JP5281172B1 - 電気こたつ - Google Patents

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Abstract

【課題】人体検知センサーを用いて使用者の有無を検出して電気ヒーターを制御するようにした電気こたつにおいて、使用者の快適性や利便性を損なうことなく、省エネが図れ、安全性も維持できるようにすること。
【解決手段】使用者の存在の有無を検出する人体検知センサー19を用いて電気ヒーター5の通電を制御する制御手段を備え、この制御手段は人体検知センサー19によって使用者の不存在を検出したときには電気ヒーター5に流れる電流の量を制限する待機状態モードとし、待機状態モードにあるときに人体検知センサー19によって使用者の存在を検出したときには電気ヒーター5への電流制限を解除して通常状態モードとする。
【選択図】図3

Description

本発明は、使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを用いて省エネ制御が行えるようにした電気こたつに関する。
従来、この種の電気こたつでは、人体検知センサーを用いて使用者の存在の有無を検出し、使用者が所定時間、電気こたつを使用していないときには電気ヒーターの通電を停止させるようして省エネが図れるようにしている。
上述した電気こたつでは、人体検知センサーによる電気ヒーターの通電停止中に使用者が電気こたつの中に足を入れ、人体検知センサーが使用者の存在を検出すると、電気ヒーターの通電を再開するようにしているが、近年、消し忘れ防止等の安全上の見地から、人体検知センサーにより電気ヒーターの通電を停止した場合には、その後、人体検知センサーが使用者の存在を検出しても電気ヒーターの通電が自動的に再開されないようにしている(特許文献1参照)
登録実用新案第3083893号公報
上述した電気こたつでは、人体検知センサーにより電気ヒーターの通電が停止されると、通電再開時に、折角、温まった電気こたつの中が冷え切ってしまい、使用者に不快感を与える心配があった。また、後者のように、人体検知センサーが使用者の存在を検出しても電気ヒーターの通電が自動的に再開されないようにしたものでは、一旦、運転スイッチを切り、再投入するという復帰操作(リセット操作)が必要となり、この操作が使用者にとって煩わしいものであった。
そこで本発明は、上記の点に鑑み、人体検知センサーを用いて使用者の有無を検出して電気ヒーターの通電を制御するようにした電気こたつにおいて、使用者の快適性や利便性を損なうことなく、省エネが図れ、安全性も維持できるようにすることを目的とする。
このため第1の電気こたつに係る発明は、使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを備えた電気こたつにおいて、
メインヒーターとこのメインヒーターより消費電力の小さいサブヒーターとから構成されて暖房空間内を暖めるための電気ヒーターと、
前記人体検知センサーを作用させるか否かを選択するための人体検知センサー入切スイッチと、
前記メインヒーターを通電させるか前記サブヒーターを通電させるかを切り替えるスイッチを備えたリレーと、
前記人体検知センサー入切スイッチの操作により前記人体検知センサーを作用させることを選択している場合に、前記人体検知センサーによって前記使用者の存在を検出したときには通常状態モードとするように前記リレーの前記スイッチの一方の接点を介して前記メインヒーターを通電するように切り替えると共に前記使用者の不存在を所定時間検出したときには待機状態モードとするように前記リレーを励磁して切り替えられた前記スイッチの他方の接点を介して前記サブヒーターを通電するように切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする。
第2の発明は、使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを備えた電気こたつにおいて、
暖房空間内を暖めるための電気ヒーターと、
この電気ヒーターに接続される電流制限素子と、
前記人体検知センサーを作用させるか否かを選択するための人体検知センサー入切スイッチと、
前記電気ヒーターに前記電流制限素子と並列に接続されるスイッチを備え、閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記電流制限素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するか、前記スイッチを開成させることにより前記電流制限素子により前記電気ヒーターへの電流の流れる量を制限した状態で前記電気ヒーターに通電させるかを切り替えるリレーと、
前記人体検知センサー入切スイッチの操作により前記人体検知センサーを作用させることを選択している場合に、前記人体検知センサーによって前記使用者の存在を検出したときには通常状態モードとするように前記リレーの閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記電流制限素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するように切り替え、前記使用者の不存在を所定時間検出したときには待機状態モードとするように前記リレーを励磁して前記スイッチを開成して前記電流制限素子により前記電気ヒーターへの電流の流れる量を制限した状態で前記電気ヒーターに通電するように切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする。
第3の発明は、使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを備えた電気こたつにおいて、
暖房空間内を暖めるための電気ヒーターと、
この電気ヒーターに接続される半波整流素子と、
前記人体検知センサーを作用させるか否かを選択するための人体検知センサー入切スイッチと、
前記電気ヒーターに前記半波整流素子と並列に接続されるスイッチを備え、閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記半波整流素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するか、前記スイッチを開成させることにより前記半波整流素子による半波整流によりその発熱量を抑制するように前記電気ヒーターに通電させるかを切り替えるリレーと、
前記人体検知センサー入切スイッチの操作により前記人体検知センサーを作用させることを選択している場合に、前記人体検知センサーによって前記使用者の存在を検出したときには通常状態モードとするように前記リレーの閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記半波整流素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するように切り替え、前記使用者の不存在を所定時間検出したときには待機状態モードとするように前記リレーを励磁して前記スイッチを開成して前記半波整流素子による半波整流によりその発熱量を抑制するように前記電気ヒーターに通電するように切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、人体検知センサーによって使用者の不存在を所定時間検出したときには、制御手段によってリレーを励磁させてそのスイッチを切り替えて電気ヒーターをメインヒーターから消費電力の小さいサブヒーターに切り替え等して、電気ヒーターに電流の流れる量を制限する待機状態モードとし、またこの待機状態モードにあるときに人体検知センサーによって使用者の存在を検出したときには、前記制御手段によって前記スイッチを切り替えて電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除して通常状態モードとするようにしたので、待機状態モード中であっても電気こたつの中が冷え切らないようにでき、待機状態モードから通常状態モードに戻った際の使用者に不快感を与えないようにできると共に、待機状態モードから通常状態モードへの自動復帰が可能で使用者の利便性を損なうことがなく、快適性及び利便性に優れており、省エネ性や安全性にも優れたものであります。
電気こたつの縦断面図である。 電気こたつを下方から観た平面図である。 第1の実施形態を示す電気こたつの電気回路図である。 第2の実施形態を示す電気こたつの電気回路図である。 第3の実施形態を示す電気こたつの電気回路図である。
以下図1乃至図5に基づき、本発明の実施の形態について説明する。先ず、図1において、1は電気カーペットなどの略中央に載置される電気こたつで、矩形をなす本体型枠2内に設けた天板3の略中央下部に下方から吸込んだ空気を放射状に水平方向に送風する送風機4及び例えば石英管の中に通電により赤熱するタングステン線ヒーターを内蔵しハロゲン化合物、不活性ガスを封入した電気ヒーター5を備えている。
本体型枠2をこの4隅に配した支持脚6a、6b、6c、6dにより床面上に支持することで暖房空間Sを形成している。また、この本体型枠2の上部には支持脚6a、6b、6c、6dの外側を覆うこたつ布団7を介して卓板8を載置している。そして、電気こたつ1の暖房空間S内に足や身体を入れたときに前記電気ヒーター5に直接触れて火傷などが起こるのを防止する網目状の保護カバー9が設けられている。
10は電源を電気ヒーター5に供給する電源線で、一端を負荷としての電気ヒーター5及び送風機4を備えたヒーターユニット11と接続する負荷側プラグ12に接続するとともに、その途中に人体検知センサーユニット13と運転スィッチ14を有するコントローラ15を介して他端をAC100Vの商用電源16の電源コンセント17に接続するための電源プラグ18に接続している。
上述した人体検知センサーユニット13は、1つの支持脚6aの暖房空間S側に着脱自在に固定され、後述するように人体(使用者)を検出するための焦電型赤外線センサーからなる人体検知センサー19等が設けられている。そして、人体検知センサー19の検出部が暖房空間Sの対角線上にある支持脚6bに対向する位置に配置され、暖房空間S内における使用者の有無を検出するようにしている。
次に、図3に基づき、第1の実施形態の電気こたつ1の電気回路について詳述する。電源線10にはコントローラ15、人体検知センサーユニット13及びヒーターユニット11が接続され、前記コントローラ15では電源線10に前記運転スイッチ14が接続されている。
プリント基板P上に搭載された前記人体検知センサーユニット13は制御手段であるセンサー制御回路20を有し、センサー制御回路20には上述した人体検知センサー19、人体検知センサー入切スイッチ21、人体検知センサー入切表示ランプ22、温度保護装置23及びリレー24が接続されている。そして、前記リレー24のリレースイッチ241が電源線10に接続されている。そして、リレースイッチ241の常閉接点241bが負荷側プラグ12のA端子に接続されると共に、常開接点241aが負荷側プラグ12のC端子に接続されている。
前記センサー制御回路20はタイマ機能を有し、制御手段、記憶手段等を内蔵したマイクロコンピュータなどから構成され、人体検知センサー入切スイッチ21の閉成(ON)、開成(OFF)に基づいて人体検知センサー表示ランプ22への通電、非通電を制御し、また人体検知センサー19による人体の有無検出に基づいて前記リレー24の通電、非通電を制御する。
前記人体検知センサー19は、例えば波長9.0μmの赤外線焦電型のものである。そして、人体検知センサー入切スイッチ21が閉成(ON)されているとき、使用者全員が電気こたつから出て使用者が電気こたつ1の中に一人も入ってないことを人体検知センサー19が検出すると、センサー制御回路20のタイマがカウントを開始し、所定時間、例えば15分間継続して人を検出しない場合には、センサー制御回路20がリレー24を励磁させ、リレースイッチ241が常閉接点241bから常開接点241aに切換わる。
その後、少なくとも一人の使用者が電気こたつ1の中に入ったことを人体検知センサー19が検出すると、センサー制御回路20はリレー24を消磁させ、リレースイッチ241が常開接点241aから常閉接点241bに切換わる。尚、人体検知センサー入切スイッチ21が開成(OFF)されている場合、センサー制御回路20は人体検知センサー19による人の有無の検出にかかわらずリレー24を励磁することはなく、リレースイッチ241は常閉接点241bに入ったままである。
前記ヒーターユニット11は、負荷側プラグ12のA端子及びB端子間に電気ヒーター5のメインヒーター51とこのメインヒーター51と並列に接続された送風機4のファンモータ4aがサーモスタット25及び温度ヒューズ26を介して接続されている。また、負荷側プラグ12のC端子及びB端子間にメインヒーター51(例えば、抵抗値20Ω)よりも抵抗値が高く消費電力の小さいサブヒーター52(例えば、抵抗値100kΩ)がサーモスタット25及び温度ヒューズ26を介して接続されている。前記サーモスタット25は暖房空間Sの温度を調節するものであり、温度ヒューズ26は電気ヒーター5の異常加熱時に溶断して通電を遮断するものである。
次に、上述する構成による電気こたつ1の動作について説明する。先ず、商用電源16の電源コンセント17に電源プラグ18が接続している状態において、コントローラ15の運転スイッチ14を閉成すると、リレースイッチ241、サーモスタット25及び温度ヒューズ26を介して電気ヒーター5のメインヒーター51と送風機4のファンモータ4aに電源が供給される。従って、電気ヒーター5により暖められた暖気が送風機4により電気こたつ1内の暖房空間S内を循環する。
そして、使用者により人体検知センサー入切スイッチ21が閉成されている状態で、前述の如く、運転スイッチ14の閉成により人体検知センサーユニット13に電源が供給されると、人体検知センサー入切表示ランプ22が点灯するとともに人体検知センサー19は暖房空間S内での人体が発する赤外線を検出することで、この空間S内での使用者の有無検出を開始する。
そして、前記センサー制御回路20のタイマが計時により、人体検知センサー19の赤外線入射量が連続して所定時間(例えば15分間)変化しない時には、使用者が不在であるとセンサー制御回路20が判断して、リレー24を励磁させる。このため、リレースイッチ241が常閉接点241bから常開接点241aに切換わり、電気ヒーター5への通電はメインヒーター51から電力消費の小さい(発熱量が通常状態モードより小さい)サブヒーター52へ切換るとともに、ファンモータ4aの通電が停止し、送風機4が停止する待機状態モードとなる。このとき、サブヒーター52によって暖房空間Sが僅かながら加熱されるため、暖房空間Sが冷え切ってしまうことはない。
その後、人体検知センサー19による待機状態モード中に、使用者が暖房空間S内に足を入れ、人体検知センサー19がこれを検出すると、使用者がいるとセンサー制御回路20が判断して、リレー24を消磁させ、リレースイッチ241が常開接点241aから常閉接点241bに切換わる。このため、電気ヒーター5への通電はサブヒーター52からメインヒーター51へ切換るとともに、ファンモータ4aの通電が再開し、送風機4が運転する電力消費の大きい(発熱量が待機状態モードより大きい)通常状態モードとなる。このとき、暖房空間Sが僅かながら加熱されていたため、使用者が暖房空間Sに足を入れた際に、不快に感じることがないようにできる。
このように、使用者の有無状態を検出して上述の動作を繰り返すことで、使用者がコントローラ15の運転スイッチ14を切り忘れても、自動的に省エネ、かつ安全な待機状態モードとなり、待機状態モード中に使用者が電気こたつ1の中に足を入れると、運転スイッチ14の入れ直し等の復帰動作を行うことなく、自動的に通常状態モードとなって使用者の利便性を損なうこともない。
また、電源の初期通電時、例えばコントローラ15の運転スイッチ14を入れただけで、誰も電気こたつ1内の暖房空間S内で暖を取らなかった場合においては、使用者不存在を検出する所定時間である15分後に電気ヒーター5のメインヒーター51と送風機4のファンモータ4への通電を遮断して停止し、サブヒーター52のみの通電の待機状態モードにすることができる。
さらに、人体検知センサー19により使用者が不存在であることを検出する所定時間を、使用者が任意に選択設定できるようにする選択スイッチを人体検知センサーユニット13に設けても良い。
以上のように、コントローラ15の運転スイッチ14を入れただけで、誰も電気こたつ1に入っていなく、暖房空間S内で暖を取らなかった場合においては、予め人体検知センサー入切スイッチ21が閉成(ON)しておくことにより、人体検知センサーユニット13が動作して使用者不存在を検出する所定時間である15分後に電気ヒーター5のメインヒータ51と送風機4のファンモータ4aへの通電を遮断して停止するとともに、電力消費の小さなサブヒーター52に通電する待機状態モードとなる。
また、待機状態モード中に人体検知センサー19が人の存在を検出したときにはメインヒーター52と送風機4のファンモータ4aに通電する通常状態モードに自動的に戻すようにしたので、待機状態モード中であっても電気こたつ1の中が適度に保温され、待機状態モードから通常状態モードに戻った際に使用者に不快感を与えないようにできるとともに、待機状態モードから通常状態モードへの自動で復帰するので、使用者の利便性を損なうことがなく、快適性及び利便性に優れており、省エネ性や安全性にも優れている。
尚、人体検知センサー入切スイッチ21が開成(OFF)してある場合には、上述した人体検知センサー19に基づく通常状態モードと待機状態モードの繰り返し制御が行われることはない。また、前記プリント基板Pの表面温度が異常な高い温度になったことを内蔵する温度検出センサが検出すると温度保護装置23が作動し、センサー制御回路20によってリレー24を励磁し、リレースイッチ241をリレースイッチ241を常閉接点241bから常開接点241aに切換えることにより、人体検知センサー入切スイッチ21や人体検知センサー19にかかわりなく通常状態モードから待機状態モードに切り替えることもできる。
図4は第2の実施形態の電気こたつ1の電気回路であり、特に第1の実施形態と相違する点について説明する。先ず、人体検知センサーユニット13ではリレースイッチ242と並列に電流制限素子(抵抗値が、例えば70kΩ)27が接続され、これらの並列回路が負荷側プラグ12のA端子に接続されている。また、ヒーターユニット11では負荷側プラグ12のA端子とB端子との間に電気ヒーター53がサーモスタット25及び温度ヒューズ26を介して接続されている。この電気こたつ1では送風機を使用しておらず、またリレー24のリレースイッチ242は開成又は閉成するものである。
図4の電気こたつ1では、使用者不存在を15分間検出したときの前述の待機状態モードではリレー24の励磁によりリレースイッチ242が開成し、電流制限素子27により電気ヒーター53への電流の流れる量を制限し(以下、「電流制限」という。)、この電流制限素子27によって電気ヒーター53の発熱量が大幅に制限され、省エネ性及び安全性を維持しながら、電気こたつ1の中が適度に保温され、冷え切らないようにできる。
また、待機状態モード中に人体検知センサー19が人の存在を検知すると、リレー24の消磁によりリレースイッチ242が閉成し、電気ヒーター53への電流制限を解除する(電流制限素子27の抵抗値の影響をあまり受けずに、電気ヒーター53に流れる電流の量が待機状態モードより多い。)通常状態モードに自動復帰して、快適性及び利便性を損なわないようにしている。
図5は第3の実施形態の電気こたつ1の電気回路であり、人体検知センサーユニット13ではリレースイッチ242と並列に半波整流素子である整流ダイオード28が接続され、これらの並列回路が負荷側プラグ12のA端子に接続されている。また、ヒーターユニット11では負荷側プラグ12のA端子とB端子との間に電気ヒーター53がサーモスタット25及び温度ヒューズ26を介して接続されている。この電気こたつ1では送風機を使用していない。
図5の電気こたつ1では、待機状態モードではリレー24の励磁によりリレースイッチ242が開成し、電気ヒーター53と直列に整流ダイオード28が投入されるため、整流ダイオード28の半波整流によって電気ヒーター53の発熱量が抑制され、省エネ性及び安全性を維持しながら、電気こたつ1の中が適度に保温され冷え切らないようにできる。
また、待機状態モード中に人体検知センサー19が人の存在を検知すると、リレー24の消磁によりリレースイッチ242が閉成し、電気ヒーター53への電流制限を解除する通常状態モード(電気ヒーター53に流れる電流の量が待機状態モードより多い。)に自動復帰して快適性及び利便性を損なわないようにしている。
なお、前記通常状態モードと待機状態モードとの電気こたつ1の暖房空間S内の温度の差は、設計により任意に適度に設定することができる。即ち、前記温度の差を大きく設計したり、小さく設計することができる。
また、図3乃至5に示すように、各実施形態において、前記人体検知センサーユニット13と前記負荷側プラグ12とを別体としたが、両者を一体化してもよい。
以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の代替例、修正又は変形を包含するものである。
1 電気こたつ
5 電気ヒーター
51 メインヒーター
52 サブヒーター
53 電気ヒーター
19 人体検知センサー
20 センサー制御回路(制御手段)
27 電流制限素子
28 整流ダイオード(半波整流素子)

Claims (3)

  1. 使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを備えた電気こたつにおいて、
    メインヒーターとこのメインヒーターより消費電力の小さいサブヒーターとから構成されて暖房空間内を暖めるための電気ヒーターと、
    前記人体検知センサーを作用させるか否かを選択するための人体検知センサー入切スイッチと、
    前記メインヒーターを通電させるか前記サブヒーターを通電させるかを切り替えるスイッチを備えたリレーと、
    前記人体検知センサー入切スイッチの操作により前記人体検知センサーを作用させることを選択している場合に、前記人体検知センサーによって前記使用者の存在を検出したときには通常状態モードとするように前記リレーの前記スイッチの一方の接点を介して前記メインヒーターを通電するように切り替えると共に前記使用者の不存在を所定時間検出したときには待機状態モードとするように前記リレーを励磁して切り替えられた前記スイッチの他方の接点を介して前記サブヒーターを通電するように切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする電気こたつ。
  2. 使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを備えた電気こたつにおいて、
    暖房空間内を暖めるための電気ヒーターと、
    この電気ヒーターに接続される電流制限素子と、
    前記人体検知センサーを作用させるか否かを選択するための人体検知センサー入切スイッチと、
    前記電気ヒーターに前記電流制限素子と並列に接続されるスイッチを備え、閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記電流制限素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するか、前記スイッチを開成させることにより前記電流制限素子により前記電気ヒーターへの電流の流れる量を制限した状態で前記電気ヒーターに通電させるかを切り替えるリレーと、
    前記人体検知センサー入切スイッチの操作により前記人体検知センサーを作用させることを選択している場合に、前記人体検知センサーによって前記使用者の存在を検出したときには通常状態モードとするように前記リレーの閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記電流制限素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するように切り替え、前記使用者の不存在を所定時間検出したときには待機状態モードとするように前記リレーを励磁して前記スイッチを開成して前記電流制限素子により前記電気ヒーターへの電流の流れる量を制限した状態で前記電気ヒーターに通電するように切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする電気こたつ。
  3. 使用者の存在の有無を検出する人体検知センサーを備えた電気こたつにおいて、
    暖房空間内を暖めるための電気ヒーターと、
    この電気ヒーターに接続される半波整流素子と、
    前記人体検知センサーを作用させるか否かを選択するための人体検知センサー入切スイッチと、
    前記電気ヒーターに前記半波整流素子と並列に接続されるスイッチを備え、閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記半波整流素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するか、前記スイッチを開成させることにより前記半波整流素子による半波整流によりその発熱量を抑制するように前記電気ヒーターに通電させるかを切り替えるリレーと、
    前記人体検知センサー入切スイッチの操作により前記人体検知センサーを作用させることを選択している場合に、前記人体検知センサーによって前記使用者の存在を検出したときには通常状態モードとするように前記リレーの閉成している前記スイッチを介して前記電気ヒーターに通電すると共に前記半波整流素子を介して前記電気ヒーターに通電して前記電気ヒーターへの電流の流れる量の制限を解除した状態で前記電気ヒーターに通電するように切り替え、待機状態モードとするように前記リレーを励磁して前記スイッチを開成して前記半波整流素子による半波整流によりその発熱量を抑制するように前記電気ヒーターに通電するように切り替える制御手段とを設けたことを特徴とする電気こたつ。
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