JPH11149973A - ヒーターを用いた加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １本又は２本のヒーター線を絶縁板に巻付け
てなる薄型のヒーターは、複数に曲げられることから断
線、短絡等の問題があると共に、１本のヒーター線はそ
の一部が断線すると全てヒーターとしての機能を喪失す
ることにかんがみ、これらの欠点を解消した薄型のヒー
ターを提供することである。 【解決手段】 複数のヒーター線２の両端を共通電極
３、３に接続してヒーター１を構成し、そのヒーター１
を切換回路１５を介して電源１６とマイコン１７に接続
し、電源１６側に切換えてヒーター１に通電し、適当な
時にマイコン１７側に切り換えて、ヒーター１の合成抵
抗を測定し、マイコン１７において正常時の合成抵抗と
断線時の合成抵抗との比較により断線の有無を検知する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ヒーターを用い
た湯沸かし器などの加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】湯沸かし器などの加熱装置に用いられる
従来の薄型ヒーターは、約２ｍの長さの１本又は２本の
ヒーター線をマイカ板等の絶縁板に巻付けたものであ
り、それを２枚の絶縁板間に挾み、更にアルミ板等のケ
ーシングにより挟着して使用に供される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のヒ
ーターは、ヒーター線の１ケ所に断線が生じるとそのヒ
ーター線の全てが機能を喪失する不便があった。また、
１本又は２本のヒーター線からなるものであったから、
ヒーターの電力制御の態様が限られ、多様な電力制御が
できない問題があった。

【０００４】そこで、この発明は一部に断線があっても
ヒーターの機能を喪失させないようにして、使用の便利
性を増大すると共に、ヒーターの電力制御の多様化を図
ることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は複数のヒーター線の両端をそれぞれ共
通電極に接続し、上記共通電極と電源との間に切換回路
を設け、上記切換回路の切換制御手段及び正常時の全ヒ
ーター線の合成抵抗と、１本又は複数本のヒーター線の
断線時の合成抵抗の比較により断線の有無を検知する比
較検知手段を備えた制御回路を設けた構成とした（請求
項１）。

【０００６】上記の構成によると、１本又は複数本のヒ
ーター線の断線があった場合に、他の正常なヒーター線
への通電を継続したまま報知等の措置をとることができ
る。

【０００７】また、前記の課題を解決するために、この
発明は、複数のヒーター線の各一端を１つの共通電極に
接続し、上記ヒーター線の他端の１又は２以上を組合せ
て複数の制御電極に接続し、上記各制御電極と電源回路
との間にそれぞれ制御スイッチを接続し、上記制御スイ
ッチの制御手段を備えた制御回路を設けた構成とした
（請求項２）。

【０００８】上記の構成によると、制御回路による制御
スイッチの入切りに応じて通電されるヒーター線の数が
変わるため、多様な電力制御を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図１から図５に示した第１実
施形態はポットのヒーターとヒーター制御回路に関する
ものである。ヒーター１は図１から図３に示すように、
発熱性抵抗体でなるヒーター線２を所要数並列に配置
し、その両端をそれぞれ共通電極３、３に接続し、各共
通電極３にリード端子４を設けたものである。

【００１０】上記のヒーター線２を各共通電極３に並列
に接続する一つの手段として、この実施形態において
は、図２に示すように、１本のヒーター線２を一定の振
り幅でジグザグ状に折り返えし、共通電極３と平行な折
返えし部５と、直角の発熱部６とを形成し、その発熱部
６を一定ピッチで共通電極３の長さ方向に配列したもの
である。

【００１１】共通電極３は、図３（ａ）、（ｂ）に示す
ように、帯状の導体板を上板７と下板８が対向するよう
にコの字形に屈曲し、前記の折返えし部５に対応した位
置において、上板７に切欠き９を設け、下板８にその切
欠き９に合致する押さえ片１１を設けたものである。上
記の切欠き９及び押さえ片１１の幅Ａ（図３（ａ）参
照）は、折返えし部５の内側の幅Ｂと等しいか、若干小
さく形成される。

【００１２】上記の折返えし部５を押さえ片１１の上に
載せると共に、その押さえ片１１を折返えし部５の内側
を通して切欠き９側に屈曲し（図３（ａ）の一点鎖線参
照）、押さえ片１１により折返えし部５をかしめてヒー
ター線１を共通電極３に固定する。

【００１３】図３（ｃ）、（ｄ）は共通電極３にヒータ
ー線１を固定する他の構造を示す。この場合の共通電極
３は、帯状の１枚の導体板により形成され、折返えし部
５の内側に入る長さの対向一対の切起し片１２が設けら
れる。

【００１４】上記の折り返し部５を一対の切起し片１２
の間に嵌入したのち、これを内側に屈曲してかしめ（図
３（ｄ）参照）、共通電極３とヒーター線１とを一体化
する。

【００１５】上記のようにして、２つの平行な共通電極
３の間に多数の発熱部６が並列に接続された構造のヒー
ター１が構成される。上記のヒーター１はマイカ板等の
絶縁板１３、１３の間に挟さまれ、必要に応じてアルミ
ニューム等のカバー板の間に挟着される。

【００１６】図４は上記のヒーター１を用いたポットの
ヒータ制御回路であり、ヒーター１は切換回路１５を介
して電源１６とマイコン１７に接続される。切換回路１
５は切換えリレー１４の可動接点１５ａと、第１固定接
点１５ｂ、第２固定接点１５ｃにより構成され、可動接
点１５ａはヒーター１に接続され、第１固定接点１５ｂ
は電源１６に、また第２固定接点１５ｃはマイコン１７
にそれぞれ接続される。切換えリレー１４が非励磁のと
きは、可動接点１５ａは二点鎖線で示すように第２固定
接点１５ｃに接する。

【００１７】制御回路１８の電源は前記の電源１６を抵
抗Ｒ₁ 、ダイオードＤにより整流し、コンデンサＣによ
り平滑すると共に、ツェナーダイオードＺで定電圧化し
た直流電源である。

【００１８】上記の切換え回路１５の第２固定接点１５
ｃは抵抗Ｒ₂ を経て上記の直流電源に接続され、その抵
抗Ｒ₂ における電圧降下をマイコン１７に入力するよう
になっている。

【００１９】また、上記の直流電源とアースとの間に切
換えリレー１４の巻線１９とトランジスタスイッチ２１
が直列に接続され、上記トランジスタスイッチ２１の入
力端子が抵抗Ｒ₃ を介してマイコン１７に接続される。

【００２０】なお、２２は湯沸かし温度取込み用のサー
ミスタ、２３は警告表示用発光ダイオード、２４は断線
表示用発光ダイオードである。

【００２１】第１実施形態のポットは以上のごときもの
であり、マイコン１７によるヒーター１の断線検知制御
を図５のフローチャートに基づいて説明する。

【００２２】なお、ヒーター１の各ヒーター線２の抵抗
値は１００Ωであり、１０本並列に接続されているとす
ると、正常時の合成抵抗値Ｒ₀ は１０Ω、ヒーター線２
の１本が断線時の合成抵抗値Ｒ₀ は１１．１Ω、２本が
断線時の合成抵抗値Ｒ₀ は１２．５Ωとなる。

【００２３】フローが開始されると、抵抗Ｒ₂ における
電圧降下の大きさをマイコン１７内に取込んでヒーター
１の合成抵抗値Ｒ₀ を測定する（ステップ１）。その測
定の結果、抵抗値Ｒ₀ が１１．１Ωより小さいときは、
正常と判断し（ステップ２）、トランジスタスイッチ２
１をＯＮにして切換えリレー１４の巻線１９を励磁し、
可動接点１５ａを第１固定接点１５ｂ側に切換えてヒー
ター１に通電する（ステップ３）。以後通常の湯沸かし
フローを実行して（ステップ４）、フローを終了する。

【００２４】前記のステップ２において、抵抗値Ｒ₀ が
１１．１より大きいときは、ヒーター線２が１本以上断
線していることになるので、次のステップ５で更に抵抗
値Ｒ₀ が１２．５Ωより大きいか小さいかを判断し、小
さいときは断線は１本であるので、警告表示をするにと
どめ（ステップ６）、次のステップ３、４に移る。しか
し、抵抗値Ｒ₀ が１２．５Ωより大きい場合は断線が２
本以上であるので、断線表示を行い（ステップ７）ヒー
ター１への通電を遮断して（ステップ８）、フローを終
了する。

【００２５】図６は他の制御方法のフローチャートであ
り、この場合はステップ１でトランジスタスイッチ２１
をＯＮにして切換えリレー１４に通電し、その巻線１９
を励磁して可動接点１５ａを第１固定接点１５ｂ側に切
換えてヒーター１に通電する。次に湯沸かし温度をサー
ミスター２２から取込み（ステップ２）、沸騰に達した
かどうかを検知する（ステップ３）。沸騰に達していな
い場合は一定時間（例えば１０分間）が経過したのち
（ステップ４）トランジスタスイッチ２１をＯＦＦにし
て巻線１９の励磁を遮断して可動接点１５ａを第２固定
接点１５ｃ側に戻してヒーター１への通電をＯＦＦにす
ると共に、そのときのヒーター１の抵抗値Ｒ₀ を測定す
る（ステップ５）。その結果、抵抗値Ｒ₀ が１１．１Ω
より小さいときは（ステップ６）、引き続きヒーター１
への通電を行い（ステップ１）、以下同様のフローを繰
返す。

【００２６】ステップ６において抵抗値Ｒ₀ が１１．１
Ω以上であるときは、更に１２．５Ω以上が否かを判別
し（ステップ７）、１２．５Ωより小さいときは警告表
示用発光ダイオード２３を点灯して警告表示を行い（ス
テップ８）、引き続きヒーター１への通電を行い（ステ
ップ１）、以下同様のフローを繰り返す。１２．５Ω以
上の時は断線表示用発光ダイオード２４を点灯して断線
表示を行い（ステップ９）、ヒーター通電を遮断して
（ステップ１０）、フローを終了する。

【００２７】なお、ステップ３で沸騰であることが検知
されると、ヒーター１への通電をＯＦＦにして（ステッ
プ１１）、フローを終了する。

【００２８】次に、図７及び図８に基づいて第２実施形
態を説明する。この場合のヒーター線２は７本の発熱部
６の一端を１つの共通電極３に接続し、その他端を４
本、２本、１本の３組に分け、それぞれ制御電極２５
ａ、２５ｂ、２５ｃに接続している。ヒーター線２の共
通電極３及び制御電極２５ａ、２５ｂ、２５ｃに対する
接続の方法は前記の第１実施形態の場合と同様である。

【００２９】図８は制御回路であり、ヒーター１はその
共通電極３を電源に接続し、各制御電極２５ａ、２５
ｂ、２５ｃ側をそれぞれ制御スイッチとしての第１制御
接点２６ａ、第２制御接点２６ｂ、及び第３制御接点２
６ｃを経てアースに接続している。上記の各接点２６
ａ、２６ｂ、２６ｃの第１から第３のリレー巻線２７
ａ、２７ｂ、２７ｃは、それぞれトランジスタスイッチ
２８ａ、２８ｂ、２８ｃを介して直流電源とアースとの
間に接続される。

【００３０】この場合は、マイコン１７からの信号によ
りトランジスタスイッチ２８ａ、２８ｂ、２８ｃの全部
又はいずれかがＯＮになると、これらに対応した第１か
ら第３制御リレー２９ａ、２９ｂ、２９ｃの巻線２７
ａ、２７ｂ、２７ｃが励磁され、第１から第３の制御接
点２６ａ、２６ｂ、２６ｃの全部又はいずれかがＯＮと
なって、ヒーター線１に通電される。

【００３１】ＯＮになる接点２６ａ、２６ｂ、２６ｃの
組合せと、そのときの合成抵抗Ｒ₀、電源１００Ｖにお
ける電力及び使用例をまとめて示せば表１の通りであ
る。表１中のＮＯ．３及びＮＯ．４の緩速湯沸かしは、
夜間の睡眠時間等、沸騰まで比較的長く加熱することで
カルキを除去する場合などに適する。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、ヒー
ター線が共通電極に対して並列に接続されるので、１本
又は複数本の断線があっても残りのヒーター線に通電を
継続することができると共に、所要の表示又は報知を行
って断線を知らせることができる（請求項１）。

【００３４】また、複数のヒーター線を複数の組に分け
てそれぞれ制御スイッチを介して通電するようにするこ
とにより、種々の組合せの電力を発生させることがで
き、多様な加熱制御を行うことができる（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のヒーターの斜視図

【図２】同上の平面図

【図３】（ａ）同上の一部分解斜視図 （ｂ）同上の一部断面図 （ｃ）同上の変形例の分解斜視図 （ｄ）（ｃ）図の場合の断面図

【図４】同上の制御回路図

【図５】同上のフローチャート

【図６】同上の他のフローチャート

【図７】第２実施形態のヒーターの平面図

【図８】同上の制御回路図

【符号の説明】

１ ヒーター ２ ヒーター線 ３ 共通電極 ４ リード端子 ５ 折返えし部 ６ 発熱部 ７ 上板 ８ 下板 ９ 切欠き １１ 押さえ片 １２ 切起し片 １３ 絶縁板 １４ 切換えリレー １５ 切換回路 １６ 電源 １７ マイコン １８ 制御回路 １９ 巻線 ２１ トランジスタスイッチ ２２ サーミスター ２３ 警告表示用発光ダイオード ２４ 断線表示用発光ダイオード ２５ａ〜ｃ 制御電極 ２６ａ 第１制御接点 ２６ｂ 第２制御接点 ２６ｃ 第３制御接点 ２７ａ〜ｃ 巻線 ２８ａ〜ｃ トランジスタスイッチ ２９ａ 第１制御リレー ２９ｂ 第２制御リレー ２９ｃ 第３制御リレー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のヒーター線の両端をそれぞれ共通
   電極に接続し、上記共通電極と電源との間に切換回路を
   設け、上記切換回路の切換制御手段及び正常時の全ヒー
   ター線の合成抵抗と、１本又は複数本のヒーター線の断
   線時の合成抵抗の比較により断線の有無を検知する比較
   検知手段を備えた制御回路を設けてなるヒーターを用い
   た加熱装置。
2. 【請求項２】 複数のヒーター線の各一端を１つの共通
   電極に接続し、上記ヒーター線の他端の１又は２以上を
   組合せて複数の制御電極に接続し、上記各制御電極と電
   源との間にそれぞれ制御スイッチを接続し、上記制御ス
   イッチの制御手段を備えた制御回路を設けてなるヒータ
   ーを用いた加熱装置。