JPS58211221A - 床暖房装置 - 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】 本発明は住居の床面に敷設して暖房を行なう床暖房装置
に関するものであるＯ 従来この穐の床暖房装置は、消費電力力孟大きい欠点が
あり、しかも、使用実態からみ７Ｌは、石油ストーブや
ガスストーブあるいは電気ストー７゛などの様に消し忘
れや転倒が容易に火事に結び付くという点がほとんどな
い安全性の高いものであるが故に、消し忘れが多く、省
エネルギーの観点力）ら問題となる点があった。こうし
た省エネルギーという点から、切換スイッチによって暖
房面積を切換え、例えは、本体の左半分又は右半分のみ
の暖房を行なえる型の床暖房装置も考案されておシ、前
述した電力ロスも減少してはいるが、反未１に、使用す
る場所をかえる毎にスイッチ切換を行なわなければなら
ず、使い勝手の面で極めて面倒な操作が必要となる。こ
うした点を改善するためには、床暖房装置本体に人体検
出機構を内蔵することが容易に考えられるが、最も重要
なことは、こうした人体検出機構及びその制御回路が故
障したときに如何に床暖房装置の安全性が保証できるか
という点にある。

第１図は従来例を示す回路図であり、（１）は温度制御
回路、（２）は人体検出機構及びその制御回路でるる。

温度制御回路（１）がＯＮ指令として）ｌｊｇｈ出力を
出し、人体検出機構及びその制御回路（２）が人体検出
信号としてＨ１ｇｈ出力を出したときのみ、ＡＮＤゲー
ト（３）はＨｉｇｈ出力を出し、トランジスタ（４）を
ＯＮさせてリレーコイル（５）をドライブし、リレー接
点（６）を閉じてヒータ（７）に通電を行なう。温度制
御回路（１）が、たとえば、出力素子等がショート又は
オープンしてＨｉ　ｇｈ倍信号固定して出力されつづけ
る状態になったときにも、回路内でそれを検出し、電源
の供給を速断するフェールセーフ構成になっている。し
かし、この回路においては、人体検出の情報を与えるた
めに、その出力側でＡＮＩ）をとる構成であるので、Ａ
ＮＤゲート（３）がＨｉｇｈ故障したときはトランジス
タ（４）がＯＮＬつづけ、ヒータ（７）は通電されっば
なしで極めて危険な状態となる。

本発明は、このような点に鑑み、使用者がいないときに
は本体への通電を行なわないように構成され、人体の載
置、非載置に志して動作する検出機構及びその制（財）
回路が、何らかの原因で故障したときにおいても安全側
に動作し、さらに、温度制御回路の安全性を全くそこな
わないことを目的としている。

この目的を達成するために本発明は、床面に敷設する本
体と、前記本体に内威したヒータと、前記本体或いは前
記ヒータの温度を検出する温度センサを含む温度検出回
路と、前記ヒータの動作温度を設定する温度設定回路と
、１記温度検出回路と前記温度設定回路の出力を比較す
る比較回路と、前記比較回路の出力によシ前記ヒータへ
の通電を制御する電力制御回路と、前記本体に内蔵され
、人体の載置によシ物理量が変化する人体検出手段と、
前記人体検出手段の出力を受は人体の載置、非載置の判
定を行なう判定回路と、前記判定回路が人体の載置を示
す出力を発生したときは、前記温度検出回路、温度設定
回路、比較回路、電力制御回路を動作状態にするか、又
はその間の信号を伝達し、前記判定回路が人体の非載置
を示す出力を発生したときは、前記温度検出回路、温度
設定回路、比較回路、電力制御回路のうち少なくとも１
つを非動作状態にするか、又はその間の信号の伝達を遮
断する手段とを設けたものである。

このように１人体検出手段の出力に応じて人体の載置、
非載置の判定を行なう判定回路が人体の載置を示す出力
を発生したときには、温度検出回路、温度設定回路、比
較回路、電力制御ｎ回路を動作状態にするか、又はその
間の信号を伝達して温度制御回路を正常動作状態にさせ
る構成、又は判定回路が人体の非載置な示す出力を発生
したときには、温度検出回路、温度設定回路、比較回路
、電力制御回路のうち少なくとも１つを非動作状態にす
るか、又はその間の信号の伝達を遮断して温度制御回路
を非動作状態にさせる構成上することによシ、人体検出
手段、判知回路或いは判定回路の出力を受けて温度制御
回路を動作状態、非動作にさせろか、又は信号伝達を行
なうか、遮断する手段がショート又はオープンの故障を
起こしたときに、温度制御回路は人体検出手段が無い場
合と同様の正常動作を行なうか、又は非動作状態になっ
た一！！まで通電を止めてしまうかのどちらかの状態に
固定して、安全側の動作を行なうことになる。

又、人体検出機構及び制御回路を装備したことにより、
本来の温度制−の安全性をそこなうことがない。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
２図において、端子（８）と（９）間には商用周波数電
源、端子（９）と００間には直流定電圧電源が供給され
るものとする。又上記直流定電圧電源は商用周波数電源
よシつくられているものとする。ＱＩＪは電源スィッチ
、＠は温度ヒユーズである。０は温度検出回路であシ、
電流制限抵抗Ｑ４、温度センサー、ペース接地されたト
ラ／ジスタＯ１，トランジスタの保護ダイオードＱη、
温度信号電流を積分するコンデンサ０樽と抵抗−に１勺
構成さｎている。

温度センサＱ５１は第３図に示す構成であシ、芯糸（１
５ａ）の上に電ｉ　（１５ｂ）を巻き、その上に感温層
（１５ｃ）をコーティングし、さらにその上に電極（１
ｓｄ）を巻いて、最後に外被（１５ｅ）で被われている
。ｌｌＥ極（１５ｂ）と（１５ｄ）の間の感温層（１５
ｃ）の温度特性は第４図に示すように負の傾きをもって
いる。

第２図において、翰は温度設定回路でろり、抵抗体刀四
と可変抵抗（至）の直列回路で構成されている。

（財）は比較器、（社）は電力制−回路である。ＩＣ力
制御回路（２）は、比較器＠夷の出力をトランジスタ（
４）のペースへ供給するための分割抵抗Ｗａη、リレー
コイル（５Ｊ１ダイオード（ハ）、リレー接点（６）よ
り構成されている。

リレー接点（６ンに接続されたヒータ（７）は、第５図
に示すように、芯糸（７ａ）の上にヒータ線（７ｂ）を
巻き、七の上にナイロン層（７ｃ）　′４ｅ−コーチイ
ンクシ、さらに信号線（７ｄ）を巻いて、最後に外被（
７ｅ）で被われている。ナイロン層（７ｃ）は約１６５
℃で溶融する特性をもつ。

第２図において、四は比較器−の故障検出する故障検出
回路であり、比較器（財）の２人力と出力を入力し、異
常時は発熱抵抗（２９ａ）を発熱させて温度ヒユーズ（
２）をきる構成となっている。

−は人体検出手段であシ、その構成は第６図に示す、こ
こで（ａｏａ）（３ｏｂ）は電極、（３０Ｃ）は人体の
載置によシその圧力の強さく　ｋｇ／（−”ＩＩ　）に
応じて高抵抗の状態から低抵抗の状態まで変化する加圧
導電性シートである。このシー）　（３０ｃ）の加工溝
［特性は、第７図に示すように、圧力が加われば、電極
間の抵抗値が下がるものである。

（３りは判定回路であり、人体検出手段−の加圧状態を
抵抗−−の直列回路で分圧として取シ出している。抵抗
（３４１−の直列回路は検出圧力の設定を行なっておシ
、これを比較諸国で比較している。

その出力を抵抗口η（ハ）で取勺出し、トランジスタ（
至）を通して直流電源を温度検出回路（２）に供給して
いる。又、発熱用抵抗＠Ｉ（４υ、ダイオード■（ハ）
は保安回路を構成しており、発熱用抵抗’ｇ４＠υと温
度ヒユーズ（至）は粘結状態に構成している。

本床暖房装置の本体の構造を第８図の断面図にて示す。

なお、同一部品には同一番号を付している。ｉ４４は表
布、（３０ａ）　（３０ｂ）　（３０ｃ）は第６図で示
し九加圧導電性シートをもった人体検出手段と同一のも
ので、顛は断熱材である。この断熱材−に温度センサＯ
〜とヒータ（７）が埋込まれている。第９図は、本床暖
房装置の全体を示しており、本体−、制量部品が内蔵さ
れたコード口←η、ｖＩｌ源コード−１電源プラグ四か
ら構成されている。

次に上記構成による床暖房装置の動作について説明する
。今、本体四に人が載っていて、第２図のトランジスタ
ーがＯＮして、温度検出回路（至）に直流電流が与えら
れているちのとする。この状態で電源スィッチ（２）が
ＯＮされていれは、温度センサーに交流電圧が印加され
てお夛、そのときの本体−の温度に応じたインピーダン
スを示す。温度センサ０−を流れる電流（以下センサ電
流と呼ぶ）は、このインピーダンスに応じて、交流の負
サイクル時直流電源端子ＱＯからトランジスタＵ・を経
てコンデンサ（ｔｉｌｌ、抵抗（Ｉ９１の並列回路を流
れ、トランジスターユのコレクタ、エミッタを経て温度
センサＯ〜を流れることになる。この電流がコンデンサ
Ｈ１抵抗−により積分さバ、直流電圧化されて比較器に
）の■端子に入力される。この直流電圧を温度信号■Ｔ
と呼ぶ。なお、温度センサ０句は負の温度特性を持つの
で、本体−の温度が低いときには、高いインピーダンス
をもち、センサ電流が小さくなるので、コンデンサ９〜
に充電される電荷は少なくなシ、温度信号ｖＴは低い値
となる。逆に、本体＠Ｑの温度が高いときには、温度セ
ンサα−のインピーダンスは低くなシ、センサ電流は大
きくなるので、コンデンサ（ｌｌＧに充電される電荷は
多くなシ、温度信号ｖＴは高い値となる。次に温度設定
回路−では、可変抵抗（２）と抵抗ぐυ（社）の分圧で
゛その出力ｖＲ（ｍ度設定信号）が与えられる０次に比
較器−には、上述した温度信号■１と温度設定信号ｖ８
が与えられ、■□ン４のときに比較器（財）の出力はＨ
ｉｇｈとなυ、ｖＴ＜　ＶＲのときにＬｏｗとなる。こ
の出力が電力制御回路−に入力され、比較器（財）の出
力がＨｉｇｈのときにはトランジスタ（４）がＯＮして
リレーコイル（６）をドライブし、リレー接点（６）を
ＯＮしてヒータ（７）に通電を行なう。逆に、比較器（
財）の出力がＬｏｗのときにはトランジスタ（４）はＯ
ＦＦ　Ｌ、リレー接点（６）はＯＦＦ　ｌ、てヒータ（
７）は通電されない。

温度設定は、可変抵抗−で行ない、低い抵抗に設定すれ
ばｖＲの値が低くな’）、Ｖｒ＜’ｂｔとなるまでヒー
タ（７）は通電されるので、本体部は高い温度に制御さ
れる。逆に、可変抵抗−を高い抵抗に設定すれは４の値
は高くなるので、本体部は低い温度に制御される。又、
何らかの異常により、ヒータ（７）が高温に上昇して１
６５°Ｃを越えれば、第５図に示した（７Ｃ）のナイロ
ン層が溶融し、１ｇ２図の発熱用抵抗−又は←υに電流
が流れ、熱結合状態にある温度ヒユーズ（６）を溶断し
、電力料＃回路（２）及びヒータ（７）への通電を遮断
する。

次に、本発明の主たる内容の説明を行なう、第９図の本
体部に人が載ったとき忙は、第８図に示した加圧導電性
シー）　（３ｏｃ）に圧力が加わり、その両端の抵抗値
は低下する。人体検出手段−は、第２図に示したように
、直流定電圧が印加されてお勺、抵抗０４瞥によって分
圧（以下人体検出電圧ＶＰと呼ぶ）が取シ出されている
ので、圧力の強さとｖＰの関係は第１Ｏ図の（５）のよ
うになる、抵抗−と彌の分圧で設定電圧がきまシ、子供
１人が載ったときの圧力の強さによシ生じる人体検出電
圧よりも、設定電圧■ｓを少し低めにしておけは、家庭
で飼われているベット等で動作することも避けられる（
第１０図の（ａに図示）。ｖｓを比較器−の■端子、ｖ
Ｐ１！Ｌ′ｅ　Ｍ子に接続しているので、ｖＰ＞Ｖｓの
とき（人が本体ｈｅに載ったとき）はＬｏｗ出力を出し
、トランジスタ（至）をＯＮさせる。トランジスターの
ＯＮ時は、前述した様な温度側（財）動作を行なう。

次に、ｖＰ＜ｖ５のとき／（人が本体部に載っていない
とき）比較器−の出力はＨｉｇｈとなシ、トランジスタ
（至）はＯＦＦ　して、温度検出回路Ｏに直流電源を与
えないので、温度信号ｖＴはθとなシ、岑＜ｖＲとなっ
て、比較器（財）は、常にＬｏｗ出力のままであャ、リ
レー接点（６）はＯＦＦ　して、ヒータ（７）には通電
されない。以上のように、人体載置時の検出動作な行な
うことができる。

このように、人体の載置の有無ケ判定する判定回路（３
１）の出力によってトランジスタｅｌｆを介して温度検
出回路（至）への給電を行ない、温度検出回路（至）を
動作状態にしたシ叉は非動作状態にしたりするので、た
とえトランジスターがショート故障を起こしても、以降
の回路は人体検出機構及びその制御回路がないときと同
様の安全性を維持して動作することができる。又、トラ
ンジスターがオープンすれば、前述したよりに、ヒータ
（７ンには通電されないので、安全である。さらに、判
定回路（３１ンと温度検出回路（至）に電蝉を供給する
トランジスタ四とを付けたことによって、その他の温度
制御回路の安全性がそこなわれるということも全くない
。

第１１図は温度設定回路（ホ）への電源供給を判定回路
（３１）の出力で行なう他の実施例、Ｍ１２図は比較器
−へのＩＩＩ源供給を判定回路（３１ンの出力で行なう
他の実施例、第１３図は、ｔカ制御回路盤四への電源供
給を判定回路（３１）の出方で行なう他の実施例でるり
、それぞれ、人体が載っているときは、トランジスタ（
至）によって（第１１図ではトランジスターによって動
作するトランジスターな通して）、電源供給が行なわれ
ているが、人体が載っていないときは電源供給が行なわ
れず、前述した内容と同様にヒータ通電は行なわれない
。

又、第１４図〜第１６図は信号経路を遮断する方式であ
シ、第１４図は温度設定信号の経路を、第１５図は温度
信号の経路を、第１６図は比較Ｂ−の出方信号の経路を
それぞれトランジスターでｉＭ断している。すなわち、
人体が載っているときは、比較器−がＬｏｗ出力である
ため、トランジスタＦ４がＯＦＦして信号は伝えられて
いるが、人体が載っていないときは、比較器（至）の出
方はＨｉｇｈとなシ、トランジスターがＯＮして信号経
路を遮断することになる。

上記第１１図から第１６図の実施例においても、第２図
と同様トランジスタ国、トランジスタ關及びトランジス
ターのオープン又はショート故障時にも安全側の動作を
行なう。さら忙、これらの回路を付は加えることによっ
て、その他の温度制御回路の安全性は全くそこなわれる
ことはない。この効果は、圧力によシ抵抗のかわる人体
検出手段に限定されるものではなく、単なるスイッチ、
容量の変わるもの等でもよいことはいうまでもない。

以上のように、本発明の床暖房装置によれは、人体の載
置の有無を判定する判定回路の出力によって、温度検出
回路、温度設定回路、比較回路、電力制御回路を動作状
態あるいは非動作状態にするか、又は上記回路間で信号
を伝達あるいは速断する構成にする仁とにょシ、人体検
出機構あるいはその制御回路が何らかの原因で故障した
ときにおいても安全側に動作し、さらに温度制御回路の
安全性を全くそこなわずに、これらの人体検出機構ある
いは制（財）回路を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す床暖房装置の回路図、第２図は本
発明の一実施例を示す床暖房装置の回路図、第３図は温
度上イサの構造を示す斜視図、第４図は温度センサのイ
ンピーグ／スの温度特性図、第５図はヒータの構造を示
す斜視図、第６図は人体検出手段を示す斜視図、第７図
は加圧導電性シートの加圧特性を示す図、第８図は本発
明の床暖房装置本体の断面図、第９図は本発明の床暖房
装置の全体を示す斜視図、第１０図は判定回路の入力信
号を説明する図、第１１図〜第１６図はそれぞれ他の実
施例を示す部分回路図である。 （７）・・・ヒータ、（至）・・温度検出回路、（１５
１・・・温度センサ、−・・・温度設定回路、（２）・
・・比較回路、四・・・電力制御回路、−・・・人体検
出手段、（３１）・・・判定回路、−・・・比較器、翰
・・・トランジスタ、顛・・・本体代理人　森本義弘 第３図 第４図 θ　　　　？θ　　　４θ　　　　〃 シ帛し／ｌ（°ｃ） 第３図 りＣ ａ 第６図 第７図 五ｈｃＱ強、７（Ｋｆ／ｌａｒす 第β図 ４ 第９図 圧ｎの強之（ｋｌ／を岬す 第１ｆ図 第１？図 第１３図 第１４図 第１５図 第１θ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、床面に敷設する本体と、前記本体に内蔵したヒータ
   と、前記本体或いは前記ヒータの温度を検出する温度セ
   ンサを含む温度検出回路と、前記ヒータの動作温度を設
   定する温度設定回路と、前記温度検出回路と前記温度設
   定回路の出力を比較する比較回路と、前記比較の 回路の出力によシ前記ヒータ）−電を制御する電力制御
   回路と、前記本体に内蔵され、人体の載置によシ物理量
   が変化する人体検出手段と、前記人体検出手段の出力を
   受は人体の載置、非載置の判定を行なう判定回路と、前
   記判定回路が人体の載置を示す出力を発生したときは、
   前記温度検出回路、温度設定回路、比較回路、電力制御
   回路を動作状態にするか、又はその間の信号を伝達し、
   前記判定回路が人体の非載置を示す出力を発生したとき
   は、前記温度検出回路、温度設定回路、比較回路、電力
   制御回路のうち少なくとも１つをＪト動作状態にするか
   、又はその間の信号の伝達を速断する手段を備えた床暖
   房装置。 ２、人体検出手段の変化する物理量は抵抗値である特許
   請求の範囲第１項記載の床暖房装置。