JP2000356357A - 電気カーペット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使い勝手を悪くしたりコスト高になったりす
ることなく、確実に人体を検知して、コントローラーで
ヒータへの電力供給を制御することができる電気カーペ
ットを提供する。 【解決手段】 電気的に加熱するヒータを内蔵した面状
発熱体２と、ヒータへの電力の供給を制御するコントロ
ーラ３とを備えた電気カーペットに関する。コントロー
ラ３のハウジング５の上面を面状発熱体２の上面と同じ
か若しくは上方に位置するように形成する。さらに人体
検知センサ６をその検出部の中心がコントローラ３のハ
ウジング５の上面より上方に位置するようにコントロー
ラ３のハウジング５に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の床面暖房の
ために用いられる電気カーペットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な電気カーペットは、例えば図７
に示すように、電気発熱線などのヒータ１を配線した面
状発熱体２と、面状発熱体２の周縁部に設けられたコン
トローラ３と、付属のカバー材４とからなるものであ
り、面状発熱体２の上に付属のカバー材４を被せて使用
するようになっている。コントローラ３には商用電源の
入り切りを行なってヒータ１への通電のオン・オフを操
作する電源スイッチと、面状発熱体２の表面温度の調節
を行なうための温度調節スイッチと、面状発熱体２の暖
房エリアを選択できるようにした面積切替スイッチ等を
備えており、各々のスイッチの選択状態に応じてヒータ
１への電力供給を制御する仕組みになっている。

【０００３】そして近年においては、省エネルギー志向
の高まりに伴ってコントローラ３や面状発熱体２に様々
な工夫がなされており、無駄な電力消費が極力省かれる
ようになっている。

【０００４】例えば、コントローラ３においては、電気
カーペットの使用時に室内の温度が上昇してきた場合
や、他の暖房器具と併用した場合など、室温の上昇をコ
ントローラ３に内蔵されるサーミスタで検出して、室温
の上昇に応じた電力制御を行なわせるように工夫したも
のや、面状発熱体２の暖房エリアを選択できる場合に、
各々の暖房エリアを交互に通電するなどして見かけ上の
消費電力を約半分程度に抑えるように工夫したものなど
がある。また、面状発熱体２においては、ヒータ１を保
護及び保持する表面材１６と裏面材１７について、ヒー
タ１で発生する熱を表面側へ効率的に伝えるために表面
材１６の厚みを可能な限り薄くしたり熱伝導性の良い材
質に変えて熱抵抗を小さくする工夫をしたものや、裏面
材１７の厚みを大きくしたり中空構造にしたりして熱伝
導を悪くして、熱抵抗を大きくすることで床面側に逃げ
る熱を減らす工夫をしたものなどがある。

【０００５】しかしながら、これらの工夫をしても、電
気カーペットの上に人が居ないときにも面状発熱体２の
ヒータ１への通電を行なっており、電気カーペットの上
に人が不在で暖房を行なう必要がないときには、電気の
無駄使いになってしまうものであった。ちなみに、電気
カーペットの通電中の不在率は次の式で計算されるが、 不在率（％）＝（電気カーペットの上に人が居ない時間
の総和（分）／電気カーペットの総使用時間（分））×
１００ 電気カーペットの一般的な使用形態における電気カーペ
ット通電中の不在率を平均的な家庭で調査した結果、不
在率の平均値は約２０％に達するものであり、使用電力
の約２０％は人の居ない電気カーペットを暖めるのに使
用されていることになる。これは省エネルギーの観点か
ら見過ごすことのできない電力浪費である。

【０００６】このために、電気カーペットの上に人が存
在するか否かを検知して、電気カーペットの上に人が存
在しないときにはヒータ１への通電を停止するようにコ
ントローラ３を制御するシステムの実現が求められてい
る。

【０００７】例えば、電気カーペットの上に人が存在す
るか否かを検知して電力制御をするために、面状発熱体
２に配設された感温センサの温度情報信号を利用して、
面状発熱体２の上に人が座っているときなど人が存在す
る場合と、人が存在しない場合を、温度情報信号の変化
の仕方の違いで判別する方法が検討されている。しかし
この方法では、不在から存在へ、あるいは存在から不在
へ状況が変化したときの判別を、温度情報信号量の時間
変化等で行なうために、不在と存在の間の面状発熱体２
の温度変化、つまり温度情報信号量の変化と、実際の人
の不在と存在の変化との間にタイムラグが発生するもの
であり、また温度情報信号量の微分値という制御因子が
外乱因子に影響され易く、Ｓ／Ｎ比が低いために正確性
が低く、実用に適した方法とはいえない。

【０００８】そこで、人が存在するか否かを確実に検知
することができる人体検知センサを用いることが検討さ
れている。例えば、人体検知センサを電気カーペットが
敷かれた部屋全体を見通せる天井などに設置し、人体検
知センサからの検出信号を電気カーペットに設けられた
コントローラ３に送り、この検出信号に基づいてヒータ
１への通電電力を制御するのである。このように、電気
カーペットの上に人が存在するか否かを人体検知センサ
で直接検出して、その検出信号に基づいて制御を行なう
ことによって、タイムラグなく、正確に電力制御を行な
うことが可能になるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そして、上記のように
人体検知センサを天井などに設置した場合には、人体検
知センサとコントローラ３とを電気的に接続するか、あ
るいは人体検知センサとコントローラ３との間で例えば
赤外線による信号の通信ができる送受信システムを設け
る必要がある。

【００１０】しかしながら、電気カーペットのように使
用場所が必ずしも一定でないものでは、有線による人体
検知センサとコントローラ３との接続は使い勝手を悪く
することになるという問題があった。また赤外線による
送受信システムにおいても、送受信が可能な範囲が限定
されると共に、別の部屋に電気カーペットを移動させて
使用するときには送受信システムごと移動させなければ
ならなくなるという問題があり、さらにはシステムが複
雑化することによってコスト高になるものであった。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、使い勝手を悪くしたりコスト高になったりするこ
となく、確実に人体を検知して、コントローラーでヒー
タへの電力供給を制御することができる電気カーペット
を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電気カーペットは、電気的に加熱するヒータ１を内蔵し
た面状発熱体２と、ヒータ１への電力の供給を制御する
コントローラ３とを備えた電気カーペットにおいて、コ
ントローラ３のハウジング５の上面を面状発熱体２の上
面と同じか若しくは上方に位置するように形成し、人体
検知センサ６をその検出部の中心がコントローラ３のハ
ウジング５の上面より上方に位置するようにコントロー
ラ３のハウジング５に設けて成ることを特徴とするもの
である。

【００１３】また請求項２の発明は、人体検知センサ６
として焦電型センサを用い、検出エリアの中心軸が面状
発熱体２の上面に対して略平行から仰角４５度までの範
囲の間を向くように焦電型センサ６をコントローラ３の
ハウジング５に設けて成ることを特徴とするものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１５】図３は本発明の実施の形態の一例を示すも
のであり、二畳相当サイズの電気カーペットを示すもの
である。この電気カーペットにあって、面状発熱体２は
図３（ｂ）に示すように、ヒータ１を所定ピッチで配線
したものを、ポリエステルのフェルト等からなる表面材
１６及び裏面材１７で挟み込んで一体化して形成してあ
る。このヒータ１は一線式と呼ばれる感熱発熱線でもよ
いし、二線式と呼ばれる発熱線と感熱線（センサ線）が
別々に配線されたものでもよく、さらに他の方式のもの
でもよい。図の実施の形態では一線式のものを用いてい
る。

【００１６】この面状発熱体２の上には絨毯などで形成
されるカバー材４を被せて使用するのが一般的である。
一般的な電気カーペットにあって、カバー材４の外形寸
法は二畳相当品で１８０ｃｍ×１８０ｃｍ程度、三畳相
当品で１８０ｃｍ×２６０ｃｍ程度であり、厚みは小さ
いものでは約５ｍｍ程度、大きいもので約１５ｍｍ程度
である。

【００１７】そして面状発熱体２の四周縁のうちの一つ
の縁部において、角部の近傍に、外側方へ突出するよう
にコントローラ３が設けてある。コントローラ３は、商
用電源の入り切りを行なってヒータ１への通電のオン・
オフを操作する電源スイッチや、面状発熱体２の表面温
度の調節を行なうための温度調節スイッチや、面状発熱
体２の暖房エリアを選択できるようにした面積切替スイ
ッチ等をハウジング５内に内蔵して形成されるものであ
り、電源コード１９を導出して設けてある。

【００１８】コントローラ３のハウジング５の上面には
人体検知センサ６が設けてある。人体検知センサ６とし
ては、例えばセンサ部より光を投射し、その反射光によ
り人体までの距離を測り、決められた距離内に存在する
か否かを判定する反射型光学センサや、センサ部から超
音波を発信し、その反射波により人体までの距離を測
り、決められた距離内に存在するか否かを判定する超音
波センサなど、反射型センサを用いることができるが、
本発明の実施の形態では、人体からの赤外線を受光して
人体を検知する赤外線受動型光学センサの焦電型センサ
６ａを用いるようにしている。

【００１９】焦電型センサ６ａは人が動く際に起こる赤
外線の変化を検出し、その変化率を予め設定した閾値と
比較することによって、人の動きがある、つまり人が存
在すると判定するか、あるいは動きが無い、つまり人が
存在しないと判定するように形成したものであり、この
焦電型センサ６ａで形成した人体検知センサ６から信号
をコントローラ３の電力制御部に送り、人の不在時には
ヒータ１への電力の供給を停止したり、あるいは電力供
給レベルを引き下げたりするようにしてある。

【００２０】焦電型センサ６ａはサイズがコンパクトで
しかも低コストであるので、コントローラ３に組み込む
のに最も適している。コントローラ３のハウジング５の
上面には図１のように、面状発熱体２と反対側の端縁に
おいて、面状発熱体２の中央から遠い側の角部に、セン
サ収容洞部２０が突出して設けてあり、このセンサ収容
洞部２０内に図２に示すように人体検知センサ６として
焦電型センサ６ａを、その受光部２１がセンサ収容部２
０の開口部２２から面状発熱体２の方向を向くように、
収容して取り付けてある。焦電型センサ６ａとしては受
光部２１の焦点ａを頂点とする９０°の円錐状の検出エ
リアを持ち、２〜３ｍ程度の距離で人体の２０〜３０ｃ
ｍ程度の動きを検出できるものを使用するようにしてい
る。そして焦電型センサ６ａは検出エリアの中心軸Ｓが
面状発熱体２の周縁に対して４５°の角度で傾斜するよ
うに（図１（ａ）参照）、つまり面状発熱体２の対角線
とほぼ同方向（略平行）に向くようにその向きが設定さ
れいているものであり、面状発熱体２の上側が検出エリ
ア内に納まるようにしてある。

【００２１】ここで、コントローラ３のハウジング５の
上面は面状発熱体２の上面と同じか若しくは面状発熱体
２の上面より上方に位置するように形成してあり、また
人体検知センサ６はその検出部の中心、すなわち受光部
２１の焦点ａがコントローラ３のハウジング５の上面よ
り上方に位置するように配置してある。このようにする
ことによって、人体検知センサ６の検出エリアの視界が
妨げられることを少なくして、有効検出エリアを広く確
保することができ、人体の検出の精度を高めることがで
きるものである。

【００２２】そして面状発熱体２の上には絨毯などで形
成されるカバー材４を被せて使用するが、このように面
状発熱体２の上にカバー材４を被せるにあたって、カバ
ー材４の端縁部はコントローラ３のハウジング５の一部
にも被せられることになるが、カバー材４の端縁部が障
害物となって、図２（ｂ）に示すように、人体検知セン
サ６の受光部２１の焦点ａとカバー材４の端縁の上端ｂ
（絨毯の毛足の先端）とを結んだ線より下側が死角エリ
ア（デッドゾーン）となる。上記のように、人体検知セ
ンサ６はその検出部の中心、すなわち受光部２１の焦点
ａがコントローラ３のハウジング５の上面より上方に位
置するように配置してあるので、人体検知センサ６の検
出エリア内に形成されるこの死角エリアを小さくするこ
とができるものである。

【００２３】ここで、図２において、人体検知センサ６
の受光部２１の焦点ａとコントローラ３のハウジング５
の上面との間の鉛直方向の段差をｈ１（ｍｍ）、カバー
材４の端縁の上端ｂとコントローラ３のハウジング５の
上面の鉛直方向の段差をｈ２（ｍｍ）とすると、ｈ１＜
ｈ２の場合には、面状発熱体２の人体検知センサ６と反
対側の端部における人体検知センサ６による死角エリア
の高さ（有効検知エリアの下側の高さ）Ｈは、次の式
（１）から求めることができる。式（１）において、Ｗ
は受光部２１の焦点ａからカバー材４の端縁の上端ｂま
での最短距離、ｈ（ｍｍ）は受光部２１の焦点ａとカバ
ー材４の端縁の上端ｂの鉛直方向での段差であってｈ２
−ｈ１として算出される、Ｌ（ｍｍ）はｂと対面するカ
バー材４の端部までの最短距離（図４参照）。

【００２４】Ｈ≦（ｈ（Ｗ＋Ｌ））／Ｗ …式（１） 死角エリアの高さＨは、コントローラ３と反対側の端部
において面状発熱体２の上に座っている人の動きを確実
に検出するためには、４００ｍｍ〜５００ｍｍ以下であ
ることが望ましい。図２の実施の形態では、ｈ１＝５ｍ
ｍ、ｈ２＝８ｍｍとして設定してあり、また電気カーペ
ットが一般的な二畳相当サイズの場合、Ｌ＝１８００ｍ
ｍであるので、式（１）から死角エリアの高さＨ＝１８
３ｍｍとなり、十分な有効検出エリアを確保することが
できている。

【００２５】またｈ１≧ｈ２の場合は、カバー材４の端
縁部が障害物とならなくなるので、カバー材４による死
角エリアをなくすることができる。

【００２６】上記のことから、ｈ１が大きい程、人体検
知センサ６の死角エリアを小さくすることができて好ま
しいことになるが、ｈ１が大きくなるとコントローラ３
のハウジング５の上面からのセンサ収容洞部２０の突出
高さが高くなり、デザインの面で不利になる他、歩行時
に引っかかるおそれがあるなどの問題も生じる。従っ
て、ハウジング５の肉厚なども考慮して、必要最小限の
ｈ１の寸法を決定するようにするのが望ましい。

【００２７】ここで、図２の実施の形態では、人体検知
センサ６をコントローラ３のハウジング５に取り付ける
にあたって、検出エリアの中心軸Ｓがハウジング５上面
の平面部７に対して平行な水平方向を向くように、人体
検知センサ６の向きを設定しているが、人体検知センサ
６の上下方向での取り付け角度、つまり仰角は特に制限
されるものではなく、約−３０°〜約＋９０°の範囲で
任意に設定することができる。図５（ａ）〜（ｅ）は、
人体検知センサ６として９０°の検出エリアを有する焦
電型センサ６ａを用いた場合の、検出エリアを図示する
ものであり、それぞれ左側は検出エリアを側方から見た
図、右側は検出エリアを正面から見た図である。そして
図５（ａ）は人体検知センサ６を検出エリアの中心軸Ｓ
がハウジング５の平面部７と平行で仰角０°になるよう
に取り付けた場合、図５（ｂ）は人体検知センサ６を検
出エリアの中心軸Ｓがハウジング５の平面部７に対して
上向き１５°の仰角１５°になるように取り付けた場
合、図５（ｃ）は人体検知センサ６を検出エリアの中心
軸Ｓがハウジング５の平面部７に対して上向き３０°の
仰角３０°になるように取り付けた場合、図５（ｄ）は
人体検知センサ６を検出エリアの中心軸Ｓがハウジング
５の平面部７に対して上向き４５°の仰角４５°になる
ように取り付けた場合、図５（ｅ）は人体検知センサ６
を検出エリアの中心軸Ｓがハウジング５の平面部７に対
して上向き６０°の仰角６０°になるように取り付けた
場合をそれぞれ示すものであり、人体検知センサ６から
１３００ｍｍの距離の箇所において、面状発熱体２から
４００ｍｍの高さの位置での検出エリアの幅は、図５
（ａ）のように仰角０°の場合で１６５５ｍｍ、図５
（ｂ）のように仰角１５°の場合で１８０８ｍｍ、図５
（ｃ）のように仰角３０°の場合で１８３３ｍｍ、図５
（ｄ）のように仰角４５°の場合で１６９７ｍｍ、図５
（ｅ）のように仰角６０°の場合で９３３ｍｍとなる。
従って、電気カーペットの上での検出エリアを有効に使
って広い範囲で人体の動きを検出するには、人体検知セ
ンサ６をその検出エリアの中心軸Ｓが平面部７と平行か
ら仰角４５°までの範囲の間を向くように、コントロー
ラ３のハウジング５に設けるのが好ましいものである。
尚、図６に人体検知センサ６を検出エリアの中心軸Ｓが
ハウジング５の平面部７と平行で仰角０°になるように
取り付けた場合の、人体検知センサ６から約２．５ｍ以
内での有効検出範囲を示す。

【００２８】

【発明の効果】上記のように本発明は、電気的に加熱す
るヒータを内蔵した面状発熱体と、ヒータへの電力の供
給を制御するコントローラとを備えた電気カーペットに
おいて、コントローラのハウジングの上面を面状発熱体
の上面と同じか若しくは上方に位置するように形成し、
人体検知センサをその検出部の中心がコントローラのハ
ウジングの上面より上方に位置するようにコントローラ
のハウジングに設けたので、人体検知センサの検出エリ
アの視界が妨げられることを少なくして、有効検出エリ
アを広く確保することができ、人体の検出の精度を高め
ることができるものである。

【００２９】また請求項２の発明は、人体検知センサと
して焦電型センサを用い、検出エリアの中心軸が面状発
熱体の上面に対して略平行から仰角４５度までの範囲の
間を向くように焦電型センサをコントローラのハウジン
グに設けたので、電気カーペットの上での検出エリアを
有効に使って広い範囲で人体の動きを検出することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）は一部の平面図、（ｂ）は一部の側面図である。

【図２】同上の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）はコントローラの一部の正面図、（ｂ）はコント
ローラの一部の断面図である。

【図３】同上の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）は一部を破断した平面図、（ｂ）は面状発熱体の
一部の断面図である。

【図４】寸法関係を表示するための説明図である。

【図５】人体検知センサの検出エリアを示す図であり、
（ａ）は人体検知センサを検出エリアの中心軸が仰角０
°になるように取り付けた場合、（ｂ）は人体検知セン
サを検出エリアの中心軸が仰角１５°になるように取り
付けた場合、（ｃ）は人体検知センサを検出エリアの中
心軸が仰角３０°になるように取り付けた場合、（ｄ）
は人体検知センサを検出エリアの中心軸が仰角４５°に
なるように取り付けた場合、（ｅ）は人体検知センサを
検出エリアの中心軸が仰角６０°になるように取り付け
た場合を示す。

【図６】人体検知センサを検出エリアの中心軸が仰角０
°になるように取り付けた場合の人体検知センサの検出
エリアを示す図である。

【図７】従来例を示すものであり、（ａ）は一部を破断
した平面図、（ｂ）は面状発熱体の一部の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ヒータ ２ 面状発熱体 ３ コントローラ ５ ハウジング ６ 人体検知センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的に加熱するヒータを内蔵した面状
   発熱体と、ヒータへの電力の供給を制御するコントロー
   ラとを備えた電気カーペットにおいて、コントローラの
   ハウジングの上面を面状発熱体の上面と同じか若しくは
   上方に位置するように形成し、人体検知センサをその検
   出部の中心がコントローラのハウジングの上面より上方
   に位置するようにコントローラのハウジングに設けて成
   ることを特徴とする電気カーペット。
2. 【請求項２】 人体検知センサとして焦電型センサを用
   い、検出エリアの中心軸が面状発熱体の上面に対して略
   平行から仰角４５度までの範囲の間を向くように焦電型
   センサをコントローラのハウジングに設けて成ることを
   特徴とする請求項１に記載の電気カーペット。