JP2003141978A - 回路遮断器およびこれを用いた暖房便座 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】異常な温度上昇に対して高速に応答してヒータ
ー回路を遮断することのできる回路遮断器を提供する。 【解決手段】糸状の樹脂からなる感温部としてのテンシ
ョン弦３０と負荷電流の流れるマイクロスイッチ２０と
に分けて構成する。マイクロスイッチ２０をオンオフす
るためのレバー２１はバネにより接点がオフになるよう
に付勢されており、テンション弦３０はレバー２１をマ
イクロスイッチ２０がオンになるように引っ張った状態
で固定される。発熱体５０が異常温度に達するとテンシ
ョン弦３０が瞬時に溶融し、マイクロスイッチ２０はオ
フになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度異常上昇時に
ヒーターへの通電を遮断する回路遮断器およびこれを利
用した暖房便座に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、温度が異常に上昇した際にヒータ
ーへの通電を遮断する回路装置として、温度ヒューズが
使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】温度ヒューズは、ヒー
ター回路に直列に挿入されて負荷電流が流れるので、ヒ
ューズ動作部の熱容量が大きくなる。このため、温度が
異常上昇してから回路が遮断されるまでに２〜３分かか
ることもあり、高い応答性は得られない。

【０００４】一方、省エネルギーのために、待機時はヒ
ーターへの通電をオフにしておき、使用開始時に急速に
設定温度まで加熱するという動作をアイロンや暖房便座
などの機器において行うためには、従来の温度ヒューズ
よりも温度上昇に対する応答性の良い回路遮断器が望ま
れる。

【０００５】本発明は、このような従来の技術に鑑みて
なされたもので、異常な温度上昇に対して高速に応答し
てヒーター回路を遮断することのできる回路遮断器およ
びこれを用いた暖房便座を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 ［１］温度によって変形する感温部（３０）と、前記感
温部（３０）の変形に基づいて電気回路を遮断するスイ
ッチ部（２０）とを有し、前記感温部（３０）に張力が
加えられていることを特徴とする回路遮断器。

【０００７】［２］前記感温部（３０）を、発熱体（５
０）または発熱体（５０）によって熱せられる受熱体
（１１６）に接触させて使用するものであることを特徴
とする［１］に記載の回路遮断器。

【０００８】［３］前記感温部（３０）は、所定の張力
下における変形率が、特定の温度で急変するものである
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の回路遮断
器。

【０００９】［４］前記感温部（３０）が樹脂であるこ
とを特徴とする［１］〜［３］の何れかに記載の回路遮
断器。

【００１０】［５］前記感温部（３０）は、糸状または
帯状の部材であって、発熱体（５０）または発熱体（５
０）によって熱せられる受熱体（１１６）の裏面側から
表面を通って裏面側に戻るように掛け渡した上で、張力
が加えられていることを特徴とする［１］〜［４］の何
れかに記載の回路遮断器。

【００１１】［６］前記感温部（３０）は、糸状または
帯状の部材であって、これに沿って両側に保護壁が形成
されていることを特徴とする［１］〜［５］の何れかに
記載の回路遮断器。

【００１２】［７］前記感温部（３０）は、温度によっ
て変形する糸状の部材をチューブ（１５０）に通したも
のであることを特徴とする［１］〜［５］の何れかに記
載の回路遮断器。

【００１３】［８］ヒーター（５０、１１５）に通電
後、着座面が数秒で設定温度に到達する暖房便座におい
て、温度が異常上昇した際に前記ヒーター（５０、１１
５）への通電を遮断するための装置として［１］〜
［７］の何れかに記載の回路遮断器を用いたことを特徴
とする暖房便座。

【００１４】前記本発明は次のように作用する。温度が
上昇すると張力の加えられている感温部（３０）が変形
し、スイッチ部（２０）は、感温部（３０）の変形に基
づいて電気回路を遮断する。このように、異常温度を検
知する感温部（３０）と、負荷を遮断するスイッチ部
（２０）とを別々に設けたので、感温部（３０）に負荷
電流を流すことを考慮する必要がなく、感温部（３０）
として熱容量の小さいものを採用でき、異常温度に対し
て高速応答する回路遮断器が可能になる。

【００１５】また感温部（３０）に張力が加えられてい
るので、感温部（３０）にたるみが生じなくなり、感温
部（３０）の変形を効率良くスイッチ部（２０）に伝達
することができる。さらに感温部（３０）の温度による
変形を張力によって促すので、応答性がさらに良好にな
る。

【００１６】感温部（３０）を、発熱体（５０）または
発熱体（５０）によって熱せられる受熱体（１１６）に
接触させて使用するものでは、発熱体（５０）等からの
伝熱性がよく、高速な応答性を得ることができるととも
に、外乱の影響を受けにくくなり、動作温度公差を小さ
くすることができる。

【００１７】感温部（３０）を、所定の張力下における
変形率が、特定の温度で急変する材料で構成したもので
は、特定の温度に達してから短時間のうちに回路を遮断
し得るだけの変形量が与えられるので、応答性が高まる
とともに動作温度公差を小さくすることができる。感温
部（３０）を樹脂で構成したものでは、特定の温度で急
速に変形する感温部（３０）を得ることができる。

【００１８】感温部（３０）を糸状または帯状とし、こ
れを発熱体（５０）または受熱体（１１６）の裏面側か
ら表面を通って裏面側に戻るように掛け渡した上で張力
を加えたものでは、感温部（３０）を発熱体（５０）等
に密着させることができる。

【００１９】糸状または帯状の感温部（３０）に沿って
その両側に保護壁を形成したものでは、感温部（３０）
の近傍が外部から押圧されてもその力を保護壁が受ける
ので、外圧の影響を受けずに感温部（３０）の温度に依
存した変形を確保することができる。

【００２０】また感温部（３０）を、温度によって変形
する糸状の部材をチューブ（１５０）に通したものとし
てもよい。チューブ（１５０）に入れることにより外圧
の影響を回避できるとともに、チューブ（１５０）に入
れた状態で発熱体（５０）に接触させれば、発熱体（５
０）から感温部である糸状部材までの距離が一定にな
り、取り付け方に起因した動作温度のばらつきを低減す
ることができる。

【００２１】ヒーター（５０、１１５）に通電後、着座
面が数秒で設定温度に到達する暖房便座において、温度
が異常上昇した際にヒーター（５０、１１５）への通電
を断するための装置として上述の回路遮断器を用いたも
のでは、着座面温度が異常上昇したときに素早くヒータ
ー回路を遮断することができ、高い安全性を確保するこ
とができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１および図２は、本発明の第１の
実施の形態を示している。本実施の形態に係る回路遮断
器１０は、スイッチ部としてのマイクロスイッチ２０
と、感温部としてのテンション弦３０と、テンション弦
３０の一端を固定する固定部４０とから構成される。

【００２３】マイクロスイッチ２０は、一端の軸支され
たアクチュエータとしてのレバー２１を有している。マ
イクロスイッチ２０は、レバー２１を押すと接点がオン
になるものであり、バネにより、接点がオフする方向に
レバー２１が付勢されている。

【００２４】テンション弦３０は、直径が０．２ミリの
糸状の樹脂である。テンション弦３０の一端は、マイク
ロスイッチ２０のレバー２１に固定され、他端は、テン
ション弦３０でレバー２１をマイクロスイッチ２０の接
点がオンになるように引っ張った状態で固定部４０に固
定されている。これによりテンション弦３０は、マイク
ロスイッチ２０のレバー２１を付勢するバネによって一
定の張力が加わった状態に維持される。かかる構成の回
路遮断器１０は、温度を検知すべき発熱体５０にテンシ
ョン弦３０が接触するように配置される。

【００２５】マイクロスイッチ２０は、発熱体５０を駆
動するヒーター回路に直列に挿入される。図１に示すヒ
ーター回路は、ドライバー素子５１と、マイクロスイッ
チ２０と、発熱体５０とを直列接続したものであり、Ａ
Ｃ１００Ｖの電源５２で駆動される。

【００２６】次に作用を説明する。図１に示した状態で
は、レバー２１がテンション弦３０に引っ張られてマイ
クロスイッチ２０の接点がオンになっており、発熱体５
０に負荷電流が流れて発熱する。正常動作時の温度で
は、テンション弦３０の変形（延び）はほとんどなく、
マイクロスイッチ２０はオンの状態が維持される。

【００２７】発熱体５０の温度が異常上昇すると、図２
に示すように、テンション弦３０が溶断する。その結
果、レバー２１は、バネの付勢によって変位し、マイク
ロスイッチ２０がオフになる。ここで、テンション弦３
０として、糸状の樹脂を用いているので、所定の張力の
加わった状態で特定の温度に達すると、テンション弦３
０は瞬時に溶断する。

【００２８】さらにテンション弦３０を発熱体５０に接
触させているので、外来の影響を受けにくく、作動温度
での安定した遮断動作が確保される。

【００２９】このように、感温部を成すテンション弦３
０に負荷電流を流さないので、テンション弦３０の熱容
量を非常に小さくして、高い応答性を得ることができ
る。またスイッチ部では温度を検知する必要がないの
で、大容量の電力のオンオフを行うことが可能になる。
すなわち、電気が直接流れる従来の温度ヒューズと異な
り、テンション弦３０には電気が流れないので、大容量
の伝熱に対しても電気的に安全である。また作動温度に
かかわらず、スイッチ部（マイクロスイッチ）は共通の
ものを使用することが可能になる。

【００３０】またヒューズ機能として、感温部とスイッ
チ部とからなる簡潔な構成であり、感温部（テンション
弦３０）とスイッチ部（マイクロスイッチ２０）とも
に、規格品の流用が容易である。

【００３１】なお、テンション弦３０の溶断する温度
（動作温度）や応答時間は、テンション弦３０を構成す
る材料、テンション弦３０の太さ、テンション弦３０と
発熱体５０との距離などにより設定することができる。

【００３２】図３〜図５は、回路遮断器１０をヒーター
回路の遮断器として用いた暖房便座１００を示してい
る。図３は、便座部分に設けたヒーター線１１５の敷設
パターンと、回路遮断器１０の有するテンション弦３０
の設置箇所を示している。図４は、図３のＡ−Ａ断面を
示している。暖房便座１００は、常時はヒーター線１１
５への通電をオフしておき、使用時だけヒーター線１１
５に通電するように動作するものであり、通電後、５秒
ほどで設定温度（たとえば３７℃）まで素早く上昇する
ようになっている。

【００３３】暖房便座１００は、樹脂製の便座本体１１
１の上に、反射体１１２と、断熱材１１３と、耐熱性樹
脂１１４で表裏が覆われたヒーター線１１５と、表面板
１１６とを、この順に載せて貼り合わせて形成されたも
のである。表面板１１６は、厚みが約０．２ミリのＳＵ
Ｓなど、薄いステンレス鋼で形成されている。

【００３４】耐熱性樹脂１１４は、シリコンの薄膜であ
る。耐熱性樹脂１１４は絶縁性と耐熱性を有する。また
耐熱性樹脂１１４は薄いので、ヒーター線１１５の熱を
表面板１１６へ良好に伝達する。ＳＵＳで構成されたヒ
ーター線１１５を、繰り返し蛇行するように這わせ、表
裏を耐熱性樹脂１１４で覆うことでフィルム状の面状発
熱体が形成されている。断熱材１１３は、耐熱性を有し
た発泡体（発泡シリコン）で構成され、反射体１１２
は、アルミニウムで構成されている。かかる構成によ
り、着座面を素早く昇温することが可能になっている。

【００３５】図４に示すように、回路遮断器１０のテン
ション弦３０は、耐熱性樹脂１１４に設けた溝１２１の
中を通してあり、ヒーター線１１５と直交しかつ接触し
ている。テンション弦３０は、ヒーター線の複数にまた
がるように配設されている。具体的には、図５に略示す
るように、テンション弦３０は、便座本体１１１の裏側
から通し穴１３１を通って便座本体１１１の表側に出た
後、複数のヒーター線１１５の上を接触して交差し、も
う１つの通し穴１３２を通って便座本体１１１の裏面に
戻るように掛け渡してある。そして、一端は固定部４０
に固定され、他端は図４では省略してあるマイクロスイ
ッチ２０のレバー２１に固着されている。

【００３６】このように、テンション弦３０を掛け渡す
ことで、テンション弦３０を確実にヒーター線１１５に
密着させることができる。また複数のヒーター線と接触
させることにより、ヒーター線の一部が断線した場合で
あっても、異常温度の検出を行うことができる。このほ
か、図５に示すように、テンション弦３０を引き回すこ
とにより、マイクロスイッチ２０を適宜の箇所に配置す
ることができる。たとえば、便座内にマイクロスイッチ
までを内設し、マイクロスイッチからの配線を便座外に
引き回すように構成することも可能になる。

【００３７】図６は、テンション弦３０を通すために耐
熱性樹脂１１４に溝１２２を設けたものを示している。
細いテンション弦３０と同程度の幅の溝１２２を耐熱性
樹脂１１４に設けたものでは、テンション弦３０に沿っ
てその両側に保護壁１２３が形成された状態となり、表
面板１１６に人が着座して外圧が加わった場合でも、テ
ンション弦３０のための空間が確保される。したがっ
て、人が着座した状態でテンション弦３０が押圧され
ず、溶断した際には確実にマイクロスイッチ２０をオフ
することができる。

【００３８】図７および図８は、本発明の第２の実施の
形態にかかる回路遮断器１０ａを示している。回路遮断
器１０ａは、チューブ１５０の中にテンション弦３０を
通した点で第１の実施の形態で示した回路遮断器１０と
相違する。チューブ１５０の中にテンション弦３０を通
したものでは、チューブ１５０を発熱体５０に接触させ
て設置することで、発熱体５０とテンション弦３０との
間に一定の距離を維持することができる。これにより、
取り付け時のばらつきが無くなり、テンション弦３０が
溶断する動作温度の精度が向上する。

【００３９】以上説明した実施の形態では、回路遮断器
１０を暖房便座に用いたものを例示したが、温度の異常
上昇に対して高速に応答してヒーター回路を遮断すべき
ものであれば、アイロンなど各種の機器に適用すること
ができる。

【００４０】また、実施の形態では、糸状の樹脂をテン
ション弦３０として用いたが、温度に依存して変形する
素材であれば、これに限定されるものではない。たとえ
ば、加熱すると予め定めた形に変化する形状記憶合金な
どであってもよい。また糸状に限らず、帯状や棒状であ
っても良いが、熱容量の小さい形状が好ましい。さらに
実施の形態では、温度上昇によって延びたり溶融する素
材を用いて感温部を構成したが、温度による変形は、こ
れに限定されず、たとえば、ちぢむ素材を用いても良
い。

【００４１】スイッチ部は、マイクロスイッチ２０に限
らず、各種のスイッチを用いることができる。また実施
の形態では、テンション弦３０に加える張力をマイクロ
スイッチ２０のバネによって与えたが、張力を加える手
段はこれに限定されず、スイッチと別に設けてもよい。

【００４２】このほか、実施の形態では、感温部である
テンション弦３０を発熱体に接触させて使用したが、発
熱体からの熱を受ける受熱体にテンション弦３０を接触
させてもよい。たとえば、図６において、テンション弦
３０を表面板１１６の側に接触させる等である。またテ
ンション弦３０を発熱体や受熱体のいずれにも接触させ
ず、ある程度距離をあけて配置する構成としてもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明にかかる回路遮断器およびこれを
用いた暖房便座によれば、異常温度を検知する感温部
と、負荷を遮断するスイッチ部とを別々に設けたので、
感温部に負荷電流を流すことを考慮する必要がなく、感
温部として熱容量の小さいものを採用でき、異常温度に
対して高速に応答する回路遮断器を構成することが可能
になる。

【００４４】また感温部に張力が加えてあるので、感温
部にたるみが生じず、感温部の変形を効率良くスイッチ
部に伝達できる。さらに感温部の温度による変形を張力
によって促すので、応答性がさらに向上する。

【００４５】感温部を、発熱体等に接触させて使用する
ものでは、発熱体等からの伝熱性が良く、高速な応答性
を得ることができるとともに、外乱の影響を受けにくく
なり、動作温度公差を小さくすることができる。

【００４６】感温部を、所定の張力下における変形率
が、特定の温度で急変する材料で構成したものでは、特
定の温度に達してから短時間のうちに回路を遮断し得る
だけの変形量が与られるので、応答性が高まるとともに
動作温度公差を小さくすることができる。感温部を樹脂
で構成したものでは、特定の温度で急速に変形する感温
部を得ることができる。

【００４７】感温部を糸状または帯状とし、これを発熱
体または受熱体の裏面側から表面を通って裏面側に戻る
ように掛け渡した上で張力を加えたものでは、感温部を
発熱体等に密着させることができる。

【００４８】糸状または帯状の感温部に沿ってその両側
に保護壁を形成したものでは、感温部近傍が外部から押
圧されてもその力を保護壁が受けるので、外圧の影響を
受けずに感温部の温度に依存した変形を確保することが
できる。

【００４９】また温度によって変形する糸状の部材をチ
ューブに通したものを感温部としたものでは、チューブ
に入れることにより外圧の影響を回避できるとともに、
チューブに入れた状態で発熱体などに接触させれば、発
熱体から糸状の部材までの距離が一定になり、個体差に
よる動作温度のばらつきを低減することができる。

【００５０】ヒーターに通電後、着座面が数秒で設定温
度に到達する暖房便座において、温度が異常上昇した際
にヒーターへの通電を断するための装置として上述の回
路遮断器を用いたものでは、着座面温度が異常上昇した
ときに素早くヒーター回路を遮断することができ、高い
安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る回路遮断器を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る回路遮断器におい
てテンション弦が溶断した状態を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る回路遮断器を適用
した暖房便座のヒーターパターン等を示す説明図であ
る。

【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係る回路遮断器を適用
した暖房便座におけるテンション弦の掛け渡し方を示す
説明図である。

【図６】本発明の一実施の形態に係る回路遮断器を適用
した暖房便座においてテンション弦に沿って保護壁を形
成したものを示す断面図である。

【図７】チューブの中にテンション弦を通した回路遮断
器を示すブロック図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係る回路遮断器を適用
した暖房便座においてテンション弦をチューブに通した
ものを示す断面図である。

【符号の説明】

１０…回路遮断器 ２０…マイクロスイッチ ２１…レバー ３０…テンション弦 ４０…固定部 ５０…発熱体 ５１…ドライバー素子 ５２…電源 １００…暖房便座 １１１…便座本体 １１２…反射体 １１３…断熱材 １１４…耐熱性樹脂 １１５…ヒーター線 １１６…表面板 １２１、１２２…溝 １２３…保護壁 １３１、１３２…通し穴 １５０…チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 建樹 東京都日野市多摩平１丁目５番地12−100 トライシステム株式会社内 Ｆターム(参考） 2D037 AD03 5G502 AA02 AA03 AA11 BB01 BB03 BB05 BB19 BE10 EE06 FF07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度によって変形する感温部と、 前記感温部の変形に基づいて電気回路を遮断するスイッ
   チ部とを有し、 前記感温部に張力が加えられていることを特徴とする回
   路遮断器。
2. 【請求項２】前記感温部を、発熱体または発熱体によっ
   て熱せられる受熱体に接触させて使用するものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 【請求項３】前記感温部は、所定の張力下における変形
   率が、特定の温度で急変するものであることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の回路遮断器。
4. 【請求項４】前記感温部が樹脂であることを特徴とする
   請求項１〜３の何れかに記載の回路遮断器。
5. 【請求項５】前記感温部は、糸状または帯状の部材であ
   って、発熱体または発熱体によって熱せられる受熱体の
   裏面側から表面を通って裏面側に戻るように掛け渡した
   上で、張力が加えられていることを特徴とする請求項１
   〜４の何れかに記載の回路遮断器。
6. 【請求項６】前記感温部は、糸状または帯状の部材であ
   って、これに沿って両側に保護壁が形成されていること
   を特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の回路遮断
   器。
7. 【請求項７】前記感温部は、温度によって変形する糸状
   の部材をチューブに通したものであることを特徴とする
   請求項１〜５の何れかに記載の回路遮断器。
8. 【請求項８】ヒーターに通電後、着座面が数秒で設定温
   度に到達する暖房便座において、 温度が異常上昇した際に前記ヒーターへの通電を遮断す
   るための装置として請求項１〜７の何れかに記載の回路
   遮断器を用いたことを特徴とする暖房便座。