JP2003203747A - 温度制御装置及びそれを備えた電気カーペット、電気毛布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の温度制御装置においては、周囲温度や
電源電圧が低い状態での安全回路の動作時に、温度ヒュ
ーズ加熱体に流れる電流が少なくなり、該温度ヒューズ
加熱体が温度ヒューズを溶断するのに必要な温度まで上
昇しない虞れがあった。 【解決手段】 本発明の温度制御装置は、温度ヒューズ
加熱体６に、交流電源より電流制限抵抗９と整流素子１
９とからなるバイパス回路１１を経てバイパス電流を流
し、温度ヒューズ７の溶断温度より低い温度に温度ヒュ
ーズ加熱体６を予備加熱するものである。これによっ
て、温度制御装置は、温度ヒューズ加熱体６に流れる電
流が少なくても、温度ヒューズ７が溶断するのに必要な
温度まで、短時間で、温度ヒューズ加熱体６を昇温する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気カーペット、
電気毛布等のヒーター線への通電を制御する温度制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の温度制御装置を電気カーペットに
適用したものを、図３乃至図５を参照して説明する。従
来の電気カーペットは、カーペット本体１の角部に温度
制御装置８が取り付けられており、温度制御装置８は放
熱面に蛇行して配設される後述する発熱体Ｌへの通電を
制御している。

【０００３】上記電気カーペットの発熱体Ｌの構成を図
４に示して説明する。図４において、２はヒーター線、
３はヒーター線２を覆いヒーター線２の過熱により溶融
する可溶体、５は可溶体３の表面を覆い該ヒーター線２
の温度により抵抗値が変化する温度検知線、４は可溶体
３と温度検知線５とを覆う電気絶縁物である。通常は、
発熱体Ｌの温度は、温度検知線５により電圧信号に変換
され後述する制御回路１２により監視されている。な
お、可溶体３の溶融温度は、１６０℃のものを用いてい
る。

【０００４】さらに、従来の電気カーペットの回路を図
５に示して説明する。図５において、プラグＰは交流電
源に接続され、ヒーター線２はプラグＰと直列に接続さ
れ、電源回路１３はヒーター線２と並列に接続され交流
電源を平滑、整流する。さらに、制御回路１２には電源
回路１３にて平滑、整流された電力が給電される。ま
た、抵抗Ｒａと温度検知線５と抵抗Ｒｂとは順に直列に
接続され、電源回路１３から給電される。

【０００５】また、温度ヒューズ加熱体６は、一端が温
度検知線５と抵抗Ｒａとの接続点に接続され、他端がダ
イオードＤａ及びダイオードＤｂのアノード側に接続さ
れる。さらに、ダイオードＤａのカソードがプラグＰの
ＡＣ１側に、ダイオードＤｂのカソードがプラグＰのＡ
Ｃ２側に接続される。温度ヒューズ７はＡＣ１と電源回
路１３の接続点との間に接続されると共に、温度ヒュー
ズ７は温度ヒューズ加熱体６の近傍に温度ヒューズ加熱
体６により加熱可能に配置され、温度ヒューズ加熱体６
の発熱により温度ヒューズ７が溶断して、電源回路１３
への通電が遮断される。なお、温度ヒューズ７として
は、溶断温度が１００℃のものが用いられている。さら
に、ダイオードＤｃは、そのカソード側が温度検知線５
と抵抗Ｒｂとの接続点に接続され、そのアノード側が温
度ヒューズ加熱体６と温度検知線５と抵抗Ｒａとの接続
点に接続されている。また、リレーソレノイドＳとトラ
ンジスタＴｒは制御回路１２に対して並列に電源回路１
３に接続されている。リレーコンタクトＣはヒーター線
２に直列に接続されており、リレーソレノイドＳの動作
よってヒーター線２への通電をＯＮ，ＯＦＦする。

【０００６】上記回路の通常の動作を説明すると、ヒー
ター線２は交流電源に接続されるプラグＰから給電さ
れ、制御回路１２は電源回路１３を介して交流電源から
給電されると共に、温度検知線５と抵抗Ｒａ及び、Ｒｂ
により分圧された電圧（以下入力電圧Ｖａと称す）を検
出する。また、制御回路１２は、この入力電圧Ｖａが、
制御回路１２の内部で予め設定した電圧（以下基準電圧
Ｖｂと称す）より低いときは、トランジスタＴｒをＯＮ
してリレーソレノイドＳに通電することにより、リレー
コンタクトＣが閉じてヒーター線２に通電され、ヒータ
ー線２が発熱してカーペット本体１の温度を上昇させ
る。

【０００７】また、ヒーター線２の温度上昇に伴って温
度検知線５の温度が上昇し、温度検知線５の温度上昇に
より温度検知線５のインピーダンスが大きくなることに
より、入力電圧Ｖａが大きくなる。さらに、入力電圧Ｖ
ａが基準電圧Ｖｂを越えると制御回路１２は、トランジ
スタＴｒをＯＦＦしてリレーソレノイドＳの通電を遮断
し、リレーコンタクトＣを開いてヒーター線２への通電
が停止される。

【０００８】前記したヒーター線２への通電停止によ
り、カーペット本体１の温度が低下し、温度検知線５の
温度も低下する。それと共に温度検知線５のインピーダ
ンスが小さくなることにより、入力電圧Ｖａが小さくな
る。そして、入力電圧Ｖａが基準電圧Ｖｂより小さくな
ると、トランジスタＴｒが再びＯＮしヒーター線２に通
電される。

【０００９】以上の動作を繰り返して、制御回路１２は
発熱体Ｌを設定温度の前後に保つが、上記した回路の構
成部品の故障により、ヒーター線２への通電の制御され
なくなり発熱体Ｌの温度が異常に上昇したときに、ヒー
ター線２への通電を遮断するために、上記した温度ヒュ
ーズ７と温度ヒューズ加熱体８とから構成される安全回
路が別途設けられている。そして、安全回路には、発熱
体Ｌの温度が上昇し、内部の可溶体３が溶融して、ヒー
ター線２と温度検知線５とが短絡状態となったときに下
記の通りに電流が流れる。 温度検知線５と抵抗Ｒａとの接続点に近い箇所で、ヒ
ーター線２と温度検知線５とが短絡したとき ＡＣ１⇒ヒーター線２⇒温度検知線５⇒温度ヒューズ加
熱体６⇒ダイオードＤｂ⇒ＡＣ２ 温度検知線５と抵抗Ｒｂとの接続点に近い箇所で、ヒ
ーター線２と温度検知線５とが短絡したとき ＡＣ２⇒ヒーター線２⇒温度検知線５⇒ダイオードＤｃ
⇒温度ヒューズ加熱体６⇒ダイオードＤａ⇒ＡＣ１ 温度検知線の中央付近で、ヒーター線２と温度検知線
５とが短絡したときに示す通りの電流が交流電源の
周期に応じて交互に流れる。

【００１０】上記のように電流が流れると、温度ヒュー
ズ加熱体６が発熱し、この熱により温度ヒューズ７が溶
断して、ヒーター線２への通電が遮断され、発熱体Ｌの
過熱による事故が防止される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の温度制
御装置において、温度検知線５の全抵抗が小さいと、安
全回路の動作には支障はないが、入力電圧Ｖａの変化量
を大きくして温度制御を確実に行えるようにしようとす
ると、抵抗Ｒａ，Ｒｂの自己発熱や電源回路の大型化及
び発熱等の問題が生じる。

【００１２】また、逆に温度検知線５の全抵抗が大きい
と、制御回路１２の動作には支障はないが、周囲温度や
電源電圧が低い状態での安全回路の動作時に、温度ヒュ
ーズ加熱体６に流れる電流が少なくなり、温度ヒューズ
加熱体６の発熱量が低くなり、温度ヒューズ加熱体６が
温度ヒューズ７を溶断するのに必要な温度まで上昇しな
い虞れがある。

【００１３】本発明は、周囲温度や電源電圧が低く、温
度ヒューズ加熱体６に流れる電流が少ない場合にも、確
実に動作する安全回路を備える温度制御装置を提供する
ことを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであり、本発明は、通電により発熱するヒータ
ー線と、該ヒーター線の温度を検知する温度検知線と、
該ヒーター線の過熱時に該ヒータ線と該温度検知線とが
短絡して流れる短絡電流の供給を受けて発熱する温度ヒ
ューズ加熱体と、該温度ヒューズ加熱体により加熱され
溶断して該ヒーター線への通電を遮断する温度ヒューズ
とから構成される温度制御装置において、上記温度ヒュ
ーズが溶断する温度より低い温度で、該温度ヒューズを
予備加熱するものである。

【００１５】また、本発明は、上記構成に加えて、上記
温度ヒューズ加熱体により上記温度ヒューズを予備加熱
するものである。

【００１６】そして、本発明は、上記構成に加えて、上
記温度ヒューズ加熱体に通電するバイパス回路を備える
と共に、該バイパス回路に流れる電流により、上記温度
ヒューズが溶断する温度より低い温度で該温度ヒューズ
加熱体を発熱させ、該温度ヒューズを予備加熱するもの
である。

【００１７】さらに、本発明は、上記構成に加えて、上
記温度ヒューズ加熱体の抵抗値を、上記温度検知線の抵
抗値に対して、２０乃至３０％の値とするものである。

【００１８】さらにまた、本発明は、上記の構成に加え
て、上記バイパス回路を電流制限抵抗から構成し、該電
流制限抵抗を、上記温度ヒューズまたは温度ヒューズ加
熱体を加熱可能に配置するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の温度制御装置の実
施の形態を、図１及び図２に基づいて説明する。なお、
上記した従来例と同一部分には同一の符号を付し、その
説明は省略する。

【００２０】本発明の温度制御装置の実施の形態に用い
る回路を図１に示して説明する。図１において、１１は
バイパス回路であり、バイパス回路１１は、電流制限抵
抗９と、該電流制限抵抗９に対して直列にアノード側を
接続する整流素子１０とから構成される。また、バイパ
ス回路１１は一端をプラグＰのＡＣ１側に接続し、他端
を温度ヒューズ加熱体６と温度検知線５との接続点に接
続する。

【００２１】制御回路１２は、温度検知線５と抵抗Ｒａ
及び、Ｒｂにより分圧された入力電圧Ｖａが、制御回路
１２の内部で予め設定した基準電圧Ｖｂより低いとき
は、トランジスタＴｒをＯＮしてリレーソレノイドＳに
通電し、リレーコンタクトＣを閉じてヒーター線２に通
電しカーペット本体１の温度が上昇する。

【００２２】また、ヒーター線２の温度上昇に伴って温
度検知線５の温度が上昇し、それと共に該温度検知線５
のインピーダンスが大きくなり、入力電圧Ｖａが大きく
なって基準電圧Ｖｂを超えると、制御回路１２はトラン
ジスタＴｒをＯＦＦしてリレーソレノイドＳの通電を遮
断し、リレーコンタクトＣを開いてヒーター線２への通
電を停止する。それにより、カーペット本体１の温度が
降下し、温度検知線５の温度も降下し、それとともに該
温度検知線５のインピーダンスは小さくなり、入力電圧
Ｖａが小さくなって、基準電圧Ｖｂより小さくなるとト
ランジスタＴｒが再びＯＮしヒーター線２に通電され
る。

【００２３】上記したような温度制御動作と同時に、バ
イパス回路１１には、交流電源から電流が流れ、常時半
波整流された電流が温度ヒューズ加熱体６に流れること
となり、これによって温度ヒューズ加熱体６は、温度ヒ
ューズ７の溶断温度（１００℃）より低い温度に予備加
熱される。具体的には、温度ヒューズ加熱体６の予備加
熱温度は、上記した温度ヒューズ７の溶断温度より、２
０℃以上低い温度、即ち、８０℃以下がよく、７０℃程
度が適切である。

【００２４】以上の動作を繰り返して、制御回路１２は
発熱体Ｌを設定温度の前後に保持するが、上記回路の構
成部品の故障により、ヒーター線２の通電が制御されな
くなり発熱体Ｌの温度が異常に上昇したときに、ヒータ
ー線２への通電を遮断するために安全回路が設けてあ
る。該安全回路は、発熱体Ｌの温度が上昇し、内部の可
溶体３が溶融して、ヒーター線２と温度検知線５とが短
絡状態となったときに電流が流れる。そして、安全回路
に電流が流れると、バイパス回路１１からの電流により
予め暖められている温度ヒューズ加熱体６が、さらに発
熱し温度ヒューズ７が短時間で１００℃に達して温度ヒ
ューズ７が溶断し、ヒーター線２への通電を遮断する。

【００２５】さらに、図２には、温度検知線５の全抵抗
に対する温度ヒューズ加熱体６の抵抗の比率を横軸に取
り、温度ヒューズ加熱体６の消費電力を縦軸に取ったグ
ラフを示す。図２に示すように、温度ヒューズ加熱体６
の消費電力を最大とするためには、温度ヒューズ加熱体
６の抵抗値を、温度検知線５の全抵抗値の２０〜３０％
の抵抗値とするとよい。これによって、温度ヒューズ加
熱体６の消費電力が最大となるため、温度ヒューズ加熱
体６の発熱量も最大となって、温度ヒューズ加熱体６を
最も効率よく発熱させることができる。

【００２６】また、上記構成のバイパス回路１１の電流
制限抵抗９を温度ヒューズ加熱体６と同様に温度ヒュー
ズ７の近傍に加熱可能に配置すると、電流制限抵抗９の
自己発熱により温度ヒューズ加熱体６と共に温度ヒュー
ズ７を加熱することができ、さらに効率よく予備加熱を
行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の温度制御装置は、以上のような
構成であるため、本発明は、通電により発熱するヒータ
ー線と、該ヒーター線の温度を検知する温度検知線と、
該ヒーター線の過熱時に該ヒータ線と該温度検知線とが
短絡して流れる短絡電流の供給を受けて発熱する温度ヒ
ューズ加熱体と、該温度ヒューズ加熱体により加熱され
溶断して該ヒーター線への通電を遮断する温度ヒューズ
とから構成される温度制御装置において、上記温度ヒュ
ーズが溶断する温度より低い温度で、該温度ヒューズを
予備加熱するため、該温度ヒューズが溶断するのに必要
な温度まで短時間で上昇させることができ、過熱時の安
全性が向上する。

【００２８】また、本発明は、上記温度ヒューズ加熱体
により上記温度ヒューズを予備加熱するため、部品数を
増すことなく予備加熱を行うことができる。

【００２９】そして、本発明は、上記温度ヒューズ加熱
体に通電するバイパス回路を備えると共に、該バイパス
回路に流れる電流により、上記温度ヒューズが溶断する
温度より低い温度で該温度ヒューズ加熱体を発熱させ、
該温度ヒューズを予備加熱するため、予備加熱を適切な
温度で行うことができる。

【００３０】さらに、本発明は、上記温度ヒューズ加熱
体の抵抗値を、上記温度検知線の抵抗値に対して、２０
乃至３０％の値とするため、温度ヒューズ加熱体の消費
電力が大きくなって、温度ヒューズ加熱体の発熱量が大
きくなり、加熱効率が向上する。

【００３１】さらにまた、本発明は、上記バイパス回路
を電流制限抵抗から構成し、該電流制限抵抗を、上記温
度ヒューズまたは温度ヒューズ加熱体を加熱可能に配置
するため、電流制限抵抗の自己発熱により温度ヒューズ
または温度ヒューズ加熱体を予備加熱することができ、
予備加熱の加熱効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明温度制御装置の実施の形態を示す回路図
である。

【図２】図１の温度制御装置の消費電力の特性図であ
る。

【図３】従来の電気カーペットの外観を示す平面図であ
る。

【図４】従来の電気カーペットの発熱体の構造を示す説
明図である。

【図５】従来の電気カーペットの温度制御装置の回路図
である。

【符号の説明】

１ カーペット本体 ２ ヒーター線 ３ 可溶体 ５ 温度検知線 ６ 温度ヒューズ加熱体 ７ 温度ヒューズ ９ 電流制限抵抗 １０ 整流素子 １１ バイパス回路 Ｌ 発熱体 Ｐ プラグ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により発熱するヒーター線と、該ヒ
   ーター線の温度を検知する温度検知線と、該ヒーター線
   の過熱時に該ヒーター線と該温度検知線とが短絡して流
   れる短絡電流の供給を受けて発熱する温度ヒューズ加熱
   体と、該温度ヒューズ加熱体により加熱され溶断して該
   ヒーター線への通電を遮断する温度ヒューズとを備え、 上記温度ヒューズ加熱体に通電することにより、上記温
   度ヒューズが溶断する温度より低い温度に、該温度ヒュ
   ーズを予備加熱する温度制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の温度制御装置を備えた電
   気カーペット。
3. 【請求項３】 請求項１記載の温度制御装置を備えた電
   気毛布。