CN106332332A - 采暖用温度控制装置 - Google Patents

Abstract

一种采暖用温度控制装置，即使在发热线材和温度探测线材之间的高分子层中产生漏电的情况下也从输入到电压比较器的信号电压中分离检测温度信号和过热信号，控制为不输出加热用信号来防止过热而确保安全性，并且在节省成本方面优异。在驱动温度控制部的直流稳定化电源的两极之间串联连接有与电容器并联连接的固定电阻器、相对于电源正向配置的第一二极管和温度探测线材，并具备线间短路保护电路，第一二极管和温度探测线材的连接点的电压作为输入信号并输入到电压比较器中，通过检测输入信号的时间轴上的最大值和最小值的差分而辨别高分子层的漏电的大小，在差分增加并到达预定的设定值的情况下，温度控制部控制为不输出加热信号。

Description

采暖用温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种在电热毛毯、电热地毯等面状采暖器具中使用的采暖用温度控制装置。

背景技术

一直以来，广泛公知通常在电热毛毯、电热地毯等面状采暖器具中使用的软线状发热线，尤其是近年来较多地使用的软线状发热线为将发热线材和探测线材一体化而成的被称为单线式软线状发热线的结构，其构造在图2中示出。

图2所示的单线式软线状发热线1H由聚酯纤维等纤维束的卷芯1、将铜或者铜合金的导体呈螺旋状捻绕在卷芯1的外周而成的发热线材2、在发热线材2的外周将高分子树脂挤压成型而成的高分子层3、将镍等导体呈螺旋状捻绕在高分子层3的外周而成的温度探测线材4以及在最外周将聚氯乙烯树脂等挤压成型而成的绝缘被覆层5构成。

另外，存在如下的情况，即根据需要而在温度探测线材4和绝缘被覆层5之间呈螺旋状捻绕聚酯带，并设置有针对增塑剂从绝缘被覆层5转移的阻挡层。另外，发现了发热线材2与温度探测线材4相反地配置的一部分软线状发热线。

在这种构造的软线状发热线1H中，由加热引起的温度变化使具有正温度系数的由镍构成的温度探测线材4的电阻值改变，将该变化转换为电信号并进行提取而用于温度控制。另外，由镍线构成的温度探测线材4与使用离子导电剂等而具有温度特性的高分子热敏层不同，无论是其电阻值的值还是温度系数的值均较小但精度高且稳定，能够实现长时间稳定的高精度的温度控制。

在软线状发热线1H中，高分子层3具有固有的熔点，若软线状发热线1H成为过热状态，则高分子层3熔融，作为发热线材2和温度探测线材4接触的所谓线间短路保护功能材料而发挥作用。关于这一点，在单线式软线状发热线1H中，发热线材2和温度探测线材4以兼作为探测短路的一对电极的方式构成控制电路。

并且，作为高分子热敏层，高分子层3具有随着温度上升而阻抗降低的所谓负温度系数热敏电阻(以下简称为“热敏电阻”)特性，还能够实现通过获得与温度探测线材4不同的温度信号而具有防止局部过热的功能的控制装置。

单线式软线状发热线1H的温度控制和线间短路保护的动作用图6的以往例所示出的温度控制电路来实现。

在温度控制动作中，温度探测线材4的电阻变化由电阻器R1和R2分压并经由R3和C2构成的平滑电路而作为直流的输入电压Vi输入到电压比较器U1的负端子，并且与相当于预先设定的温度的基准电压Vref1比较，将其结果从电压比较器U1的输出端子输出，驱动电力控制开关SW的开闭来控制向发热线材2的通电。

在此，整流二极管D4、减电压用电阻器R4、电解电容器C3、三端子稳压器U2用于将低电压的直流稳定化电源Vcc＝5V供给到温度控制部，GND为所述直流稳定化电源的地线。

并且，AC电源的H点、N点为示出电路图上的位置的称呼，并不包含电学意义。

线间短路保护动作构成为，温度探测线材4的两端分别与二极管D2和D3的阳极连接，二极管D2、D3的阴极汇集并与温度熔断器一体式电阻器RF1的一端连接，温度熔断器一体式电阻器RF1的另一端与AC100V的一端连接。另外，图6的温度控制电路图中的D5的作用为，在电源的N点侧是正循环的情况下，用于避免逆向电流通过温度控制电路的直流稳定化电源的地线GND而向所述的线间短路保护电路流动。

在此，在温度控制部破损而陷入无法控制的状况时，由于电力控制开关SW仍保持接通(ON)，向发热线材2的通电连续进行而使整体成为过热状态，因此高分子层3以固有的熔点熔融，发热线材2和温度探测线材4短路，电流在“AC电源N点→发热线材2→高分子层3→温度探测线材4→D2或者D3→RF1→F1→AC电源H点”的路径上流动，温度熔断器一体式电阻器RF1被加热，在预定时间内温度熔断器熔断而截断电源，构成防止火灾产生的最终保护电路。

高分子层3具有热敏电阻特性，在检测相对于其温度的交流阻抗而设置防止局部过热功能的情况下，用下述的方法实现。

·在高分子层3上与温度探测线材4分开地卷绕过热探测线，检测与发热线材2之间的交流阻抗变化并输入到与电压比较器U1分开设置的电压比较器中，与相对于Vref1分开设置的基准值Vref2比较，根据其结果来驱动电力控制开关SW的开闭而控制向发热线材2的通电。

·来自温度探测线材2的温度信号通过控制电路这样的硬件构件而分时地切换为用于温度探测和用于过热探测，并且各自的信号输入到用于温度控制和用于过热防止的分开设置的电压比较器中，与各自的基准值比较，根据其结果来驱动电力控制开关SW的开闭而控制向发热线材2的通电。

这样，使用以往的单线式软线状发热线的采暖用温度控制装置具有温度控制功能和安全保护功能，成为在形式上确保了安全性的温度控制装置。

作为外观和结构与上述说明类似的技术方案举例有专利文献1～12。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭48-66480号公报

专利文献2：日本特开平2-98088号公报

专利文献3：日本实开平3-100393号公报

专利文献4：日本特开平5-3071号公报

专利文献5：日本特开平5-343169号公报

专利文献6：日本特开平5-306819号公报

专利文献7：日本特开平6-5175号公报

专利文献8：日本特开平6-124771号公报

专利文献9：日本实开平6-38195号公报

专利文献10：日本特开平7-216174号公报

专利文献11：国际公开第99/30535号手册

专利文献12：日本特开2015-26458号公报

发明内容

近年来，在电热地毯中向大面积化发展，另一方面，尽管由于要减少每单位面积的软线状发热线的布线密度这样的市场的强烈的成本降低的需求，发热线的高瓦特密度下的动作常态化而使局部过热的概率增加，但是，由于会大幅度地增加成本或者由于专利的限制而不安装使用了负温度系数热敏电阻的防止局部过热电路或仅安装对局部过热的探测能力原本就不高的低成本的线间短路保护功能的制品增多，暴露出温度控制装置的性能不足，发生由局部过热导致的地毯的过热变色和一个硬币状的烧焦的情况增加，而被指出具有产生火灾的危险性的严重的问题。

作为无法低成本地提供使用上述的热敏电阻的具有过热防止的温度控制装置的理由，举例有局部过热的产生过程不明确这一点。对于这一点，通过由本发明人等提出的另外的申请的日本特开2015-26458号公报(专利文献12)详细地进行了解析，在这里基于图6的温度控制电路图说明其概要。

当如局部过热那样达到超过100℃的高温时，单线式软线状发热线1H的高分子层3尤其在材质为聚酰胺树脂的情况下存在如下的情况：即使添加离子导电剂等特别的添加物来使高分子层3不具备热敏电阻的特性，随着温度上升也发现与热敏电阻接近的交流阻抗的降低，由过热引起的漏电流在发热线材2和温度探测线材4之间流动，使电压比较器U1的负端子的电压改变而对温度控制功能产生不良影响。

具体来说，在图6的电路图中，将S1-H1端子之间、软线状发热线1H的中央部的发热线材2和温度探测线材4之间以及S2-H2端子之间的三个漏电位置作为参数，参照日本特开2015-26458号公报(专利文献12)在图7中示出漏泄电阻Rx和输入电压Vi的关系。

根据图7，关于漏电的位置，

(1)在比中央部靠S1-H1端子侧的情况下，随着由过热引起的漏泄电阻Rx降低而漏电流增加，与没有漏电的情况相比，输入到电压比较器UI的负端子的电压Vi上升，作为温度控制，由于以使电压比较器U1的输出在接近设定温度的稍低的温度下断开(OFF)的方式运转，因此安全性较高。

(2)在比中央部靠近S2-H2侧的情况下，随着由过热引起的漏泄电阻Rx降低而漏电流增加，与没有漏电的情况相比，输入到电压比较器U1的负端子的电压Vi降低，作为温度控制，由于以使电压比较器U1的输出在超过设定温度的稍高的温度下断开的方式运转，因此存在漏电流增加的倾向而易于产生向过热发展的危险的状态。

这样，在图6的温度控制电路图所示的以往的温度控制电路中，在电力控制开关SW接通且加热单线式软线状发热线1H的状态下，可以明确如下这一点：在具有S2-H2附近这样的位置特征的区域产生局部过热且漏电流在软线状发热线1H的发热线材2和温度探测线材4之间的高分子层3流动的情况下，漏电流使电压比较器U1的负端子的输入电压降低，而以温度控制输出不会断开的方式运转，正反馈动作使得局部加热的温度逐渐上升，在安全方面非常危险。

对于这样的问题，在〔专利文献8〕、〔专利文献9〕中，独立地设置有温度探测线材和过热探测线材，分开检测各自的温度信号和基于热敏电阻的过热信号，并输入到分开设置的电压比较器中而用于温度控制和过热防止，但存在软线状发热线和温度控制电路都较复杂而无法低成本地经济地提供的缺点。

另外，在〔专利文献4〕中，软线状发热线具有热敏电阻功能但不具有过热探测线材，温度探测线材所包含的温度信号和基于热敏电阻的过热信号通过多个晶体管而交替地切换电路连接，在时间上分离地检测，输入到分开设置的电压比较器中而用于温度控制和过热防止。但是，热敏电阻在低温且高阻抗的区域中，除了信号电流较小而无法确保稳定的切换动作和探测动作的缺点之外，还存在温度控制电路较复杂而无法低成本地经济地提供的缺点。

进而，在〔专利文献11〕中，构成为具有热敏电阻功能但不具有过热探测线材，温度探测线材所包含的温度信号和基于热敏电阻的过热信号通过多个二极管而用交流电源的正循环和负循环分开电流的路径，在时间上分离地检测，并输入到分开设置的电压比较器中而用于温度控制和过热防止，以非常简单且经济的方法实现两个功能，但在热敏电阻的漏电较小的区域中，存在由于二极管的插入损耗而导致信号电压被埋没，或者由于二极管的温度依赖性而导致信号电压漂移，再或者无法确保高精度且稳定的检测动作的缺点。

并且，在上述四个现有技术文献中，由于没有根据在上述的说明书第5页第2段-第6页第2段中说明的漏电的产生位置而使漏泄电阻增减向电压比较器的输入电压这样的内容，因此存在难以说是对发生漏电的所有模式都有效的过热防止这样的缺点。

本发明的目的在于，提供一种采暖用温度控制装置，以即使在单线式软线状发热线1H的高分子层3的任何位置上产生漏电也避免成为如上述四个现有技术文献所述的精度低且不明确的过热防止的方式，将温度探测线材4所包含的温度信号和过热信号在不加工的情况下直接输入到电压比较器中，并在电压比较器内部辨别，在产生过热时控制为不从电压比较器的输出端子输出加热用信号，能够用精度高且在成本节约方面优异的构件防止过热而能够确保安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案1所述的采暖用温度控制装置具有：第一线条，以预定的间距螺旋卷绕在卷芯上；高分子层，在所述第一线条上紧贴配置且会在预定的温度下熔融；第二线条，以预定的间距螺旋卷绕在所述高分子层的外周；以及软线状发热构造，具备将所述第二线条绝缘的被覆层，所述采暖用温度控制装置的特征在于，所述第一线条以及第二线条中的一方由发热线材构成且另一方由温度探测线材构成，在对温度控制部进行驱动的直流稳定化电源的两极之间，串联连接有与电容器并联连接的固定电阻器、相对于所述电源正向配置的第一二极管以及所述温度探测线材，所述温度探测线材的两端与第二二极管和第三二极管各自的阳极连接，所述第二二极管和第三二极管的两阴极与温度熔断器一体式电阻器的一端连接，所述温度熔断器一体式电阻器的另一端与交流电源的一方连接，所述第一二极管的阴极和所述温度探测线材的连接点的电压作为输入信号输入到电压比较器中，通过检测所述输入信号的时间轴上的最大值和最小值的差分，辨别所述高分子层的漏电的大小，在所述差分增加并到达预定的设定值的情况下，温度控制部控制为不输出加热用信号来防止过热而确保安全性。

根据本发明的技术方案2所述的采暖用温度控制装置，其特征在于，在技术方案1所述的采暖用温度控制装置中，所述高分子层由聚酰胺树脂单独构成或者由聚酰胺树脂和聚酰胺弹性体的混合物构成，熔融温度为130℃以上且190℃以下。

根据本发明的技术方案3所述的采暖用温度控制装置，其特征在于，在技术方案1或2所述的采暖用温度控制装置中，所述温度探测线材具有正温度系数的金属线。

以下，对本发明的结构进行详细地说明。

在本说明中，将以预定的间距螺旋卷绕在卷芯上的第一线条作为发热线材，将以预定的间距螺旋卷绕在高分子层的外周的第二线条作为温度探测线材，但它们也可以相反地配置。

用于本发明的采暖用温度控制装置的芯线为聚酯纤维束、芳族聚酰胺纤维束以及玻璃纤维束等，但从耐热性、灵活性以及成本的方面考虑，聚酯纤维束较适合，并且根据用途只要是耐热性、灵活性优异的纤维束则没有特别限定，另外也可以为多种纤维的混合束。

用于本发明的采暖用温度控制装置的以预定的间距螺旋卷绕而成的发热线材，作为材质，具有纯铜线、铜和锡的合金线或者铜和银的合金线等，形状也能够设为圆线状和薄板状，它们可以是单线，或者绞合线，再或者将多条拉伸对齐地螺旋卷绕，为了以预定的尺寸得到预定的电阻值，材质和形状的选择没有任何限定。

在用于本发明的采暖用温度控制装置的温度控制部中，在直流稳定化电源的两极之间连接有与固定电阻器并联连接的电容器，在固定电阻器和温度探测线材之间相对于直流稳定化电源正向配置有二极管，因此向电压比较器输入的输入电压稳定，并且能够稳定地辨别电压比较器内部的温度信号和过热信号。

并且，由与所述温度探测线材的两端连接的第二二极管和第三二极管和温度熔断器一体式电阻器构成的线间短路保护电路在高分子层的短路之前产生漏电的情况下，也承担给予相对于向电压比较器的输入电压的交流电源的稳定的电位的作用，并且也是能够稳定地辨别的另外的构件。

另外，在驱动温度控制部的直流稳定化电源的两极之间连接的部件中的与电容器并联连接的固定电阻器和第一二极管即使替换连接顺序，如果从所述温度探测线材和所述固定电阻器的连接点取得向电压比较器输入的输入信号，则输入电压也不会改变。

并且，开闭向发热线材的通电的电力开关即使用于交流全波而使用继电器或三端双向可控硅开关元件，用于交流半波而使用半导体闸流管，本发明的动作样态也不改变，并且交流电源中的部件的位置和其连接方向如果相对于交流电源颠倒其配置和连接方向则当然能够保持对称性。

以往在产生线间漏电的情况下，为了防止由温度信号和过热信号的交直信号的混杂而产生的噪音和不稳定，将所述两信号汇合并经由具有较大的时间常数的平滑电路而作为直流电压输入到电压比较器中，因此如〔专利文献4〕〔专利文献11〕所述，不得不在向电压比较器的输入的前段通过控制电路的硬件构件切换并分离温度信号和过热信号，而用分开设置的电压比较器辨别。

关于用于本发明的采暖用温度控制装置的高分子层，从电热毛毯和电热地毯等制品的表面温度、软线状发热线的耐热温度以及发热线材的发热温度来看，高分子层的熔融温度为130℃以上且190℃以下的聚酰胺树脂较适合，优选在150℃～170℃中示出较急剧的熔融特性的聚酰胺树脂和聚酰胺弹性体的混合物。

在此，高分子层的熔融温度在130℃以下，在通常的温度控制中，存在发热线材的峰值温度瞬间上升到120℃附近的情况，这种情况如果反复发生，则在短时间内发热线材和短路探测线材短路的可能性增高，并且在190℃以上，由于发热线材的过热持续进行，因此发生冒烟和烧焦的情况增加，所以这并不适合。

进而，也可以为，在用于本发明的采暖用温度控制装置的由聚酰胺树脂单独构成或者由聚酰胺树脂和聚酰胺弹性体的混合物构成的高分子层中，添加以聚亚烷基氧化物为首的各种导电剂，使其具有随着熔融温度的调整和温度上升而阻抗降低的所谓负温度系数热敏电阻特性。

关于用于本发明的采暖用温度控制装置的温度探测线材，只要是具有正温度系数的金属线，则没有特别限定，设为利用在金属中温度系数较高且即使受到拉丝加工和卷绕加工等的机械应力，电阻值和温度系数也稳定的镍，并被视为具有正温度系数且电阻特性相对于温度为线性的再现性优异且经时变化小的温度探测线材。

用于本发明的采暖用温度控制装置的被覆层通过挤压成型等而形成与温度探测线材的外周紧贴、电绝缘性高、柔软且低成本的氯乙烯树脂等的绝缘被覆层。

根据本发明的采暖用温度控制装置，在驱动温度控制部的直流稳定化电源的两极之间串联连接有与电容器并联连接的固定电阻器、相对于所述电源正向配置的第一二极管和温度探测线材，所述温度探测线材的两端与第二二极管和第三二极管各自的阳极连接，所述第二二极管和第三二极管的两阴极与温度熔断器一体式电阻器的一端连接，所述温度熔断器一体式电阻器的另一端与交流电源的一方连接，将所述第一二极管的阴极和所述温度探测线材的连接点的电压作为输入信号输入到电压比较器中，通过检测所述输入信号的时间轴上的最大值和最小值的差分，辨别高分子层的漏电的大小，在所述差分增加并到达预定的设定值的情况下，控制为从电压比较器的输出端子不输出加热用信号，因为能够防止过热而确保安全性。

根据本发明的采暖用温度控制装置，由高分子层的熔融温度为130℃以上且190℃以下的聚酰胺树脂构成，优选为由在150℃以上且170℃以下示出较急剧的熔融特性的聚酰胺树脂和聚酰胺弹性体的混合物构成，因此，能够针对熔融温度、熔融时间而选择适当的品种和配合，从而灵活地确保整体的线间短路保护功能。

根据本发明的采暖用温度控制装置，由于温度探测线材为具有正温度系数的金属线，因此温度系数较小，但由于电阻特性相对于温度为线性且与高分子层相比长期变化非常小，因此能够进行精密的、具有稳定性且再现性优异的温度控制。

附图说明

图1为示出本发明的采暖用温度控制装置的温度控制电路的实施方式的电路图，电压比较器由微型计算机U1的A/D转换器和运算处理部承担。

图2为省略示出本发明的采暖用温度控制装置的实施方式的软线状发热线的一部分而示出的构造图。

图3为在本发明的采暖用温度控制装置中，在电力控制开关SW接通的情况下，在将漏电位置固定为S1-H1端且将漏泄电阻Rx固定为100KΩ的情况下，例示输入到微型计算机U1的A/D转换端口AD1的电压Vi的相位和负载电流Ih的相位的图。

图4为在本发明的采暖用温度控制装置中，在电力控制开关SW接通的情况下，在将漏电位置固定为软线状发热线1H的中央部且将漏泄电阻Rx固定为100KΩ的情况下，例示输入到微型计算机U1的A/D转换端口AD1的输入电压Vi的相位和负载电流Ih的相位的图。

图5为在本发明的采暖用温度控制装置中，在电力控制开关SW接通的情况下，在将漏电位置固定为S2-H2端且将漏泄电阻Rx固定为100KΩ的情况下，例示输入到微型计算机U1的A/D转换端口AD1的输入电压Vi的相位和负载电流Ih的相位的图。

图6为示出以往例的采暖用温度控制装置的温度控制电路的一例的电路图。

图7为在以往例的采暖用温度控制装置中，在电力控制开关SW接通的情况下，以漏电位置为参数，示出漏泄电阻Rx和输入到电压比较器U1的负端子的输入电压Vi的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图等进一步详细地说明本发明的采暖用温度控制装置的实施方式。另外，只要不脱离本发明的主旨，本发明并不限定于以下的内容。

图2示出本发明的实施方式所涉及的软线状发热线1H的一端，且为将绝缘被覆层以及高分子层等省略一部分而示出的图，并且与用上述的以往例说明的结构相同。

该软线状发热线1H由如下部件构成：玻璃纤维或者聚酯纤维等纤维束的卷芯1、将铜或者铜合金的扁平导体呈螺旋状捻绕在卷芯1的外周而成的发热线材2、在发热线材2的外周将高分子树脂挤压成型而成的高分子层3、螺旋卷绕在高分子层3外周的温度探测线材4以及在最外周将聚氯乙烯等挤压成型而成的绝缘被覆层5。

在此，高分子层3优选聚酰胺树脂中吸水率小的尼龙12单组分或者尼龙12和聚酰胺弹性体的混合物，在绝缘被覆层5的成型温度稍低的情况下，也可以在上述混合物中添加聚乙二醇或聚环氧乙烷等聚亚烷基氧化物来降低高分子层3的软化点。通过搅拌机或者多轴挤压机混炼这些材料，而能够得到作为混合物的高分子层3。另外，这些材料有一次性投入而混炼的情况，也有依次投入而混炼多次的情况。

为了防止绝缘被覆层5的聚氯乙烯树脂混合物所包含的增塑剂向高分子层3转移，也可以在温度探测线材4和绝缘被覆层5之间设置纵向添加聚酯带而形成的阻挡层。

关于图2所示的实施方式的具体的各个数据如下所述。

卷芯1的材质：聚酯纤维束

发热线材2的材质：0.7％锡铜合金

发热线材2的尺寸：剖面0.060×0.420mm(扁平导体)、间距0.86mm

高分子层3的材质：聚酰胺树脂

高分子层3的尺寸：厚度0.33mm

温度探测线材4的材质：镍

温度探测线材4的尺寸：剖面直径(圆线状的导体)、间距0.86mm

绝缘被覆层5的材质：聚氯乙烯树脂混合物

绝缘被覆层5的尺寸：厚度0.4mm

另外，聚酰胺树脂使用不包含热敏电阻用的添加物的市场出售的尼龙12(3020×15，UBE制)、聚氯乙烯树脂混合物使用电源电线用的市场出售的混合物(VM-163，APCO制)，所述电源电线用的市场出售的混合物(VM-163、APCO制)使用耐热级的聚氯乙烯树脂。

在上述的各材料经过各层的螺旋卷绕工序和挤压成型工序后，形成为图2所示的结构的软线状发热线1H，将它切断为36m的长度并作为测定用的试样。

在该图2中，作为全长36m的软线状发热线1H的构成要素的发热线材2的电阻值为28.6Ω，温度探测线材4的电阻值在20℃下为1000Ω(温度系数为0.44％/℃)。

在图1中示出关于本发明的实施例的温度控制电路的结构，并简单地说明各部件的电学值和动作。

R1、R2、R3以及R4为固定电阻器，R1＝1.5KΩF、R2＝470ΩF、R3＝10KΩ、R4＝5.6KΩ、3W。C1为薄膜电容器，C1＝0.1μF、50V，C3为电解电容器，C3＝100μF、35V。D1、D2、D3、D4以及D5为整流二极管1N4004、ZD1为稳压二极管，Vz＝4.7V。U1为内置A/D转换器的通用闪存型微型计算机，U2为三端子稳压器，输出电压为5V。GND为直流稳定化电源的地线。SW为根据微型计算机U1的比较判定结果而控制向发热线材2的通电的电力控制开关。

图1的电路的动作如下所述。

在温度控制动作中，温度探测线材4的电阻变化作为温度信号电压，从二极管D1和温度探测线材4的连接点经由过电压防止用的电阻器R3和稳压二极管ZD1输入到微型计算机U1的A/D转换端口AD1，并存储于微型计算机U1内的RAM。

在本实施例中，向A/D转换器的加载频率为每1mS连续输入45次，计算这45个数据的最大值和最小值以及其差分并存储于RAM。在此，由于软线状发热线1H的温度上升或下降的速度并不太快，因此花费45mS的向A/D转换器的加载动作每10秒进行1次左右也足够，所述一单位的加载时间45mS成为微型计算机U1的其他处理的障碍的情况极其少。

在所述A/D转换的最大值和最小值的差分△V比设定值小的情况下，作为没有由过热引起的漏电的情况，将最大值视作是温度信号并用于温度控制。

在温度控制中，用微型计算机U1的运算处理部将AD1输入的最大值与作为相当于预先设定的温度的电压而从AD0端口输入并存储的Vref1进行比较，将其判定结果从输出端口PB1输出，驱动电力控制开关SW的开闭而控制向发热线材2的通电。在过热保护动作中，在AD1输入的最大值和最小值的差分△V比设定值大的情况下，判定为具有由过热引起的漏电，将其结果从输出端口PB1输出并驱动电力控制开关SW断开，停止向发热线材2的通电。

线间短路保护动作与在背景技术的第11段和第12段中说明的内容相同。

〔漏电试验〕

将36m的软线状发热线1H夹持并粘接固定于毛毡等的正反面料之间，形成为电热地毯发热体，将发热线材2的末端与图1的温度控制电路图所示的H1、H2端子连接。

·将1200Ω的固定电阻器(相对于65.5℃的电阻值)连接在S1、S2端子之间来代替温度探测线材4，并且将温度控制设定电压Vref1设为Vcc的5V且与微型计算机U1的AD0端口连接。

·将温度控制电路与交流电源连接，在经过三分钟的初始稳定时间后，测定微型计算机U1的AD1端口的输入电压Vi，得到Vi＝2.354V，将其作为没有漏电的情况下的输入电压Vis。

·接着，取下1200Ω的固定电阻器，将温度探测线材4的两端与S1、S2端子连接，将温度控制设定电压Vref1设定为2.354V并输入到AD0端口，并设为能够使电热地毯工作的状态。

·将电热地毯与交流电源连接，通过温度控制电路而使电力控制开关SW动作为接通/断开并设为稳定状态。

·测定微型计算机U1的AD1端口的输入电压Vi，并且在电力控制开关SW接通的期间AD1端口的输入电压Vi达到Vi＝2.354V的瞬间，在漏电位置S1-H1端子之间连接漏泄电阻1KΩ，在五秒后通过数字示波器观测输入电压Vi的波形，并读取输入电压Vi的最大值和最小值。

·以相同的方法，对于漏泄电阻为10KΩ、100KΩ、1000KΩ的情况，读取Vi的最大值和最小值。

·进一步以相同的方法，对于漏电位置为软线状发热线1H的中央部的情况和漏电位置为S2-H2端子之间的情况，读取输入电压Vi的最大值和最小值。

·在表1中示出得到的Vi的最大值、最小值和它们的差分△V。

·在所述各漏电位置上，在漏泄电阻为100KΩ的情况下，在图3、4、5中示出观测到输入电压Vi的波形和负载电流Ih的波形的结果。

[表1]

相对于漏泄电阻的输入电压和差分

C3＝0.1μF 電力SW＝ON

关于该表，在本发明的采暖用温度控制装置中，在电力控制开关SW为接通的情况下，将漏电位置作为参数，示出漏泄电阻Rx和输入到微型计算机U1的AD1端口的输入电压Vi的最大值(Max)和最小值(Min)以及它们的差分(△V)。

〔局部过热试验〕

与所述〔漏电试验〕相同，将温度控制设定电压Vref1设定为2.354V(相当于65.5℃)并输入到AD0端口，将电热地毯设为工作状态，测定被温度控制的软线状发热线1H的表面温度。测定位置设为在线条距离上从温度控制电路的S2-H2端子离开1m的软线状发热线1H的表面，在该部位上接触固定直接测定用温度传感器并测定温度，温度测定的结果为，在没有局部过热的情况下为66℃±2℃。

接着，以所述温度测定点为中心覆盖单边为30cm的四边的具有优异的绝热功能的绝热材料，温度测定的结果为67℃±2℃。

关于各测定值的评价如下所述。

〔漏电试验的评价〕

对于S1-H1端子和中央部处的漏电的产生，如果与漏泄电阻Rx的值无关地将输入电压Vi的最大值用作温度控制信号，则能够以接近设定温度的较低的温度将电力开关SW断开，而判断为确保安全。这与在前申请的日本特开2015-26458号(专利文献12)中所得到结果一致。

对于S2-H2端子处的漏电，当漏泄电阻为100KΩ以下时，如果输入电压Vi未到达设定电压Vref1而没有达到超过设定温度的较高的温度，则基于来自微型计算机U1的输出端口PB1的输出的电力控制开关SW不断开。

并且，如果软线状发热线1H成为较高的温度，则漏电也增大，因此电力控制开关SW逐渐向不断开的一侧变化这样的正反馈产生，过热的危险性增高。

在此，观察表1的输入电压Vi的最大值和最小值的差分△V中的S2-H2端的栏，将△V＞0.8V的区域设为过热的判定基准，如果设为根据来自微型计算机U1的输出端口PB1的输出而将电力控制开关SW断开的形式，则判断为即使漏电增加也防止过热。

因此，根据图1的温度控制电路图和表1的所有数据而考虑余量，对于本实施例的软线状发热线1H，如果以“用输入电压Vi的最大值进行温度控制”条件和“将差分△V＞0.5V设为过热范围而将电力控制开关SW断开”的两个条件进行控制，则判断为可提供能够防止过热且安全性高的电热地毯。

并且，根据观测输入电压Vi和负载电流Ih的图3、4、5，存在漏电的情况下的输入电压Vi与根据漏电位置而整齐地与负载电流同步的交流分量重叠。这是基于在本发明中添加的电容器C1和二极管D1的线间短路保护电路的组合的效果，如以往例所述，证实了即使在电压比较器的前段不用硬件构件分离温度信号和过热信号，在加载到电压比较器之后用软件构件也能够高精度且稳定地分离。

〔局部过热试验的评价〕

能够证实通过将以上述〔漏电试验〕说明的“温度控制”和“过热保护”的条件组入控制程序中，即使对局部过热较弱的S2-H2端子附近进行强力的局部绝热操作，也不会成为较大地偏离设定温度的温度控制结果，能够进行高安全性的温度控制。

如上所述，根据本发明，使用以往的单线式软线状发热线，并且在驱动温度控制部的直流稳定化电源的两极间串联连接有与电容器并联连接的固定电阻器、相对于所述电源正向配置的第一二极管和温度探测线材，并具备线间短路保护电路，将所述第一二极管的阴极和所述温度探测线材的连接点的电压作为输入信号而输入到电压比较器中，通过检测所述输入信号的时间轴上的最大值和最小值的差分，辨别高分子层的漏电的大小，在所述差分增加并到达预定的设定值的情况下，温度控制部控制为不输出加热用信号，因此能够提供一种高精度和高稳定性地防止过热而确保安全性，并且在节省成本方面优异的采暖用温度控制装置。

产业上的可利用性

一种在电热毛毯、电热地毯等面状采暖器具中使用的采暖用温度控制装置。

符号说明

1 卷芯

1H 软线状发热线

2 发热线材

3 高分子层

4 温度探测线材

5 绝缘被覆层。

Claims (3)

1.一种采暖用温度控制装置，

具有：第一线条，以预定的间距螺旋卷绕在卷芯上；

高分子层，在所述第一线条上紧贴配置且会在预定的温度下熔融；

第二线条，以预定的间距螺旋卷绕在所述高分子层的外周；以及

软线状发热构造，具备将所述第二线条绝缘的被覆层，

所述采暖用温度控制装置的特征在于，

所述第一线条以及第二线条中的一方由发热线材构成且另一方由温度探测线材构成，

在对温度控制部进行驱动的直流稳定化电源的两极之间，串联连接有与电容器并联连接的固定电阻器、相对于所述电源正向配置的第一二极管以及所述温度探测线材，

所述温度探测线材的两端与第二二极管和第三二极管各自的阳极连接，所述第二二极管和第三二极管的两阴极与温度熔断器一体式电阻器的一端连接，所述温度熔断器一体式电阻器的另一端与交流电源的一方连接，

所述第一二极管的阴极和所述温度探测线材的连接点的电压作为输入信号输入到电压比较器中，

通过检测所述输入信号的时间轴上的最大值和最小值的差分，辨别所述高分子层的漏电的大小，在所述差分增加并到达预定的设定值的情况下，

温度控制部控制为不输出加热用信号来防止过热而确保安全性。

2.根据权利要求1所述的采暖用温度控制装置，其特征在于，

所述高分子层由聚酰胺树脂单独构成或者由聚酰胺树脂和聚酰胺弹性体的混合物构成，熔融温度为130℃以上且190℃以下。

3.根据权利要求1或2所述的采暖用温度控制装置，其特征在于，

所述温度探测线材为具有正温度系数的金属线。