(57)【要約】【課題】発熱体の第１電熱線と第２電熱線とに互いに逆方向の電流を流して発熱体から発生する電磁波を抑制することができ、且つ、第１電熱線及び第２電熱線のいずれかが半断線状態になった場合の安全を確保することができる電気採暖具を提供する。【解決手段】第１電熱線１と第２電熱線２とが直列接続しており、第１電熱線１と第２電熱線２とに互いに逆方向の電流が流れる電気採暖具であって、入力端子Ｔ１−入力端子Ｔ３間の電圧と入力端子Ｔ２−入力端子Ｔ３間の電圧との比較結果に基づいて第１電熱線１及び第２電熱線２のいずれかが半断線状態になったことを検知する異常検出回路９と、異常検出回路９が第１電熱線１及び第２電熱線２のいずれかが半断線状態になったことを検知したときに第１電熱線１及び第２電熱線２の直列接続体への通電を遮断する遮断器１０とを備える電気採暖具。【選択図】図５
2009162454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電熱線と第２電熱線を有する発熱体を備え、前記第１電熱線の発熱素線の一端と前記第２電熱線の発熱素線の一端とが接続ノードで接続され、前記第１電熱線と前記第２電熱線とが直列接続しており、前記第１電熱線と前記第２電熱線とに互いに逆方向の電流が流れる電気採暖具において、
前記接続ノードと前記第１電熱線の発熱素線の他端との間の電圧と、前記接続ノードと前記第２電熱線の発熱素線の他端との間の電圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電熱線及び前記第２電熱線のいずれかが半断線状態になったことを検知する異常検出回路と、
前記異常検出回路が前記第１電熱線及び前記第２電熱線のいずれかが半断線状態になったことを検知したときに前記第１電熱線及び前記第２電熱線の直列接続体への通電を遮断する遮断器とを備えることを特徴とする電気採暖具。
【請求項２】
前記第１電熱線の発熱素線の他端と前記異常検出回路との間及び前記第２電熱線の発熱素線の他端と前記異常検出回路との間の少なくとも一方に半固定抵抗を設ける請求項１に記載の電気採暖具。
【請求項３】
前記第１電熱線の発熱素線と前記第２電熱線の発熱素線との仕様・構成が同一である請求項１又は請求項２に記載の電気採暖具。
【請求項４】
前記第１電熱線及び前記第２電熱線がそれぞれ発熱素線を覆うための絶縁被覆を有し、前記第１電熱線の絶縁被覆と前記第２電熱線の絶縁被覆とが互いに屈曲性能を異なる絶縁材料である請求項１〜３のいずれかに記載の電気採暖具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気採暖具（例えば、電気カーペットや電気毛布など）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気採暖具として、ここでは、電気カーペットを例に挙げて説明する。従来の電気カーペットの概略構成例を図７に示す。図７に示す従来の電気カーペットは、第１電熱線１、第２電熱線２、及び検知線３を有する発熱体４と、制御回路５と、リレー接点６と、ヒューズ（温度ヒューズ又は電流ヒューズ）７とを備えている。
【０００３】
発熱体４の検知線３は、周辺温度に応じて抵抗値が変化する抵抗線からなり、両端に電圧が印加されると、発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２の発熱を温度検知して、温度検知信号を出力する。制御回路５は、商用交流電源８から出力される電圧を用いて動作し、発熱体４の検知線３から出力される温度検知信号に応じてリレー接点６をＯＮ／ＯＦＦ制御し、発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２と商用交流電源８との通電をＯＮ／ＯＦＦすることで、電気カーペット本体の温度を制御している。また、ヒューズ７は、回路異常等により過熱又は過電流が発生した場合に、商用交流電源８と制御回路５並びに発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２との通電を遮断する安全装置である。
【０００４】
また、図７に示す従来の電気カーペットでは、第１電熱線１と第２電熱線２とを平行に這わせ、さらに、第１電熱線１と第２電熱線２とを直列接続して、第１電熱線１と第２電熱線２とに互いに逆方向の電流を流している。これにより、第１電熱線１からの電磁波と第２電熱線２からの電磁波とが互いに打ち消し合うので、発熱体４から発生する電磁波を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４４４５７号公報
【特許文献２】特開平４−２３６０２０号公報
【特許文献３】特開２００５−１８３０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、第１電熱線１及び第２電熱線２はそれぞれ、柔軟性を持たせるととともに対屈曲性を持たせるため、図４に示すように、φ０．１ｍｍ程度の細線(例えばφ０．１ｍｍ〜φ０．１５ｍｍの銅線)を複数本（例えば、２〜６本。図４においては３本の場合を図示している。）縒り合わせてなる発熱素線１６を芯線１７の外周にスパイラルに巻き付け、その周りに絶縁被膜１８を設けた構造にしている。なお、図４（ｂ）は発熱素線１６を図４（ａ）の矢印Ｄの方向からみたときの断面拡大図である。
【０００７】
しかしながら、上述のように第１電熱線１及び第２電熱線２を柔軟性及び対屈曲性に優れた構造にしても、長期使用或いは外部加圧等で、いずれは発熱素線１６を構成している細線が断線する。全ての細線が断線し発熱素線１６が完全に断線すれば、その時点で商用交流電源８と発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２との通電が遮断するため、安全上問題はない。一方、例えば発熱素線１６が３本の細線で構成されておりその３本の細線構成のうち２本が断線していて１本が非断線である状態のような、一部の細線が断線している状態（半断線状態）であって、断線部分において局所的に高温或いはショートスパーク発生等予測のつかない異常が起きているにもかかわらず、この異常がヒューズ７を作動させる過熱又は過電流には至らないため、商用交流電源８と制御回路５並びに発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２との通電が遮断されないおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記の状況に鑑み、発熱体の第１電熱線と第２電熱線とに互いに逆方向の電流を流して発熱体から発生する電磁波を抑制することができ、且つ、第１電熱線及び第２電熱線のいずれかが半断線状態になった場合の安全を確保することができる電気採暖具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る電気採暖具は、第１電熱線と第２電熱線を有する発熱体を備え、前記第１電熱線の発熱素線の一端と前記第２電熱線の発熱素線の一端とが接続ノードで接続され、前記第１電熱線と前記第２電熱線とが直列接続しており、前記第１電熱線と前記第２電熱線とに互いに逆方向の電流が流れる電気採暖具であって、前記接続ノードと前記第１電熱線の発熱素線の他端との間の電圧と、前記接続ノードと前記第２電熱線の発熱素線の他端との間の電圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記第１電熱線及び前記第２電熱線のいずれかが半断線状態になったことを検知する異常検出回路と、前記異常検出回路が前記第１電熱線及び前記第２電熱線のいずれかが半断線状態になったことを検知したときに前記第１電熱線及び前記第２電熱線の直列接続体への通電を遮断する遮断器とを備える構成としている。
【００１０】
このような構成によると、発熱体の第１電熱線と第２電熱線とに互いに逆方向の電流が流れるので、発熱体から発生する電磁波を抑制することができる。また、このような構成によると、第１電熱線及び第２電熱線のいずれかが半断線状態になった場合、そのことを異常検出回路が検知し、遮断器によって第１電熱線及び第２電熱線の直列接続体への通電が遮断されるので、第１電熱線及び第２電熱線のいずれかが半断線状態になった場合の安全を確保することができる。
【００１１】
また、上記構成の電気採暖具において、前記第１電熱線の発熱素線の他端と前記異常検出回路との間及び前記第２電熱線の発熱素線の他端と前記異常検出回路との間の少なくとも一方に半固定抵抗を設けるようにしてもよい。
【００１２】
このような構成によると、製品毎の製造バラツキが大きい場合でも、半固定抵抗の抵抗値を調整することで、正常時において、第１電熱線の発熱素線の一端及び第２電熱線の発熱素線の一端が接続される接続ノードと第１電熱線の発熱素線の他端との間の電圧と、第１電熱線の発熱素線の一端及び第２電熱線の発熱素線の一端が接続される接続ノードと第２電熱線の発熱素線の他端との間の電圧とを同一にすることができる。
【００１３】
また、上記各構成の電気採暖具において、前記第１電熱線の発熱素線と前記第２電熱線の発熱素線との仕様・構成を同一にしてもよい。
【００１４】
このような構成によると、基本的に、正常時において、第１電熱線の発熱素線の一端及び第２電熱線の発熱素線の一端が接続される接続ノードと第１電熱線の発熱素線の他端との間の電圧と、第１電熱線の発熱素線の一端及び第２電熱線の発熱素線の一端が接続される接続ノードと第２電熱線の発熱素線の他端との間の電圧とが同一になる。
【００１５】
また、上記各構成の電気採暖具において、前記第１電熱線及び前記第２電熱線がそれぞれ発熱素線を覆うための絶縁被覆を有し、前記第１電熱線の絶縁被覆と前記第２電熱線の絶縁被覆とを互いに屈曲性能を異なる絶縁材料にしてもよい。
【００１６】
このような構成によると、第１電熱線の発熱素線と第２電熱線の発熱素線とが同時に半断線状態になる可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電気採暖具によると、発熱体の第１電熱線と第２電熱線とに互いに逆方向の電流を流して発熱体から発生する電磁波を抑制することができ、且つ、第１電熱線及び第２電熱線のいずれかが半断線状態になった場合の安全を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る電気採暖具として、ここでは、電気カーペットを例に挙げて説明する。なお、説明の便宜上、前述の図７と同一の部分には同一の符号を付している。
【００１９】
図１は、本発明に係る電気カーペットの全体平面図である。本発明に係る電気カーペット１１は、カーペット本体１２が表布と裏布からなり、カーペット本体１２の表布と裏布との間に発熱体４を蛇行状に配設し、カーペット本体１２の表布と裏布同士を接着材で貼り合わせ、カーペット本体１２の角部に発熱体４の両端を接続するコントローラ１３を設け、商用交流電源コンセント（不図示）に接続するための電源コード１４をコントローラ１３から延出させている構造である。
【００２０】
本実施形態では、特許文献３で提案されているヒータ線と基本構成が共通する発熱体を、発熱体４として用いている。
【００２１】
図２は発熱体４の断面図を示している。発熱体４は、第１電熱線１、第２電熱線２、及び検知線３を縒り合わせて束ねた束の外周に絶縁シース１５を形成した構造のケーブルである。
【００２２】
発熱体４は、図２に示すように第１電熱線１と第２電熱線２とが隣り合っており、図３に示すように第１電熱線１の発熱素線１６＿１の一端と第２電熱線２の発熱素線１６＿２の一端同士が接続され、第１電熱線１と第２電熱線２とが直列接続している。第１電熱線１の発熱素線１６＿１の他端を商用交流電源８の一端に接続し第２電熱線２の発熱素線１６＿２の他端を商用交流電源８の他端に接続することで、すなわち、第１電熱線１及び第２電熱線２の直列接続体を商用交流電源８に接続することで、第１電熱線１と第２電熱線２とに互いに逆方向の電流が流れ、第１電熱線１からの電磁波と第２電熱線２からの電磁波とが互いに打ち消し合うので、発熱体４から発生する電磁波を抑制することができる。
【００２３】
検知線３は、φ０．１ｍｍ程度のニッケル細線の単線からなる又はφ０．１ｍｍ程度のニッケル細線を２本縒り合わせてなる信号線１９を芯線２０の外周にスパイラルに巻き付け、その周りに絶縁被膜２１を設けた構造である。
【００２４】
第１電熱線１及び第２電熱線２はそれぞれ、柔軟性を持たせるととともに対屈曲性を持たせるため、図４に示すように、φ０．１ｍｍ程度の細線(例えばφ０．１ｍｍ〜φ０．１５ｍｍの銅線)を複数本（例えば、２〜６本。図４においては３本の場合を図示している。）縒り合わせてなる発熱素線１６を芯線１７の外周にスパイラルに巻き付け、その周りに絶縁被膜１８を設けた構造にしている。なお、図４（ｂ）は発熱素線１６を図４（ａ）の矢印Ｄの方向からみたときの断面拡大図である。本発明に係る電気カーペット１１の性能(大きさや定格消費電力)に応じて、電熱線の単位長さ当たりの保有抵抗値が変わるため、発熱素線１６を構成する細線の直径と本数は本発明に係る電気カーペット１１の性能に見合う組み合わせとなる。
【００２５】
第１電熱線１及び第２電熱線２の直列接続体の抵抗値は、商用交流電源８から実効値１００［Ｖ］の交流電圧が印加されたときに、所定の消費電力になるように設定されるが、第１電熱線１の抵抗値と第２電熱線２の抵抗値が同一になるように、第１電熱線１の発熱素線１６＿１と第２電熱線２の発熱素線１６＿２の仕様・構成を同一にしている。一方、第１電熱線１と第２電熱線２とで互いに屈曲性能が異なるように、第１電熱線１の絶縁被膜１８＿１と第２電熱線２の絶縁被膜１８＿２とは互いに異なる絶縁材料にしている。例えば、第１電熱線１の絶縁被膜１８＿１を検知線３の絶縁被膜２１と同じ絶縁材料であるポリアミド（融点１７５℃）とし、第２電熱線２の絶縁被膜１８＿２をエチレン・４フッ化エチレン（融点２７０℃）とする。
【００２６】
図５は、本発明に係る電気カーペット１１の概略構成例を示す図である。図５に示す本発明に係る電気カーペット１１は、図７に示す従来の電気カーペットに、異常検出回路９と、遮断器１０と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、半固定抵抗Ｒ４及びＲ５とを付加した構成である。なお、制御回路５及び異常検出回路９は、コントローラ１３内に格納されている。
【００２７】
発熱体４の検知線３は、周辺温度に応じて抵抗値が変化する抵抗線からなり、両端に電圧が印加されると、発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２の発熱を温度検知して、温度検知信号を出力する。制御回路５は、商用交流電源８から出力される電圧を用いて動作し、発熱体４の検知線３から出力される温度検知信号に応じてリレー接点６をＯＮ／ＯＦＦ制御し、発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２と商用交流電源８との通電をＯＮ／ＯＦＦすることで、電気カーペット本体の温度を制御している。また、ヒューズ７は、回路異常等により過熱又は過電流が発生した場合に、商用交流電源８と制御回路５並びに発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２との通電を遮断する安全装置である。
【００２８】
異常検出回路９は、第１電熱線１及び第２電熱線２のいずれかが半断線状態になったことを検知すると、遮断器１０を作動させ、商用交流電源８と制御回路５、発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２、並びに異常検出回路９との通電を遮断させる。
【００２９】
第１電熱線１の発熱素線１６＿１の一端と第２電熱線２の発熱素線１６＿２の一端とが接続ノードＮ１で接続され、その接続ノードＮ１が抵抗Ｒ３を介して異常検出回路９の入力端子Ｔ３に接続され、第１電熱線１の発熱素線１６＿１の他端が抵抗Ｒ１及び半固定抵抗Ｒ４を介して異常検出回路９の入力端子Ｔ１に接続され、第２電熱線２の発熱素線１６＿２の他端が抵抗Ｒ２及び半固定抵抗Ｒ５を介して異常検出回路９の入力端子Ｔ２に接続される。抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、異常検出回路保護用の高抵抗器である。
【００３０】
第１電熱線１及び第２電熱線２の直列接続体２に商用交流電源８から実効値１００［Ｖ］の交流電圧が印加されると、図６に示すように、第１電熱線１の発熱素線１６＿１及び第２電熱線２の発熱素線１６＿２の直列接続体に商用交流電源８から実効値１００［Ｖ］の交流電圧が印加される。このとき、上述の通り第１電熱線１の発熱素線１６＿１と第２電熱線２の発熱素線１６＿２とは仕様・構成が同一であるため、第１電熱線１の発熱素線１６＿１と第２電熱線２の発熱素線１６＿２とが正常であれば、基本的に、第１電熱線１の発熱素線１６＿１の両端電圧Ｖ16_1、第２電熱線１の発熱素線１６＿２の両端電圧Ｖ16_2はともに実効値５０［Ｖ］となる。
【００３１】
そして、第１電熱線１の発熱素線１６＿１及び第２電熱線２の発熱素線１６＿２の直列接続体に商用交流電源８から実効値１００［Ｖ］の交流電圧が印加され、第１電熱線１の発熱素線１６＿１と第２電熱線２の発熱素線１６＿２とが正常である場合に、異常検出回路９の入力端Ｔ１−入力端Ｔ３間電圧Ｖ1と異常検出回路９の入力端Ｔ２−入力端Ｔ３間電圧Ｖ2とが同一になるように、半固定抵抗Ｒ４及びＲ５の抵抗値を補正調整する。
【００３２】
長年の使用劣化等で、第１電熱線１及び第２電熱線２のいずれかの発熱素線が半断線になり、その結果、異常検出回路９の入力端Ｔ１−入力端Ｔ３間電圧Ｖ1と異常検出回路９の入力端Ｔ２−入力端Ｔ３間電圧Ｖ2とが同一でなくなる。
【００３３】
そこで、異常検出回路９は、異常検出回路９の入力端Ｔ１−入力端Ｔ３間電圧Ｖ1と異常検出回路９の入力端Ｔ２−入力端Ｔ３間電圧Ｖ2との差が所定値以上になると、第１電熱線１及び第２電熱線２のいずれかの発熱素線が半断線になったと判断し、遮断器１０を作動させて、商用交流電源８と制御回路５、発熱体４の第１電熱線１及び第２電熱線２、並びに異常検出回路９との通電を遮断させる。これにより、断線部分において局所的に高温或いはショートスパーク発生等予測のつかない異常が起きることを防止することができ、安全が確保される。
【００３４】
なお、上述の通り、第１電熱線１と第２電熱線２とで互いに屈曲性能が異なるように、第１電熱線１の絶縁被膜１８＿１と第２電熱線２の絶縁被膜１８＿２とは互いに異なる絶縁材料としているので、第１電熱線１の発熱素線と第２電熱線２の発熱素線とが同時に半断線状態になる可能性はほとんどない。このように、半断線を確実に検知する観点からは、第１電熱線１の絶縁被膜１８＿１と第２電熱線２の絶縁被膜１８＿２とは互いに異なる絶縁材料とすることが好適であるが、低コスト化や製造工程の簡略化などの観点から、第１電熱線１の絶縁被膜１８＿１と第２電熱線２の絶縁被膜１８＿２とを同じ絶縁材料としても構わない。
【００３５】
また、本実施形態では、第１電熱線１の発熱素線１６＿１と第２電熱線２の発熱素線１６＿２との仕様・構成を同一にしたが、半固定抵抗Ｒ４及びＲ５での調整などが可能であるため、第１電熱線１の発熱素線１６＿１と第２電熱線２の発熱素線１６＿２との仕様・構成を同一にしなくても構わない。また、製品毎の製造バラツキが小さく、半固定抵抗による調整の範囲が小さくても良い場合や半固定抵抗による調整が不要である場合などは、半固定抵抗を一つにする構成や半固定抵抗を設けない構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】は、本発明に係る電気カーペットの全体平面図である。
【図２】は、発熱体の断面図である。
【図３】は、発熱体の構成図である。
【図４】は、電熱線の構成図である。
【図５】は、本発明に係る電気カーペットの概略構成例を示す図である。
【図６】は、図５の要部抜粋図である。
【図７】は、従来の電気カーペットの概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    第１電熱線
２    第２電熱線
３    検知線
４    発熱体
５    制御回路
６    リレー接点
７    ヒューズ
８    商用交流電源
９    異常検出回路
１０    遮断器
１１    本発明に係る電気カーペット
１２    カーペット本体
１３    コントローラ
１４    電源コード
１５    絶縁シース
１６、１６＿１、１６＿２    発熱素線
１７、１７＿１、１７＿２、２０    芯線
１８、１８＿１、１８＿２、２１    絶縁被膜
１９    信号線
Ｒ１〜Ｒ３    抵抗
Ｒ４、Ｒ５    半固定抵抗
Ｔ１〜Ｔ３    入力端子
【図１】
2009162454.tif 000003
【図２】
2009162454.tif 000004
【図３】
2009162454.tif 000005
【図４】
2009162454.tif 000006
【図５】
2009162454.tif 000007
【図６】
2009162454.tif 000008
【図７】
2009162454.tif 000009