JPH01243387A - 電気採暖具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気（敷き、掛け）毛布、電気カーペット、
床暖房用のパネルヒータなどの電気採暖具に関する。

〔従来の技術〕

電気毛布や電気カーペット等は、その毛布本体等の採暖
具本体の全体にわたり蛇行状にして内装されたヒータ線
を発熱させて暖房に供されるとともに、上記ヒータ線は
、温度を感知してインピーダンスを変化するセンサーを
有した制御手段で、ヒータ線と電源との間に介装された
半導体スイッチング素子をスイッチングすることによっ
て、発熱を制御されるようになっている。

ところで、従来の電気毛布等は２線式と１線式のものに
大別されている。２線式のものは、ヒータ線の他に備え
られるセンサーが、ヒータ線と１本化されておらず、ヒ
ータ線とは別に線状に形成されているとともに、毛布本
体の全体にわたりヒ−夕線に沿うように蛇行状に内装さ
れた構成である。しかし、このようにヒータ線と線状セ
ンサーとが別々な２線式の構成であると、これらを所定
の蛇行パターンにして配設するのに多くの手間がかかる
という問題があった。

また、１線式のものは、ヒータ線とセンサーとを１本化
した発熱体として、それを発熱体の全体にわたり蛇行状
に内装した構成であるが、この１線式発熱体は、芯糸の
外周にセンサー線を巻き付けるとともに、これらを温度
を感知してインピーダンスを変化する電気絶縁性の感熱
誘電体で被覆し、その外周にヒータ線を巻き付け、さら
に、全体を絶縁外被で覆って形成されている。しかし、
このような構成の１線式発熱体では、そのセンサー線が
ヒータ線で覆われているため、採暖具本体の周囲温度は
センサー線に影響することがない。

ところで、電気毛布等の電気採暖具では、その使用上の
快適性の観点から、周囲温度に応じて採暖具本体の温度
を自動的に変化させること、つまり、周囲温度が高い場
合には採暖具本体の温度を自動的に下（！、逆に周囲温
度が低い場合には採暖具本体の温度を自動的に上げるよ
うにすることが望まれる。

そこで、１線式発熱体を備えたものにおいて、上述の要
請を満たした電気毛布が従来提供されており、その構成
は第５図に示されている。第５図中１は、サイリスター
２を介して商用交流電源３に接続される１線式発熱体の
ヒータ線であり、また４は前記１線式発熱体のセンサー
である。センサー４はセンサーインピーダンス検知回路
５に接続されているとともに、この回路５の出力端は比
較回路としてのオペアンプ６の正（＋）入力端子に接続
されている。さらに、オペアンプ６の負（−）入力端子
には固定抵抗７および室温センサーとしてのサーミスタ
ー８の直列回路と、可変抵抗９との接続点が接続されて
いる。また、オペアンプ６の出力端はサイリスタートリ
ガ回路１ｏを介してサイリスク−２のゲートに接続され
ている。

そして、上記サイリスター２、センサーインピーダンス
検知回路５、オペアンプ６、固定抵抗７、サーミスター
８、可変抵抗９、およびサイリスタートリガー回路１０
は、制御手段をなしているとともに、これは一般に毛布
本体から離して設けられる図示しないコントロールボッ
クスに内蔵されている。

このような従来の構成において、センサー４はヒータ線
１で加熱される毛布本体の温度を検出し、その出力ｖ１
はセンサーインピーダンス検知回路５にて波形成形され
、出力ｖｂとしてオペアンプ６に入力される。なお、こ
の出力ｖｂの電位は毛布本体の温度が高まるにしたがっ
て下がるものである。一方、オペアンプ６には、固定抵
抗７およυサーミスタ８と可変抵抗９とで分圧された電
圧ＶＳが入力されているから、オペアンプ６は電圧ＶＳ
を基準値として、これと上記電圧ｖｂとを比較する。そ
して、この比較によって、ｖｂ＞ｖｓの場合にオペアン
プ６は高レベルの出力信号を出力してサイリスタートリ
ガー回路１０を動作させるから、サイリスター２が導通
され、それに伴ってヒータ線１への通電がなされて毛布
本体の加熱がなされる。逆に、ｖｂくｖｓの場合にはオ
ペアンプ６の出力信号は低レベルとなるから、サイリス
タートリガー回路１０は非動作状態となってサイリスタ
ー２が導通されることはない。したがって、使用者が可
変抵抗９の抵抗値を調節することにより、毛布本体の温
度を変えることができる。

また、可変抵抗９の調節後において、サーミスター８は
室温を感知する。それによって、サーミスター８の抵抗
値が自動的に変化されるため、室温が低くなった場合に
は上記電圧Ｖｓの電位が上がり、逆に室温が高くなった
場合には上記電圧ＶＳの電位が下がる。そうすると、こ
のような室温検知にもとずいてオペアンプ９の基準値（
つまり、電圧Ｖｓ）が自動的に設定し直されるので、室
温が低くなって電圧ＶＳが上がると既述の温度制御によ
り毛布本体の温度が上げられ、逆に、室温が高くなって
電圧Ｖｓが下がると既述の温度制御により毛布本体の温
度が下げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の構成によれば、毛布本体から離れて設置
されるコントロールボックス内にて室温を感知している
ため、実際に電気毛布を用いている使用者の体感温度と
は異なった条件で温度制御されてしまうという問題があ
った。その上、コントロールボックスはあまり大きくす
ることはできないため、それに内蔵された部品は互いに
接近した状態に設けられている。そして、ヒータ線１へ
の通電制御用のサイリスク−２は発熱を伴うから、この
発熱による周囲温度の上昇が室温センサーとしてのサー
ミスター８にも及んでしまい、その結果、正確に室温を
感知することができないという問題があった。しかも、
室温センサーとしてサーミスター８を使用するために、
コスト高であるという問題もあった、 本発明の目的は、１線式発熱体の特徴を生かしつつ、室
温変化に正確に追従して採暖具本体の温度を使用者の体
感温度と一致させて自動的に制御できるともに、安価な
電気採暖具を提供することにある。

［発明の構成コ 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明の電気採暖具におい
ては、採暖具本体の全体にわたり蛇行して内装され半導
体スイッチング素子を介して電源に接続される発熱体を
、ヒータ線とこの外側に設けた上記センサーとを具備し
て１本化するとともに、上記センサーを、上記ヒータ線
を内側に配して設けられ温度によってインピーダンスを
変化する電気絶縁性の感熱誘電体と、この誘電体の外側
に配設されたセンサー線とから形成したものである。

〔作用〕

採暖具本体に内装される発熱体は、ヒータ線とセンサー
とを具備して一本化された１線式の構成であるので、こ
れを採暖具本体に蛇行配線する手間が２線式のものに比
較して容易である。そして、この発熱体が備えるセンサ
ー線は、内側にヒータ線が配された感熱誘電体の外側に
配されているから、ヒータ線により加熱されている採暖
具本体の温度を感知することは勿論のこと、ヒータ線の
熱に遮られることなく、採暖具本体の全体において採暖
具本体周囲の室温を感知する。そして、このような温度
感知もとずいて感熱誘電体のインピーダンスが一定に保
たれるように半導体スイッチング素子がｏｎ−ｏｆ’ｆ
動作されることによって、ヒータ線の発熱が制御される
から、採暖具本体の温度は、その周囲温度が高い場合に
は自動的に下げられ、逆に周囲温度が低い場合には自動
的に上げられる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第４図を参照して
説明する。

第３図中１１は採暖具本体としての毛布本体で、この全
体にわたり１線式の発熱体１２が蛇行して内蔵されてい
る。しかも、発熱体１２の蛇行パターンは、使用の際に
使用者の胸側程粗く、かつ足下側程密となるようにしで
ある。

そして、発熱体１２は第２図に示すように芯糸１２ａの
外周にヒータ線１３をスパイラル状に巻き付けるととも
に、これらを感熱誘電体１４で被覆し、この誘電体１４
の外周にセンサー線１５をスパイラル状に巻き付け、さ
らに、全体を絶縁外被１６で覆って形成されている。感
熱誘電体１４は温度を感知してインピーダンスを変化す
る電気絶縁材製のものであり、これとセンサー線１５と
はセンサー１７をなしている。したがって、この発熱体
１２はヒータ線１３とこの外側に設けたセンサー１７と
を具備して一本化されているものである。

また、以上の発熱体１２の発熱を制御する回路は第１図
に示されている。つまり、第１図中１８は商用交流電源
で、これには、半導体スイッチング素子としてのサイリ
スター１９におけるカソード・アノード間を介して上記
ヒータ線１３が接続されている。また、商用文流電［１
８とサイリスター１９のカソードとの接続点にはセンサ
ー回路２０が接続されている。この回路２０は、直列接
続された一対の抵抗２１．２２と、抵抗２２に直列接続
された上記センサー線１５とから形成されている。そし
て、センサー回路２０の抵抗２１゜２２相互接続点には
センサーインピーダンス検知回路２３が接続されている
。この検知回路２３は、上記センサー回路２０の出力電
圧Ｖ１が負（−）入力端子に入力されるオペアンプ２４
の出力端にダイオード２５を接続し、このダイオード２
５のアノードに、抵抗２６を接続するとともに、この抵
抗２６と並列なコンデンサ２７および抵抗２８の直列回
路を接続し、さらに、ダイオード２５のアノードをオペ
アンプ２４の正（＋）入力端子に接続して形成されてい
る。そして、コンデンサ２７および抵抗２８の相互接続
点は、比較回路としてのオペアンプ２９における正（＋
）入力端子に接続されている。また、第１図中３０は温
度設定回路で、これは可変抵抗３１と固定抵抗３２とを
直列接続して形成され、その相互接続点は上記オペアン
プ２９における負（−）入力端子に接続されている。そ
して、オペアンプ２９の出力端はサイリスタートリガ回
路３３を介して上記サイリスク−１９のゲートに接続さ
れている。

なお、上記サイリスク−１９、抵抗２１，２２、センサ
ーインピーダンス検知回路２３、オペアンプ２９、温度
設定回路３０．およびサイリスタートリガ回路３３は、
制御手段をなしているとともに、この手段は図示しない
コントロータボックスに内蔵されている。

以上のような電気回路による発熱体１２の発熱制御は、
感熱誘電体１４のインピーダンスが一定に保たれるよう
に自動制御されるものであり、この制御について以下説
明する。

つまり、電気毛布の使用時にはヒータ線１３がら感熱誘
電体１４を通ってセンサー線１５に至る漏れ電流を生じ
る。そうすると、センサー回路２０がその抵抗２１．２
２で上記漏れ電流を分圧し、この回路２０からの出力電
圧Ｖｉがセンサーインピーダンス検知回路２３の負（−
）入力端子に供給される。このセンサーインピーダンス
検知回路２３は、そのダイオード２５により整流すると
ともに、抵抗２６．コンデンサ２７．および抵抗２８に
より平滑して、直流出力としての電圧ｖｂをオペアンプ
２９の正（＋）入力端子に入力する。ところで、上記感
熱誘電体１４のインピーダンスは、毛布本体１１の温度
が高まるにしたがって下がるものである。一方、オペア
ンプ２９の負（−）入力端子には、可変抵抗３１および
固定抵抗３２で分圧された電圧Ｖｓが入力されているか
ら、オペアンプ２９は電圧ＶＳを基準値として、これと
上記電圧ｖｂとを比較する。そして、この比較によって
、ｖｂ＞Ｖｓの場合にオペアンプ２９は高レベルの出力
信号を出力してサイリスタートリガー回路３３を動作さ
せるから、サイリスター１９が導通され、それに伴って
ヒータ線１３への通電がなされて毛布本体１１の加熱が
なされる。逆に、Ｖｂ＜ＶＳの場合にはオペアンプ２９
の出力信号は低レベルとなるから、サイリスタートリガ
ー回路３３は非動作状態となってサイリスク−１９が導
通されることはない。したがって、使用者が可変抵抗３
１の抵抗値を調節することにより、毛布本体１１の温度
を変えることができる。

すなわち、以上のようにして、感熱誘電体１４のインピ
ーダンスを一定に保つようにサイリスタ＝１９をスイッ
チング制御する、換言すれば、上記電圧ｖｂと電圧Ｖｓ
とを同じとすることを目標とするフィードバック制御に
よって、ヒータ線１３の発熱を制御して、毛布本体１１
の温度を上記温度設定回路３０で指定した温度に保持で
きるものである。

ところで、毛布本体１１に内蔵された１線式発熱体１２
は、温度によってインピーダンスが変化する感熱誘電体
１４の内側にヒータ線１３を、また外側にセンサー線１
５を夫々配設した構成を有しているから、センサー１７
の感熱誘電体１４は、ヒータ線１３により加熱されてい
る毛布本体１１の温度を感知することは勿論のこと、ヒ
ータ線１３の熱に遮られることなく、毛布本体１１の全
体においてその周囲の室温に大きく影響される。

つまり、毛布本体１１の周囲の室温を顕著に感知できる
ものである。

″＃−佑疋した倣に、烹温が下がった場合には、その変
化をセンサー１７で容易に捕えることができ、その感熱
誘電体１４のインピーダンスが大きくなり上記電圧Ｖｓ
の電位が上がるため、オペアンプ２９の基準値が自動的
に設定し直される。そうすると、感熱誘電体１４のイン
ピーダンスを一定に保つようにサイリスター１９をスイ
ッチング制御する既述の温度制御作用によって、サイリ
スター１９の導通期間が長くなってヒータ線１３への電
力供給量が増加され、毛布本体１１の温度が上げられる
。

しかも、この場合に本実施例のような発熱体１２の配線
パターンによれば、配線密度が高い足部側ではヒータ線
１３の隣接部分の熱の影響が顕著になって、この足部側
でのインピーダンスが下がって足部側の毛布温度が高く
なる。一方で、配線密度が低い胸部側においては、ヒー
タ線１３の隣接部分の熱の影響がほとんど無視できる程
度に小さくなるとともに、感熱誘電体１４のインピーダ
ンスを一定に保つ条件が優位となって、この胸部側での
インピーダンスが上がるから、胸部側の温度は下がる。

したがって、毛布本体１１の周囲温度の低下に応じて発
熱量が単に増加するだけではなく、既述の熱量配分によ
り、熱量をより多く必要とする足部分に多くの熱量を配
分できるので、快適性をより向上できる。なお、室温変
化に対する毛布本体１１の胸部側Ｂ点（第３図参照）と
足部側Ａ点（第３図参照）の温度変化は第４図に示され
ている。

また、逆に室温が高くなる場合には上記電圧Ｖｓの電位
が下げられてオペアンプ２９の基準値が自動的に設定し
直されるので、既述の温度制御により毛布本体１１の温
度が下げられることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明は以上の通り構成されているので、次ぎに記載す
る効果がある。

採暖具本体に内装される発熱体を、ヒータ線とセンサー
とを具備して１本化された１線式の構成としたから、こ
れを採暖具本体に蛇行配線する手間が２線式のものに比
較して容易である。

そして、発熱体が１線式であるにも拘らず、ヒータ線の
熱に遮られることなく、採暖具本体の全体において採暖
具本体周囲の室温を感知できる。

このように採暖具本体の温度検知用のセンサーを共用し
て室温を感知して、採暖具本体の温度を自動的に制御で
きるから、室温感知用として高コストなサーミスタを使
用する必要がなく、安価に得ることができる。

さらに、センサーを採暖具本体に内蔵したから、コント
ロールボックス内の発熱部品の影響を受けることがなく
、室温変化を正確に感知できるとともに、このセンサー
を採暖具本体の全体にわたって蛇行配線したから、採暖
具本体の周囲温度を感知して採暖具本体の温度を使用者
の体感温度と一致させる自動制御が可能となり、快適に
使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は
電気回路図、第２図は１線式発熱体の構造を示す斜視図
、第３図は毛布本体に対する発熱体の配線パターンを示
す平面図、第４図は毛布本体の温度と室温との関係を示
す図である。第５図は従来例を示す電気回路図である。 １１・・・毛布本体（採暖具本体）、１２・・・発熱体
、１３・・・ヒータ線、１４・・・感熱誘電体、１５・
・・センサー線、１７・・・センサー、１９・・・サイ
リスク−（半導体スイッチング素子）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体スイッチング素子を介して電源に接続される発熱
   体を採暖具本体の全体にわたり蛇行させて内装し、温度
   を感知してインピーダンスを変化するセンサーを有した
   制御手段で、上記半導体スイッチング素子をスイッチン
   グ制御することによって、上記発熱体の発熱を制御する
   ようにした電気採暖具において、 上記発熱体がヒータ線とこの外側に設けた上記センサー
   とを具備して１本化されているとともに、上記センサー
   を、上記ヒータ線を内側に配して設けられ温度によって
   インピーダンスを変化する電気絶縁性の感熱誘電体と、
   この誘電体の外側に配設されたセンサー線とから形成し
   たことを特徴とする電気採暖具。