JPH05266964A - 電熱器具の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒータを含む主回路の電流が異常に高くなっ
た場合や異常に低くなった場合にそのことを検出してヒ
ータへの通電を停止することにより、ヒータの断線や破
断状態での運転あるいは異常過熱や絶縁不良を未然に防
止する。 【構成】 ＣＴ５で検出した電流を電圧Ｖ₀に変換し、
電圧の上限値Ｖ₁と下限値Ｖ₂との比較をコンパレータ１
６,１７で行う。Ｖ₂＜Ｖ₀＜Ｖ₁である正常状態ではトラ
ンジスタＱ₁が導通してリレー９が動作し、リレー接点
４が閉じ、ヒータ１に通電される。Ｖ₀＜Ｖ₂又はＶ₁＜
Ｖ₀である異常状態ではトランジスタＱ₁が非導通とな
り、リレー接点４が開き、通電が停止される。リセット
スイッチ２４を押すことにより通電状態に復帰させるこ
とができる。異常状態ではＬＥＤ２９が消灯するので、
使用者は異常状態を知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、家庭用等に用いられ
る電熱器具の安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は一般家庭で普通に用いられている
電気温風暖房機の電気回路図である。この暖房機は、並
列に接続された半導体ヒータ６１と送風ファン用モータ
６２を運転スイッチ６３を介してＡＣ１００Ｖ電源に接
続し、暖房するときは運転スイッチ６３をＯＮにして半
導体ヒータ６１と送風ファン用モータ６２に通電し、暖
房を停止するときは運転スイッチ６３をＯＦＦにしてそ
れらへの通電を停止するようになっている。

【０００３】上記半導体ヒータには、最近、セラミック
ヒータが多用されつつある。その理由としては、電流が
流れても赤熱せず外観的に火気の危険感がなく安心感が
持てるとか、温度上昇に伴って抵抗が増加するという正
の温度係数(ＰＴＣ−Positive Temperature Coefficien
t)を有していて、ヒータの温度を素子自身で一定温度に
制御する自己制御機能があるといった点にある。このセ
ラミックヒータの欠点は強度的に脆い点にあり、使用中
や器具運搬中に破断して器具の非充電部に接触し、使用
時に電気的トラブルを招く要因を持っている。このた
め、例えば図４に示すように、薄板状の小片のセラミッ
クヒータ６５を数枚(図では４枚)並べ、このセラミック
ヒータ６５を機械的な保護と熱交換用のフィンを兼ねた
２枚の導電板６６,６７で挟みつけた構造とすることに
より、セラミックヒータの強度的な欠点を補うようにし
たものが多用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のセラミックヒータは寸法、重量共大きくなり、小
型、軽量化が求められる家電製品には適していないとい
う欠点がある。そこで、セラミックヒータを図５に示す
ような１枚の板状に成型することにより寸法、重量共小
さくすると共に、強度的に脆い欠点は、電気回路によっ
てヒータの破断を早期に発見してトラブルを未然に防ぐ
ことにより補うことが考えられる。

【０００５】しかし、図３に示す従来の回路では、以下
に述べるようにセラミックヒータの破断状態での運転を
未然に防止できないという問題がある。図５のセラミッ
クヒータ７０は両端７１,７２が導電性材料のコーティ
ングにより電極化されており、この電極間の抵抗値は安
定している。この電極間の抵抗値を１０Ωとした場合、
図示のようにＸＹ線で約半分に分断すると、分断された
各素子の抵抗値は約５Ωになるはずであるが、破断面が
導電材料でコーティングされていないため、逆に元の１
０Ωをはるかに越える大きい値になる。例えば、このセ
ラミックヒータ７０を図６(ａ)のように取り付けた状態
で図６(ｂ)に示すように破断すると、その抵抗値は元の
抵抗値よりもはるかに大きくなり、流れる電流値は非常
に小さくなる。図７は一定の断面積を持つヒータ素子の
長さと電気抵抗値の関係を示すグラフである。抵抗値は
通常、特性Ａに示すようにヒータの種類に関係なく長さ
に対して比例的に増加する。このことは金属製ヒータだ
けでなくセラミックヒータについてもいえる。しかし、
ヒータ素子が破断した場合、金属製ヒータの場合には抵
抗値は長さに応じて減少するが、セラミックヒータの場
合には抵抗値は破線Ｂに示す特性を示し、元の抵抗値よ
りも増加する。図８は図７のＪ点で破断した場合の電気
抵抗値の比較グラフである。通常の場合の抵抗値を１０
Ωとすると、金属製ヒータの場合は数分の１０Ωに減少
するが、セラミックヒータの場合は数ＫΩに増大する。
このように、セラミックヒータが破断寸前にある場合あ
るいは破断した場合、抵抗値が非常に大きくなって電流
が極端に小さくなるが、上記従来の回路ではそのような
低電流を検出するようにはなっていないために、セラミ
ックヒータの破断寸前あるいは破断状態での運転を未然
に防止できない。

【０００６】また、半導体ヒータの代わりに通常の金属
製ヒータを用いた場合、この金属製ヒータが酸化等によ
って断線して器具の非充電部に接触すると抵抗値が小さ
くなって過電流が器具側に漏電するが、断線する位置は
一定していないので漏電電流の大きさは一定せず、電流
ヒューズ等で保護することは困難である。このため、従
来の回路では異常過熱や絶縁不良を起こし、危険であ
る。また、半導体ヒータの場合も金属製ヒータの場合
も、送風用モータが故障して回転しなくなったり、ゴミ
やホコリの蓄積によって送風量が極端に低下したり、ヒ
ータにゴミやホコリがついてヒータを通過する風量が低
下したりして、ヒータの温度が上昇すると、ヒータの抵
抗が増加し、電流が低下するが、上記従来の回路ではそ
のような電流の低下を検出するようにはなっていないた
めに、ヒータの異常過熱や絶縁不良を起こし危険であ
る。そこで、この発明の目的は、ヒータを含む主回路の
電流が異常に高くなった場合や異常に低くなった場合に
そのことを検出してヒータへの通電を停止することによ
り、ヒータの断線や破断状態での運転あるいは異常過熱
や絶縁不良を未然に防止するようにした電熱器具を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の電熱器具の安全装置は、電熱器具のヒー
タを含む主回路の電流を検出する電流検出手段と、上記
電流検出手段の検出結果から上記主回路の電流値が所定
範囲外か否かを判定する判定手段と、上記判定手段の判
定結果をうけて、上記主回路の電流値が所定範囲外の場
合に上記主回路を遮断するスイッチ手段と、上記スイッ
チ手段を遮断前の状態に復帰させるリセット手段と、上
記主回路が遮断状態にあるか否かを表示する表示手段と
を備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】電流検出手段が、電熱器具のヒータを含む主回
路の電流を検出し、判定手段が、上記電流検出手段の検
出結果から上記主回路の電流値が所定範囲外か否かを判
定する。そして、スイッチ手段が、上記判定手段の判定
結果をうけて、上記主回路の電流値が所定範囲外の場合
に上記主回路を遮断する。更に、表示手段が、上記主回
路が遮断状態にあるか否かを表示する。このように、主
回路の電流値が異常に高くなったり異常に低くなって所
定範囲外の値になったときに主回路を遮断するようにし
ているので、ヒータの断線や破断状態での運転あるいは
異常過熱や絶縁不良を未然に防止できる。また、リセッ
ト手段によりスイッチ手段を遮断前の状態に復帰させる
ようにしているので、スイッチ手段が自動復帰してチャ
タリングを起こすこともない。また、この電熱器具の使
用者は表示手段により異常を確認できる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。第１実施例 図１はこの発明の第１実施例である電気温風暖房機の安
全装置の回路図である。この図１において、１は半導体
ヒータ、２は送風ファン用モータ、３は電源スイッチ、
４は異常時に回路を遮断するためのノーマルオフのリレ
ー接点、５は回路電流を検知するためのＣＴ(カレント
・トランス)である。上記電源スイッチ３の二次側に制
御回路用トランス６を接続し、このトランス６から整流
器７、電圧安定器である３端子レギュレータ８を介し
て、上記リレー接点４を駆動するためのリレー９に電源
を供給している。上記整流器７の出力端子および３端子
レギュレータ８の出力端子はそれぞれコンデンサ１０,
１１を介して接地されている。また、上記ＣＴ５の二次
側に抵抗器１２および整流用ダイオード１３,１３,,,を
接続し、これらの素子と抵抗器１４およびコンデンサ１
５とで、回路電流を電圧値(Ｖ₀)として検出している。

【００１０】この電圧Ｖ₀は第１コンパレータ１６の反
転入力端子と第２コンパレータ１７の非反転入力端子に
入力される。第１コンパレータ１６は抵抗１８と抵抗１
９との接続点の電圧Ｖ₁と上記Ｖ₀とを比較し、Ｖ₁＞Ｖ₀
なら出力は"High"状態となり、Ｖ₁＜Ｖ₀なら出力は"Lo
w"状態となる。第２コンパレータ１７は抵抗１９と抵抗
２０との接続点の電圧Ｖ₂と上記Ｖ₀とを比較し、Ｖ₀＞
Ｖ₂なら出力は"High"状態となり、Ｖ₀＜Ｖ₂なら出力は"
Low"状態となる。電圧Ｖ₁,Ｖ₂はそれぞれ正常運転時に
おける電圧Ｖ₀の上限値と下限値となるように、抵抗１
８,１９,２０の値が設定されている。上記二つのコンパ
レータ１６,１７の出力端子は、トランジスタＱ₂のコレ
クタと抵抗２１との接続点に接続されると共に、抵抗２
２を介してトランジスタＱ₁のベースに接続されてい
る。トランジスタＱ１のベースは抵抗２３を介して接地
されている。二つのコンパレータ１６,１７の出力のい
ずれもが"High"状態、すなわち、Ｖ₂＜Ｖ₀＜Ｖ₁であれ
ば、Ｑ₁のベース電圧は高く、Ｑ₁は導通状態となる。一
方、二つのコンパレータ１６,１７のいずれか一つが導
通状態、すなわち、Ｖ₂＜Ｖ₁＜Ｖ₀あるいはＶ₀＜Ｖ₂＜
Ｖ₁になれば、Ｑ₁のベース電圧は０Ｖ近くまで低下し、
Ｑ₁は非導通状態となる。

【００１１】トランジスタＱ₁のコレクタには接地点と
の間にリセットスイッチ２４が接続されていると共に、
抵抗２５を介してトランジスタＱ₂のベースに接続され
ている。トランジスタＱ₂のベースはまた、抵抗２６を
介して接地されている。上記トランジスタＱ₁が導通状
態になるか、あるいはリセットスイッチ２４が押される
と、リレー９が動作してリレー接点４が閉じる。この状
態ではトランジスタＱ₂のベース電圧は０Ｖ近くにあ
り、トランジスタＱ₂は非導通状態にある。また、トラ
ンジスタＱ₁が非導通状態にあり、かつ、リセットスイ
ッチ２４がＯＦＦの状態ではトランジスタＱ₂のベース
電圧は高く、トランジスタＱ₂は導通状態にあり、トラ
ンジスタＱ₁のベース電圧は０Ｖ近くのままであり、ト
ランジスタＱ₁は非導通状態を保持し続ける。また、上
記リレー９と並列にサージ吸収用のダイオード２７と、
抵抗２８と直列に接続されたＬＥＤ２９が接続されてい
る。このＬＥＤ２９はリレー９の動作と共に点灯するの
で、回路が通電状態にあればＬＥＤ２９は点灯してお
り、通電の停止と共に消灯する。

【００１２】上記構成からなる回路は以下のように動作
する。電源スイッチ３を入れない状態ではリレー接点４
はＯＦＦの状態にある。電源スイッチ３をＯＮにする
と、電圧Ｖ₁,Ｖ₂はそれぞれ設定電圧となるが、電圧Ｖ₀
はまだ生じていない。従って、第２コンパレータ１７の
出力が"Low"状態になり、トランジスタＱ₁は非導通状態
のままであり、リレー９は動作せず、リレー接点４はＯ
ＦＦのままである。この状態でリセットスイッチ２４を
押すと、リレー９が動作し、リレー接点４が閉じ、半導
体ヒータ１に電流が流れ、暖房状態になる。リセットス
イッチ２４を押したままの状態ではトランジスタＱ₂の
ベース電圧は０Ｖに近いためトランジスタＱ₂は非導通
状態にある。

【００１３】装置が正常であれば、回路電流は所定範囲
に収まっているので、検出電圧Ｖ₀は、Ｖ₂＜Ｖ₀＜Ｖ₁の
範囲にあり、コンパレータ１６,１７共出力は"High"状
態にあり、トランジスタＱ₁のベース電圧が上がり、ト
ランジスタＱ₁は導通状態となる。このときリセットス
イッチ２４を離してもトランジスタＱ₁は導通状態にあ
り、リレー９は動作したままで、ヒータ１は継続して通
電される。また、トランジスタＱ₁のコレクタ電圧は０
Ｖ近くまで低下しておりトランジスタＱ₂も非導通状態
のままである。そして、ＬＥＤ２９が点灯した状態にあ
り、使用者は装置が正常運転していることがわかる。

【００１４】何らかの原因で回路に過電流が流れ、Ｖ₂
＜Ｖ₁＜Ｖ₀となると、コンパレータ１６の出力が"Low"
状態になり、トランジスタＱ₁が非導通状態となり、リ
レー９が動作せず、リレー接点４がＯＦＦとなり、ヒー
タ９への通電が停止される。同時にＬＥＤ２９が消灯
し、使用者は装置の異常を知ることができる。このと
き、トランジスタＱ₂のベース電圧が上昇し、トランジ
スタＱ₂が導通状態となり、トランジスタＱ₁は非導通状
態を保持し続ける。また、半導体ヒータ１が、送風ファ
ン用モータ２の停止等により過熱状態になったり、破断
寸前あるいは破断した状態にあったりして、半導体ヒー
タ１の抵抗値が通常の値よりはるかに大きくなって、ヒ
ータ電流が非常に小さくなり、Ｖ₀＜Ｖ₂＜Ｖ₁となる
と、第２コンパレータ１７の出力が"Low"状態となり、
トランジスタＱ₁が非導通状態となり、上記過電流の場
合と同様、ヒータ９への通電が停止され、ＬＥＤ２９が
点灯する。通電が停止されると、Ｖ₀の値は初期状態に
戻るが、トランジスタＱ₂が導通状態のままであるの
で、トランジスタＱ₁は非導通状態を保持し、従って、
リレー９もＯＦＦのままで、ヒータ１に通電されること
はない。但し、この状態でリセットスイッチ２４を押せ
ば通電状態に戻るが、装置の異常状態が続いていればす
ぐに通電が停止されるので安全である。

【００１５】第２実施例 図２はこの発明の第２実施例である暖房器具の安全装置
の回路図である。この図２において、４１は金属製ヒー
タまたはセラミックヒータ等のヒータ、４２は表示ラン
プ、４３,４４はリレー接点、４５はＣＴ、４６は電源
スイッチ、４７はヒューズ等の安全装置である。上記Ｃ
Ｔ４５の二次側には検知回路４８が設けられている。こ
の検知回路４８は回路電流が所定範囲にあるかどうかを
検知して、所定範囲内にあればリレー４９の電源回路を
閉じ、所定範囲外であればリレー４９の電源回路を開く
ようになっている。リレー４９の電源は交流、直流のい
ずれでもよい。このリレー４９の励磁により、リレー接
点４３,４４がＯＮする。更に、上記検知回路４８と並
列にリセットスイッチ５０を設けている。このリセット
スイッチ５０を押すとリレー４９が励磁され、リレー接
点４３,４４がＯＮする。

【００１６】上記構成からなる回路は以下のように動作
する。電源スイッチ４６を入れた状態ではリレー接点４
３,４４はＯＦＦの状態にあるので、回路に電流は流れ
ず、検知回路４８はリレー４９の電源回路をＯＦＦの状
態にしたままである。この状態でリセットスイッチ５０
を押すと、リレー４９の電源回路が閉じ、リレー４９が
励磁され、接点４３,４４がＯＮになる。装置が正常で
あれば、回路には所定範囲の電流が流れるので、検知回
路４８はこのことを検知してリレー４９の電源回路を閉
じる。従って、リセットスイッチ５０を離してもリレー
４９は励磁されたままとなり、リレー接点４３、４４は
ＯＮのままで、ヒータ４１への通電が継続される。この
とき表示ランプ４２は点灯しており、使用者は装置が正
常運転状態にあることを知る。

【００１７】ヒータ４１の酸化や断線あるいは破断等で
抵抗値が増加したり減少したりして回路電流が上記所定
範囲外となると、検知回路４８がそのことを検知してリ
レー４９の電源回路を開く。そうすると、リレー４９が
非励磁状態となり、リレー接点４３,４４がＯＦＦにな
り、ヒータ４１への通電が停止される。同時に表示ラン
プ４２も消灯する。使用者は表示ランプ４２の消灯によ
り、装置が異常であることを知ることができる。通電が
停止されると、回路に電流は流れないので、検知回路４
８はリレー４９の電源回路を開いた状態を保ち、従っ
て、リレー４９も非励磁状態のままで、ヒータ１に通電
されることはない。但し、この状態でリセットスイッチ
２４を押せば通電状態に戻るが、装置の異常状態が続い
ていればすぐに通電が停止されるので安全である。

【００１８】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の電
熱器具の安全装置は、電熱器具のヒータを含む主回路の
電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段の検
出結果から上記主回路の電流値が所定範囲外か否かを判
定する判定手段と、上記判定手段の判定結果をうけて、
上記主回路の電流値が所定範囲外の場合に上記主回路を
遮断するスイッチ手段と、上記スイッチ手段を遮断前の
状態に復帰させるリセット手段と、上記主回路が遮断状
態にあるか否かを表示する表示手段とを備えているの
で、以下のような効果がある。 主回路の電流値が異常に高くなったり異常に低くなっ
て所定範囲外の値になったときに主回路を遮断すること
により、ヒータの断線や破断状態での運転あるいは異常
過熱や絶縁不良を未然に防止できる。 リセット手段によりスイッチ手段を遮断前の状態に復
帰させるようにしているので、スイッチ手段が自動復帰
してチャタリングを起こすことがない。 電熱器具の使用者は表示手段により異常を確認でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例の回路図である。

【図２】 この発明の第２実施例の回路図である。

【図３】 従来例の回路図である。

【図４】 金属板で保護したセラミックヒータの外観図
である。

【図５】 金属板で保護されていないセラミックヒータ
の外観図である。

【図６】 図５のセラミックヒータの取付状態(ａ)と破
断状態(ｂ)を示す図である。

【図７】 一般的なヒータの長さと抵抗値との関係(Ａ)
と破断したセラミックヒータの長さと抵抗値の関係(Ｂ)
を示す図である。

【図８】 図７のＪ点で破断したときの電気抵抗値の比
較を示す図である。

【符号の説明】

１,４１…ヒータ、２…送風用ファンモータ、３,４６…
電源スイッチ、４,４３,４４…リレー接点、５,４５…
ＣＴ、９,４９…リレー、１６,１７…コンパレータ、２
４,５０…リセットスイッチ、２９…ＬＥＤ、４２…標
示ランプ、４８…検知回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電熱器具のヒータを含む主回路の電流を
   検出する電流検出手段と、上記電流検出手段の検出結果
   から上記主回路の電流値が所定範囲外か否かを判定する
   判定手段と、上記判定手段の判定結果をうけて、上記主
   回路の電流値が所定範囲外の場合に上記主回路を遮断す
   るスイッチ手段と、上記スイッチ手段を遮断前の状態に
   復帰させるリセット手段と、上記主回路が遮断状態にあ
   るか否かを表示する表示手段とを備えたことを特徴とす
   る電熱器具の安全装置。