されるのはいうまでもない。
【０００９】
請求項１の発明によれば、半導体が熱板に接触しているので、半導体が発する熱が、熱伝導により温熱治療用の熱板に導かれ、その熱によって熱板が加熱される。このように、半導体が発する熱によって熱板が加熱されるように構成することで、その熱板を温熱治療の治療ポイントとして有効に利用することが可能となる。また、熱源として、半導体（例えば、パワートランジスタ）を用いているので、低い電圧で作動させ、熱を発生させることができる。
【００１０】
請求項２に記載のように、前記熱板は、前記半導体が接触する金属板の外側にセラミック板が設けられてなり、このセラミック板が治療面を構成することが望ましい。
【００１１】
請求項２の発明によれば、治療面（治療ポイント）にセラミック板が用いられるので、金属板からの熱伝導が緩和され、火傷などの防止ができる。
【００１２】
請求項３記載のように、前記ケーシング内に、前記熱板の温度を検出する温度センサとしてのサーミスタを前記熱板に接触するように組み込み、このサーミスタにより前記半導体が所定の温度でオン・オフ動作をするように制御し、前記熱板をほぼ一定の温度を維持させる構成とすることが望ましい。ここで、前記サーミスタは、温度が上がると抵抗が減少するＮＴＣサーミスタであってもよいし、温度が上がると抵抗が増加するＰＴＣサーミスタであってもよい。
【００１３】
請求項３の発明によれば、温度変化によって電気抵抗値が大きく変化するサーミスタを、熱板の温度を検出する温度センサとして利用することで、熱源となる半導体がそれ自体でスイッチング動作をして、その半導体による発熱をコントロールすることができるようになる。このように半導体の発熱がコントロールされることで、熱板の温度が一定に保たれ、安定した温度により有効な温熱治療が行える。
【００１４】
前述したように、熱板加熱のための熱源として半導体を用い、ニクロム線やフィルムヒーターなどを用いる場合よりも低い電圧で作動させることができるようにしているので、請求項４に記載のように、電源として充電池あるいは乾電池を用いることができ、充電池あるいは乾電池による作動を実現できる。
【００１５】
これにより、温熱治療の治療ポイントである熱板が必要な温度になるまで加熱するために、外部電源を利用する必要がなくなるので、コードレス化を実現することができる。また、火を用いる必要がないことから、無煙化、無臭化を実現することができる。
【００１６】
また、電源としては、請求項４に記載のように充電池や乾電池を利用することで、コードレス化、無煙化、無臭化が図れるが、本発明の温熱治療器の電源としては、それに制限されず、請求項５に記載のように、交流変圧器を備えるものや、請求項６に記載のように、自動車に搭載されている車載の充電池を用いることも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態である温熱治療器を示す平面図、図２は同右側面図、図３は前記温熱治療器の縦断面図、図４は前記温熱治療器の電池収納部の横断面図、図５は前記温熱治療器の電子回路を示す回路図である。
【００１９】
図１〜図４に示すように、温熱治療器１は、例えば合成樹脂製のケーシング２の一端部に、熱板３を有するもので、この熱板３を、略一定温度（温熱治療に必要な温度）を維持するように加熱して温熱治療に用いるものである。また、熱板３は、金属板３Ａと、その金属板３Ａの外側に設けられるセラミック板３Ｂとにより構成される。そして、セラミック板３Ｂが、外側面が温熱治療の治療面（治療ポイント）となる。なお、セラミック板３Ｂに代えて、大理石や天然石材も使用することができる。
【００２０】
前記ケーシング２は、後述するように充電池ＢＡＴ１〜５が収納される大径部２Ａに、把持部として機能する小径部２Ｂが連設されてなる。そして、前記大径部２Ａの一端部（小径部２Ｂが連設されていない側の端部）に温熱治療のための前記熱板３（金属板３Ａ、セラミック板３Ｂ）が設けられている。
【００２１】
前記熱板３の熱源としては、電力用の半導体としてのパワートランジスタＱ７を用い、通電により電流が流れることでパワートランジスタＱ７自体が大きく発熱するという性質を利用している。すなわち、パワートランジスタＱ７を、前記金属板３Ａの内側面３ａに熱伝導可能なるように接触させ、そのパワートランジスタＱ７に電流を流すことによりパワートランジスタＱ７自体が発生する熱を前記金属板３Ａを介してセラミック板３Ｂに熱伝導により伝達し、治療面となるセラミック板３Ｂを速やかに加熱するように構成されている。
【００２２】
また、パワートランジスタＱ７は電流が流れることで発熱するが、前記熱板３（金属板３Ａ）の温度を検知する接触形温度センサとして機能するサーミスタＴＨ１を前記金属板３Ａに接触させて組み込むことにより、パワートランジスタＱ７が所定の温度でオン／オフして、電流が流れたり流れなくなったりして、前記熱板３の温度がほぼ一定に保たれるようになっている。
【００２３】
これにより、金属板３Ａの温度制御のために、特別の部品などを用いなくとも、サーミスタＴＨ１計測による比例制御により容易に安定した温度を得ることができるようになる。
【００２４】
前記大径部２Ａの内部には、５つの充電池ＢＡＴ１〜５（例えば、ニッケル水素蓄電池）あるいは乾電池が周方向において定角度間隔で収納されている。また、大径部２Ａの内部には、熱板３（金属板３Ａ）を接触により加熱する前記パワートランジスタＱ７が内蔵されている。一方、小径部１Ｂには、充電コネクタ１１、電源スイッチ１２（図５のＳＷ１）および動作表示ＬＥＤ１３（図５のＬＥＤ１）が外側部に設けられ、内部に充電制御回路１５が内蔵されている。
【００２５】
この温熱治療器１は、温熱治療のための局部温熱器（例えば、ビワ温圧灸等）として使用することができ、充電池ＢＡＴ１〜５（あるいは乾電池）を電源として用いることができるので、コードレスでの使用が可能となり、局所治療を自由に行うことができる。なお、本例の場合には、前記充電池ＢＡＴ１〜５への充電は、例えば充電専用ＡＣアダプターを用いることができ、ＡＣ１００Ｖ入力で１時間程度で充電される。
【００２６】
前記温熱治療器１の動作を制御する電子制御回路は、図５に示す通りである。
【００２７】
前記熱板３は、パワートランジスタＱ７の損失発熱を積極的に利用して加熱される。すなわち、パワートランジスタＱ７を、超小型で高効率の発熱体として用いている。
【００２８】
つまり、導体であるか半導体であるかにかかわらず、それらの内部で消費された電力はすべて熱になる。そのため、半導体にスイッチング動作させる場合には、半導体の負担を軽くして効率よく動作させるためにできるだけ半導体内での電力消費を低く抑えるように回路設計を行うのが一般的である。本発明では、逆に、ドライブ電力を調節して、できるだけ半導体内で電力を消費させることで発熱させ、その発熱を熱板３の加熱に利用している。
【００２９】
この場合、パワートランジスタＱ７を使用し、それのコレクターエミッタ間の電圧を一定に保ちながらそれらの間を流れる電流の量を多くすることを考えると、６Ｖの電源で２Ａの電流を通電すると、１２Ｗの発熱が得られる。このとき、パワートランジスタＱ７を抵抗値に換算すると、３Ωとなる。パワートランジスタＱ７に、電流量２Ａの電流が流れる定電流回路として製作すると、これを実現することができる。
【００３０】
定電流回路とするには、電流を検出して制御することが必要である。この電流の検出は、抵抗Ｒ１６（０．３３Ω）により行う。このとき、電源電圧６Ｖの場合に２Ａの電流が流れるとすれば、パワートランジスタＱ７で５．３４Ｖ，抵抗Ｒ１６でＯ．６６Ｖの分担となる。これにより、金属板３Ａでは１０．６８Ｗの発熱が、抵抗Ｒ１６では１．３２Ｗの発熱がそれぞれ生ずる。
【００３１】
続いて、前記温熱治療器１の温度制御について説明する。
【００３２】
まず、電源スイッチ１２を入れると、サーミスタＴＨ１および、３つの抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４によるブリッジ回路により現在の温度（ｔ）と設定温度（Ｔ）の温度差がオープンループのアンプＩＣ２により比較される。現在の温度（ｔ）が設定温度（Ｔ）より高いとき（Ｔ＞ｔのとき）にはパワートランジスタＱ７に電流は流れず、設定温度（Ｔ）が現在の温度（ｔ）より高いとき（ｔ〉Ｔのとき）にはアンプＩＣ２に高電圧が出力されてトランジスタＱ６によりドライブされてパワートランジスタＱ７に電流が流れる。この電流の電流値を、前述したように２Ａの電流に制限する。パワートランジスタＱ７は、最大１０Ｗ強の発熱により、熱板３が加熱され、設定温度になるまで昇温する。
【００３３】
現在の温度（ｔ）と設定温度（Ｔ）との温度差がかなり大きく設定温度（Ｔ）が現在の温度（ｔ）よりもかなり高いとき（ｔ＞＞Ｔのとき）には、アンプＩＣ２には最大電圧が出力される。このため、ドライブ段のトランジスタＱ６によりパワートランジスタＱ７に最大設定電流が流れることになり、熱板３は最高速度で昇温し、設定温度（Ｔ）となる。
【００３４】
設定温度（Ｔ）になると、熱板３に関連づけられそれの温度を検出する温度センサとして機能するサーミスタＴＨ１の抵抗が減少するので、パワートランジスタＱ７を流れる電流は徐々に減少する。それから、現在の温度（ｔ）と設定温度（Ｔ）とが等しくなるか現在の温度（ｔ）が設定温度（Ｔ）より高くなると（Ｔ≦ｔ）、パワートランジスタＱ７に流れる電流が”０”になり、熱板３の昇温が停止される。
【００３５】
このように、熱板３の温度が設定温度より下がれば電流が増加し、設定温度より上がれば電流を減ずるという動作が繰り返し行われる。これにより、熱板３を通じて外部に奪われた熱量がパワートランジスタＱ７の発熱によって補われ、熱板３の温度を一定温度に保つように温度制御が行われることになる。
【００３６】
前記パワートランジスタＱ７は、一般に発熱を有効に処理するために熱伝導性に優れる形状で放熱板に伝達する構造であるため、この放熱板を熱板３（金属板３Ａ）の内側面３ａに接触させることで、応答性のよい発熱体として動作することになる。
【００３７】
前記温熱治療器１の電源部としては、５本の充電池ＢＡＴ１〜５（ニッケル水素蓄電池）が用いられ、コードレスで治療ができるように構成されている。そして、充電制御回路１５が内蔵されているので、付属ＡＣアダプター（図示せず）により急速充電を行うことができる。
【００３８】
この充電制御回路１５は、充電終了検知として−△Ｖ検知を行っている。充電しながらの使用もできるが、このときは、−△Ｖが検知できないために充電時間を計測し、９０分で終了し、トリクル充電に切り替わるようになっている。従って過充電による電池の劣化などを最小限に制御するように構成されている。
【００３９】
ところで、前記熱板３を金属板のみで構成することも可能であるが、前記実施の形態においては、金属板３ａの外側にセラミック板３Ｂを設け、その外側面を治療面として用いているので、金属板３Ａからの熱伝導を緩和することができる。これにより、金属板３Ａの熱を直接皮膚に伝えないため、温熱を緩衝することができ、火傷などを防止する上で有利である。
【００４０】
また、前記実施の形態においては、電源として充電池あるいは乾電池を用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、電源として交流変圧器を備えるものや、自動車に搭載されている車載の充電池を用いることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００４２】
請求項１の発明は、熱源として半導体から発生する熱を利用し、さらに半導体自体でその熱を制御させることにより非常に精度の高い温度コントロールが可能となるようにしたので、温熱治療としての安定した温度が得られると共に、煙や臭いがなく、使いやすく安全な温熱治療器を実現できる。
【００４３】
請求項２に記載のように、前記熱板を、金属板の外側にセラミック板を設けて形成すれば、このセラミック板を治療面として用いることで、金属板からの熱伝導を緩和し、火傷などを防止することができる。
【００４４】
請求項３の発明は、温度変化によって電気抵抗値が大きく変化するサーミスタを利用し、半導体がそれ自体でその発熱をコントロールするようにしているので、熱板の温度を一定に保ち、安定した温度により有効な温熱治療を行うことを実現できる。
【００４５】
請求項４の発明は、電源として充電池あるいは乾電池を用いているので、熱板を必要な温度まで加熱するために外部電源を利用する必要がなくなり、無煙化、無臭化の実現に加えて、コードレス化も可能となる。コードレスで使用できるため、使いやすく感電などの心配がなく、使いやすく安全な温熱治療器を実現できる。
【００４６】
また、請求項５の発明は、電源として交流変圧器を備えるものを用い、請求項６の発明は、電源として自動車に搭載されている車載の充電池を用いるので、請求項４と同様な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である温熱治療器を示す平面図である。
【図２】同左側面図である。
【図３】前記温熱治療器の縦断面図である。
【図４】前記温熱治療器の電池収納部の横断面図である。
【図５】前記温熱治療器の電子回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　温熱治療器
２　　ケーシング
３　　熱板
３Ａ　金属板
３Ｂ　セラミック板
１１　　充電コネクタ
１２　　電源スイッチ
１３　　動作表示ＬＥＤ
１５　　充電制御回路
ＢＡＴ１〜５　　充電池
Ｑ７　　パワートランジスタ（半導体）
ＴＨ１　　サーミスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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