(57)【要約】  【課題】世界保健機関（ＷＨＯ）により、超低周波磁界は小児白血病に関する疫学研究結果に基づき、人に対して発がん性の可能性があると分類された。この推奨基準では使用者の受ける磁界を０．３μＴ未満とする必要がある。機器の構成上1本の線を長く張り比較的電流を多く流す必要のある電気暖房機器においてはこれ以上の磁界となる恐れが多い。【解決手段】発熱素子を筒状としその中に導電線を配する。または、配線した発熱素子と平行に導電線を配し、おおよそ同一の交流電流を逆向きに流すためにこれらを直列に接続する。その結果、発熱素子と導電線から発生する磁界をお互いに打ち消すことにより使用者の受ける磁界を０．３μＴ未満とする。  【選択図】図１
2005069603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源による電気暖房機器において、発熱素子を筒状に構成し、
当該発熱素子の内部に導電線を配し、
当該発熱素子と導電線を直列に接続し各々の他方の端に交流電圧を印加するよう構成したことを特徴とする電気暖房機器。
【請求項２】
交流電源による電気暖房機器において、発熱素子を筒状に構成し、
当該発熱素子の内部に発熱素子を配し、
筒状発熱素子とその内部の発熱素子とを直列に接続し各々の他方の端に交流電圧を印加するよう構成したことを特徴とする電気暖房機器。
【請求項３】
交流電源による電気暖房機器において、
少なくとも発熱素子と筒状の絶縁体と導電線を有し、
筒状の絶縁体の外側に発熱素子を配し、筒状の絶縁体の内側に導電線を配し、
発熱素子と導電線を直列に接続し各々の他方の端に交流電圧を印加するよう構成したことを特徴とする電熱暖房機器。
【請求項４】
交流電源による電気暖房機器において、
発熱素子と導電線を直列に接続し各々の他方の端に交流電圧を印加した場合に、
当該電気暖房機器の使用者が最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．３μT未満となる程度に
近接して発熱素子と導電線とを配したことを特徴とする電気暖房機器。
【請求項５】
交流電源による電気暖房機器において、
２つの発熱素子を直列に接続し各々の他方の端に交流電圧を印加した場合に、
当該電気暖房機器の使用者が最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．３μT未満となる程度に近接して２つの発熱素子を配したことを特徴とする電気暖房機器。
【請求項６】
交流電源による電気暖房機器において、
当該電気暖房機器の使用者が
最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．３μT未満となる程度に
近接して発熱素子と導電線とを配し、
発熱素子と導電線とが相互に磁界を打ち消しあう電流を流す構成とした
ことを特徴とする電気暖房機器。
【請求項７】
交流電源による電気暖房機器において、当該電気暖房機器の使用者が
最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．３μT未満となる程度に
近接して２つの発熱素子を配し、
２つの発熱素子が相互に磁界を打ち消しあう電流を流す構成としたことを
特徴とする電気暖房機器。
【請求項８】
請求項１から請求項３の構成に、送風機を加え強制的に空気を発熱素子と導電素子の間に、または発熱素子間に送り込む構成としたことを特徴とする電気暖房機器。
【請求項９】
交流電源による電気暖房器において、
発熱線の内側に導電線を配置し、発熱線の外側に温度変化によってインピーダンスが変化する温度検出部を設け、その外側に温度検出線を配したことを特徴とする電気暖房器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源を使用した電気暖房機器に関し、特に低周波磁界を外部に発生することを抑制した装置の提供を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
交流電源を使用した電気暖房機器は、赤外線を使用した電気ストーブ、電気こたつ、電気毛布、電気カーペット等が公知であり、煙を出さないので清潔であり取り扱いが簡単であるので広く一般家庭に普及している。
【０００３】
しかし、これらの機器から発生する低周波磁界が人の健康に及ぼす影響については知られていなかった。ところが、１９７９年ワーストハイマーとリーパーは小児白血病と家までの配電線指標との関連を報告した。それ以来この重大な結果を追跡するため、多くの研究が実施された。１９９６年米国国立科学アカデミーによるこれらの報告をまとめて分析した結果、電力線近くの住民では、小児白血病のリスクが上昇することが判明した。
【０００４】
１９９６年に世界保健機関（WHO）は、電磁界の暴露に伴う健康問題に取り組むために、国際電磁界（EMF）プロジェクトを立ち上げた。国際電磁界プロジェクトは現在も、超低周波電磁界暴露の研究結果の再評価とリスク評価を行っている。
【０００５】
WHOのがん研究の専門機関である国際がん研究機関（IARC）は、WHOの健康リスク評価プロセスの第一段階として２００１年6月に超低周波電磁界について、人へのがんを引き起こすかどうかという証拠の強さに基づいて分類した。その結果、人、動物及び実験的な証拠に重み付けして評価する標準的なIARCの分類基準を用いて評価したところ、超低周波磁界は、小児白血病に関する疫学研究結果に基づき、人に対して発がん性がある可能性があると分類された。WHO資料NO.２６３によると、疫学研究に関するプール分析の結果、平均磁界暴露が０．3から0.4μT(テスラ)を超える住民では、それ以下の暴露下にある住民に対して子供の白血病の発生が2倍になるかもしれないことを示唆していると記載されている。なお、多くのデータベースにもかかわらず、小児白血病の発生増を説明し得るものが磁界暴露なのかあるいは他の何らかの因子なのかについて、いくつかの不確実性が残っているとも記されている。
【０００６】
超低周波磁界の発生源は、電力送電線とか変電設備とする文献が多いが、平均磁界暴露が０．３μT以上とした場合は、一般に家庭内で使用される身近な機器からも発生する可能性がある。すなわち、電気磁気学のアンペールの周回積分の法則によれば１．５Aの５０HZないし６０HZの交流電流を無限長の単線に流せば1mはなれたところで磁気遮蔽がなければ発生する磁界である。特に機器の構成上1本の線を長く張り、比較的電流を多く流す必要がある電気暖房機器では使用者の身体の近くで平均磁界暴露が０．３μＴ以上となる可能性がある。現在実用化されているものでこのおそれのあるものには、電気ストーブ、赤外線電気ストーブ、遠赤外線電気ストーブ、電気毛布、電気カーペット等がある。
【０００７】
上記のWHOの報告では小児白血病の原因と断定されたわけではないが、小児白血病は悲惨な病気であり、可能性のある原因は取り去ることが望ましい。電気暖房機器でこれらの問題点について指摘し、改善策を提案した公知例については、出願人が知る範囲ではなく、特許文献についても見当たらない。その他の例えば快適性を追求した特許出願例は見受けられる。
【特許文献１】特開２００３−１７３８６１
【特許文献２】特開平９−３１８０７２
【特許文献３】特開平８−７８１４３
【非特許文献１】電気学会「電気工学ハンドブック  第６版」  ６３ページ、１９４４〜１９４５ページ
【非特許文献２】大木義路著「電気磁気学演習」産業図書  ９８〜１０３ページ
【非特許文献３】世界保健機関（WHO）  資料NO.２６３  電磁界と公衆衛生  超低周波とがん
【非特許文献４】世界保健機関（WHO）  資料NO.２０５  電磁界と公衆衛生  超低周波（ELF）
【０００８】
なお、超低周波磁界とは周波数が１HZ以上300HZ以下の磁界をいう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、電気暖房機器は機器の構造上発熱するための長い単線を必要とし、かつ流す電流が大きいために０．３μＴ以上の超低周波磁界を外部に発生する。また、これらの機器は人に近接して使用されるため人が0.3μT以上の超低周波磁界に曝され、その結果特に胎児または小児では小児白血病に罹る可能性があることである。これらの機器でも、磁気遮蔽をすれ外部に発生する磁界を抑制することは理論的には可能であるが、機器が重くなりコストも増加する欠点が予想され実用にならないおそれがある。また、交流を直流に整流して使用する案もあるが、全波整流した場合でも電源周波数の２倍の脈流が発生し、やはり超低周波磁界が発生する。問題ない程度に整流するためには大きなリアクトル、コンデンサ等を使用しなければならずコスト高となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電気暖房機器では、発熱素子を筒状としその中に発熱に耐える導電線を配して、発熱素子と導電線を直列に接続し、その両端に交流電圧を印加することで、同一の電流が反対方向に流れ、お互いの磁界を有効に打ち消すことにより実現することができる。
【００１１】
本発明の別な解決法は、配線した発熱素子と平行に導電線を配し、おおよそ同一の交流電流を逆向きに流すためにこれらを直列に接続する。その結果、発熱素子と導電線から発生する磁界をお互いに打ち消すことができる。配線した発熱素子と平行に導電線間の距離は、電気暖房機器の使用者の身体部分で０．３μT未満であればよいので、流す電流とお互いの位置関係から決まる。直列に接続する代わりにコンデンサまたはリアクトルにより流す交流電流の位相を調節してお互いに打ち消すこともできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、比較的コストの安い簡易な方法で、電気暖房機器の使用者の身体部分で変動する磁界が０．３μT未満となる。その結果、小児白血病に罹るリスクが減少し、安心して清潔な暖房機器を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の交流電源による電気暖房機器においては、発熱素子を筒状に構成し、当該発熱素子の内部に導電線を配し、当該発熱素子と導電線を各々に同じ電流が逆に流れるように直列に接続するように構成する。筒状の発熱素子は筒状の断面内を均一に電流が流れるように肉厚を均一とすることが望ましい。この場合発熱素子と導電線の間に必要な場合は絶縁体を挿入する。このように構成することにより同じ電流が発熱素子と導電線を逆に流れるために発生する磁界はアンペールの周回積分の法則によりお互いに打ち消しあう。従って発熱素子の外部に出る磁界はほとんどなくなり電気暖房機器を使用する人に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００１４】
この実施の形態の変形として、発熱素子を筒状に構成し、当該発熱素子の内部に発熱素子を配し、筒状発熱素子とその内部の発熱素子とを各々に同じ電流が逆に流れるように直列に接続することによっても同様の効果を得ることができる。この場合も発熱素子と導電線の間に必要な場合は絶縁体を挿入する。
【００１５】
本発明の別の実施の形態として、交流電源による電気暖房機器において、少なくとも発熱素子と筒状の絶縁体と導電線を有し、筒状の絶縁体の外側に発熱素子を配し、筒状の絶縁体の内側に導電線を配して発熱素子と導電線を各々に同じ電流が逆に流れるように直列に接続する電熱暖房機である。電気ストーブ等では筒状の絶縁体を磁器などの高温に耐える材料と発熱素子としてＪＩＳＣ２５２０のＮｉ-Ｃｒ合金１種線を用い筒状の磁器に巻きつけ、導電線としては高温に耐える鉄線など使用して実現可能である。電気毛布などでは筒状の絶縁体を曲げることのできる耐熱性の有るプラスチックとし、導電線をＣｕ−Ｃｒ合金の耐熱性のものとすることができる。又筒状の絶縁体を石英で発熱素子を電気ヒータ線として、筒状の絶縁体に電気ヒータ線を螺旋状に封入することにより遠赤外線電気ストーブとして構成することもできる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、交流電源による電気暖房機器において、当該電気暖房機器の使用者が最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．３μT未満となる程度に近接して発熱素子と導電線とを配し、発熱素子と導電線を各々に同じ電流が逆に流れるように直列に接続することにより実現可能である。２本の無限長の平行導線に交流が逆に流れる場合、電流の実行値をＩ（Ａ）、２つの線の間隔を２ｄ（ｍ）、２本の線からｒ１（ｍ）、ｒ２（ｍ）はなれた位置での磁界Ｂは次のようになる。
【００１７】
【数１】
2005069603.tif 000003
【００１８】
又、２本の線の丁度中間の線よりｙ（ｍ）はなれた位置での磁界Ｂｙは２本の線によりできる平面上で最大となる。その値Ｂｙｍは次の式で表される。
【００１９】
【数２】
2005069603.tif 000004
【００２０】
電気ストーブの例では、人が３０ｃｍ離れた距離で使用して、電流Ｉが８Ａの場合に、磁界が０．２μＴ以下（０．３μＴ未満とするための設計上の余裕をとって）になるためには、２つの線を１．１ｃｍ以下に配置すればよい。また、電気毛布の例では、人が３ｃｍ離れた距離で使用して、電流が１Ａの場合は２つの線を０．９ｍｍに近接することにより実現することができる。この場合は、０．９ｍｍと非常に近接している必要があるので、電気毛布において使用されているサーミスタによる温度検出部とその検出線を発熱線の外側に配置することが望ましい。別の解決法としては当該電気暖房機器の使用者が最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．２μT以下となる程度に近接して２つの発熱素子を配し、２つの発熱素子を各々に同じ電流が逆に流れるように直列に接続すること事によっても実現することができる。又直列に接続する代わりにコンデンサ等位相をずらした電流を２つの線に流すことによっても実現することができる。なお、上記の計算例は無限長平行線に流れる電流と仮定して計算しているので実際はこの値よりも大きくとも使用者の人体部分での超低周波磁界強度が０．２μT以下とすることができる。さらに金属カバー等で若干の磁気遮蔽効果がある場合もおおきめに取れるので、現実には当該電気暖房機器の使用者が最も近くで使用する位置で超低周波磁界強度が０．３μT未満となる程度に近接して発熱素子と導電線とを配すればよい。
【００２１】
本発明は交流電源による電気暖房機器において、筒状に配した発熱素子と導電線との間に空間を設けて空気が流れるように構成し、導電線が過熱するのを防止するとともに温まった空気を循環させることにより効率のよい暖房ができる。更に強制的に送風機で空気を筒状に配した発熱素子と導電線と間の空間に送り込むことにより実施可能である。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明による電気ストーブの実施例のブロック図である。図１において１は発熱素子でありあり、例えばＮｉーＣｒ合金２種の材料により図のように筒状に作られている。２は導電線であり高温中で使用されるので融点の高い鋼鉄線を使用している。３は接続線であり発熱素子１と導電線２を直列に接続する。接続線３は高温で使用されるため導電線と同様に高温に耐える線が使われている。発熱素子１と導電線２は空気により電気的に絶縁される位置に枠体７により構成されている。発熱素子１の別の端子は配線４により電気ストーブの制御器５に接続される。導電線２の別の端子も配線４‘により制御器５に接続され、制御器５は５０ＨＺまたは６０ＨＺの交流電源６に接続される。発熱素子１と導電線２は安全のため網目状の金属製のカバー８により被われている。
【００２３】
以上のように構成した電気ストーブにおいて制御器５に含まれるスイッチを投入することにより、発熱素子１に電流が流れて発熱することにより暖房される。発熱素子１は接続線３により導電線２に直列に接続されているのでほとんど同一の大きさと位相の電流が逆方向に流れる。ここで導電線２は発熱素子１の筒状の内部に配置されているので、発熱素子１の外側ではアンペアの周回積分の法則による磁界は同一の電流が逆方向に流れるのでほとんど発生しない。従って使用者の身体には０．３μＴ以上の超低周波磁界は発生しないように構成することができる。
【００２４】
図２は本発明の別の実施例のブロック図である。図２においては発熱素子１に代わって石英管１１に電熱ヒータ線１２を封入したものである。電熱ヒータは螺旋状に石英管のなかに封入されている。電熱ヒータ線１２により石英管が加熱され、石英管より遠赤外線が放出され赤外線電気ストーブとなる。他の部分は上記に説明したのと同じ構成である。この実施例においても電熱ヒータ線の螺旋の内部に導電線２はあるので、上記の実施の形態で説明したように、人が３０ｃｍ離れた距離で使用して、電流Ｉが８Ａの場合に、磁界が０．２μＴ以下になるためには、螺旋の半径を１．１ｃｍ以下とすればよい。
【００２５】
図３は上記の実施例に送風機９を追加したものである。送風機９は通常の銅線１０により制御器５に接続されている。制御器５からの指令(例えば発熱素子１に通電してから一定の時間後に)起動して空気を発熱素子１の筒状の内部に送り込み導電線２を冷却して過熱を防止するとともに温まった空気を電気ストーブの外部に効率的に放熱することができる。
【００２６】
上記において導電線２・接続線３は発熱素子を用いた線にても本発明の目的とする超低周波磁界の発生を同様に抑えることができる。
【実施例２】
【００２７】
図４は、本発明の他の実施例のブロック図である。上記の図１の実施例のように理想的ではないが、実質的に超低周波磁界の発生が抑えられ製作し易い利点がある。図４の例では発熱素子は電熱ヒータ線で実現されている。図４において１３・１３`は電熱ヒータ線であり同一の長さと抵抗値を有し、接続線３により直列に接続され、これらは石英管１４に封入されている。２本の電熱ヒータ線は平行に配置されているがその間の距離２ｄは実施の形態のところで説明した数式により求められた距離以下に配置されている。すなわち、人が３０ｃｍ離れた距離で使用して、電流Ｉが８Ａの場合に、磁界が０．２μＴ以下になるように、２本の電熱ヒータ線は１．１ｃｍ以下に配置されている。その他は図１における構成と同様である。
【００２８】
電熱ヒータ線１３・１３‘により石英管１４は加熱されて赤外線を発生し周囲にいる人を直接暖房する。超低周波磁界は電熱ヒータ線１３に流れる電流と電熱ヒータ線１３`に流れる電流とが大きさと位相が同じで磁界を打ち消す方向に流れる。したがってＷＴＯ基準の０．３μＴ未満に抑制することができる。
【００２９】
なお、電熱ヒータ線１３と電熱ヒータ線  １３`の代わりに一方に導電線を用いることによっても超低周波磁界の発生を抑える点では同様な効果を得ることができる。また、接続線を電熱ヒータ線１３と同じ材質の線とし石英管１４の中で接続しても同様の効果が得られる。
【００３０】
以上の実施例は電気ストーブについて説明したが、これらの手法は電気コタツについても適用することが可能である。
【実施例３】
【００３１】
図５は、本発明の電気毛布についての実施例のブロック図であり、図６は本発明の電気毛布の磁界抑制チュービングヒータ線について更に詳細に実施例を説明したブロック図である。図５において、２０は磁界抑制チュービングヒータ線であり、ヒータユニット生地４０の内部で蛇行配線されている。磁界抑制チュービングヒータ線２０は、図６に示すように、導電線２１と導電線２１を被覆した絶縁被覆２２、筒状発熱線２３、温度変化によってインピーダンスが変化する温度検出部２４、温度検出線２５、絶縁外皮２６によって構成される。又、お互いの構成も図６に示すような関係で作られている。導電線２１は細い耐熱性の銅線をもちいて屈曲性を持たせるためにより線とし、筒状発熱線２３も細引きのＮｉ−Ｃｒ線を網目状に構成することにより屈曲性を持たせることができる。このような構成において、磁界抑制チュービングヒータ線２０は反電源側の端部で接続線３１により導電線２１と筒状発熱線２３が直列に接続されている。磁界抑制チュービングヒータ線２０の電源側端部では導電線２１は温度制御器３２を介して商用電源６の一方の端子に接続され、筒状発熱線２３は温度制御器３２を介して１００Ｖ５０ＨＺ又は６０ＨＺの商用電源６のもう一方の端子に接続される。温度検出線２５は温度制御器３２に別に接続され、温度検出部２４のインピーダンスを温度制御器３２は検出する。その検出結果に基づき筒状発熱線２３に流す電流を制御して電気毛布の温度を調節する。
【００３２】
このように構成することによって、実施の形態のところで説明したように、電気毛布の場合は人が接触して使用する場合が多いが人体にとって問題がないとされる０．３μＴ未満とすることができる。すなわち、筒状発熱線２３内部に導電線２１があり、筒状発熱線２３に流れる電流と導電線２１に流れる電流は大きさ位相が同じで、流れる方向が逆であるので、筒状発熱線２３の外部に発生する磁界はお互いに打ち消される。
【００３３】
図７は、磁界抑制チュービングヒータ線２０の別の実施例を説明するブロック図である。筒状発熱線に代えて絶縁被覆２２に発熱線２７を螺旋状に巻きつけることにより実現する。この場合、電気毛布の１つの例では磁界が０．２μＴ以下（０．３μＴ未満とするための設計上の余裕をとって）になるためには、人が３ｃｍ離れた距離で使用して、電流が１Ａの場合は導電線２１と発熱線２３との間を０．９ｍｍ以下にすることにより実現することができる。本実施例では、導電線２１と発熱線２３の間隔を少なくする必要があるのでの、内側に導電線２１を配置し、発熱線２３の外側に温度変化によってインピーダンスが変化する温度検出部２４を設け、その外側に温度検出線２５を配することにより解決している。
【００３４】
この明細書でいう「電気暖房機器」は、最も広い意味で使用されており、上記説明の電気ストーブ、電気毛布のみならず遠赤外線電気ストーブ・赤外線ストーブ・電気コタツ・電気カーペット等も含む。更に本発明の技術を使用したもので人の暖房に部分的に用いられる装置で電気を使用したものも含まれる。例えば、電気便座・空調設備等も含まれる。本発明は、その精神および必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。例えば、直列に接続することに替えて並列に接続し一方の線のコンデンサ等を用いて位相をずらし丁度打ち消すような電流を流すことによっても実現することができる。また２つの線により打ち消すのに替えて偶数の線により打ち消すことも可能である。さらに、導電線と記載したところはこれと同様な導電板または導電棒としても実現できる。したがって、本明細書に記載した実施例は例示的なものであり限定的なものではない。発明の範囲は特許請求の範囲によって示されており、それらの請求の範囲の中に含まれるすべての変形例は本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
電気を用いた暖房機器において、発生する超低周波磁界をお互いに打ち消す構成とすることにより比較的コストの安い簡易な方法で、電気暖房機器の使用者の身体部分で変動する磁界が世界保健機関推奨基準の０．３μT未満とすることができる。その結果小児白血病の発生の原因の少ない機器を提供することができる。よって、本発明は電気機械製造販売業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による電気ストーブの実施例のブロック図である。(実施例１)
【図２】本発明の別の実施例のブロック図である。発熱素子１に代わって石英管１１に電熱ヒータ線１２を封入したものである。(実施例１)
【図３】上記の実施例に送風機９を追加したものである。(実施例１)
【図４】本発明の他の実施例のブロック図である。(実施例２)
【図５】本発明の電気毛布についての実施例のブロック図である。(実施例３)
【図６】本発明の電気毛布の磁界抑制チュービングヒータ線について更に詳細に実施例を説明したブロック図である。(実施例３)
【図７】磁界抑制チュービングヒータ線２０の別の実施例を説明するブロック図である。(実施例３)
【符号の説明】
【００３７】
１    発熱素子
２    導電線
３    接続線
４    配線
５    制御器
６    交流電源
７    枠体
８    カバー
９    送風機
１０  銅線
１１  石英管
１２  電熱ヒータ線
１３  電熱ヒータ線
１４  石英管
２０  磁界抑制チュービングヒータ線
２１  導電線
２２  絶縁被覆
２３  筒状発熱線
２４  温度検出部
２５  温度検出線
２６  絶縁外皮
２７  発熱線
３１  接続線
３２  温度制御器
４０  ヒータユニット生地
【図１】
2005069603.tif 000005
【図３】
2005069603.tif 000006
【図４】
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【図２】
2005069603.tif 000008
【図５】
2005069603.tif 000009
【図６】
2005069603.tif 000010
【図７】
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