JP2008165769A

JP2008165769A - 電気ヒータ用の温度調節装置

Info

Publication number: JP2008165769A
Application number: JP2007320028A
Authority: JP
Inventors: Daiho Ka; 大鳳河; Chogen In; 長鉉尹
Original assignee: MIYAKE ITSUKI; TAKESHITA TADAHITO
Current assignee: MIYAKE ITSUKI; TAKESHITA TADAHITO
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2008-07-17
Also published as: KR20080062444A; KR100856889B1

Abstract

【解決手段】温度調節信号に対応するヒーティング信号に従って、整流器スイッチング部（４０）から整流器スイッチング信号を出力すると、ヒーティング電源供給部（７０）から前記整流器スイッチング信号に従って、通常のＡＣ入力電圧を全波整流及び平滑処理して特定のＤＣ電圧で出力し、電気ヒータ（１０）の駆動電圧として印加して電気ヒータ（１０）を加熱させる。
【効果】電気ヒータの駆動電圧としてＤＣ電圧を使用するため、従来のようにＡＣ電圧を使用する場合に比べて、相対的に電力消費が少なくて熱効率が良くなるだけでなく、人体に有害な電磁波が全く発生しない。特に電気ヒータのＤＣ駆動電圧を発生させるためのスイッチング作動を行なう際、整流器スイッチング部が熱によって破壊しやすくなることを予防することで、装置の耐久性と信頼性を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベッド、ソファ、座布団、衣類、電気パネル、ヒーティングパイプ、電気カーボンシート、シーズヒータ等の暖房装置として使用される電気ヒータ用の温度調節装置に関する。

一般に、電気ヒータは、ベッド、ソファ、座布団、衣類、電気パネル、ヒーティングパイプ、電気カーボンシート、シーズヒータ等の暖房装置として使用されている。従来の電気ヒータは、ＡＣ電圧を駆動電圧として使用するため、電力消費が多くて熱効率が悪いだけでなく人体に有害な電磁波を発生する短所がある。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、温度調節信号に対応するヒーティング信号に従って、積層コンデンサと抵抗によって決定される特定の時定数によって多数のトライアックをオン／オフ制御して整流器スイッチング部から整流器スイッチング信号を出力すると、ヒーティング電源供給部から、前記整流器スイッチング信号に従って、通常のＡＣ入力電圧を全波整流及び平滑処理して特定のＤＣ電圧で出力して電気ヒータの駆動電圧として供給し、電気ヒータを加熱させる電気ヒータ用の温度調節装置を提供することである。

本発明の他の目的は、整流器スイッチング部の作動中に発生する熱をヒートシンクによって外部に放出している間、ヒートシンクの温度が予め設定した基準温度以上になると、整流器スイッチング部が自動的に作動停止し、前記基準温度以下になると、整流器スイッチング部が自動的に作動開始する電気ヒータ用の温度調節装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、電気ヒータが、使用時間予約信号に対応する予約時間になる又は予め設定した基準過熱温度以上になると、自動的に電気ヒータの加熱を停止させる電気ヒータ用の温度調節装置を提供することである。

本発明の目的を達成するため、本発明による電気ヒータ用の温度調節装置は、特定のＤＣ電圧を駆動電圧として印加すれば加熱される電気ヒータと、電気ヒータを作動させるためのパワーオン／オフスイッチのパワーオン／オフ信号、温度調節スイッチの温度調節信号、使用時間予約スイッチの使用時間予約信号を出力する調節スイッチ部と、調節スイッチ部の温度調節信号に対応する温度レベル係数を表示する温度表示部と、調節スイッチ部の温度調節信号に対応するヒーティング信号に従って整流器スイッチング信号を出力する整流器スイッチング部と、整流器スイッチング部の作動中に発生する熱を外部に放出するヒートシンクと、ヒートシンクの温度が予め設定した基準温度以上になると自動的にオフし、前記基準温度以下になると自動的にオンして整流器スイッチング部が自動的に作動停止又は作動開始するスイッチング部用温度センサと、前記整流器スイッチング信号に従って通常のＡＣ入力電圧を全波整流及び平滑処理して特定のＤＣ電圧で出力し、電気ヒータの駆動電圧として供給するヒーティング電源供給部と、ヒーティング電源供給部の駆動電圧によって加熱される電気ヒータの作動温度が予め設定した基準過熱温度以上になると、過熱感知信号を出力する電気ヒータ用温度センサと、調節スイッチ部のパワーオン信号の入力後、入力される温度調節信号に対応する温度レベル係数を算定して温度表示部に表示し、温度調節信号に対応する設定温度に電気ヒータを加熱するためのヒーティング信号を出力し、前記使用時間予約信号に対応する予約時間になる又は過熱感知信号が入力されると、前記ヒーティング信号出力を遮断して、整流器スイッチング部とヒーティング電源供給部の作動を停止させるマイコン部とから構成される。

本発明による電気ヒータ用の温度調節装置は、電気ヒータの駆動電圧としてＤＣ電圧を使用するため、従来のようにＡＣ電圧を電気ヒータの駆動電圧として使用する場合に比べて、相対的に電力消費が少なくて熱効率が良くなるだけでなく、人体に有害な電磁波が全く発生しないという長所がある。

また、本発明によると、使用者が電気ヒータの加熱時間を予約して便利に使用できるという長所がある。特に電気ヒータ自体の過熱を防止できるだけでなく、電気ヒータのＤＣ駆動電圧を発生させるためのスイッチング作動を行なう整流器スイッチング部が熱によって破壊しやすくなるという短所を予防することで、装置の耐久性と信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照してより詳細に説明する。本例は、電気ヒータ（１０）に電気ヒーティングマットレスを用いた例である。

図１と図２を参照すると、電気ヒータ（１０）は、特定のＤＣ電圧が駆動電圧として印加されると加熱する。

電気ヒータ（１０）をＤＣ電圧で駆動すると、従来のようにＡＣ電圧を駆動電圧として使用する場合に比べて相対的に電力消費が少なくて熱効率が良くなるだけでなく、人体に有害な電磁波が全く発生しない。

調節スイッチ部（２０）は、電気ヒータ（１０）を作動させるためのパワーオン／オフスイッチ（ＰＷ）のパワーオン／オフ信号、温度調節スイッチ（温度）の温度調節信号、使用時間予約スイッチ（時間）の使用時間予約信号を出力する。

温度表示部（３０）は、調節スイッチ部（２０）の温度調節信号に対応する温度レベル係数を表示する。

整流器スイッチング部（４０）は、調節スイッチ部（２０）の温度調節信号に対応するヒーティング信号に従って整流器スイッチング信号を出力する。

図２を参照すると、整流器スイッチング部（４０）のフォトダイオード（ＰＤ）は、下記のマイコン部（９０）のヒーティング信号に従ってオン／オフを繰り返しスイッチングする。

整流器スイッチング部（４０）の第１トライアック（Ｑ１）は、フォトダイオード（ＰＤ）のスイッチング作動によってオン／オフ制御される。

整流器スイッチング部（４０）の第２トライアック（Ｑ２）は、第１トライアック（Ｑ１）と並列連結されており、第１トライアック（Ｑ１）がオンした後、特定の時定数に従ってゲートに印加する一定周波数の矩形波パルスによってオン／オフ制御されて整流器スイッチング信号を出力する。

整流器スイッチング部（４０）のコンデンサ（Ｃ）と抵抗（Ｒ）は、第１トライアック（Ｑ１）の入力端と出力端にそれぞれ配置されて、第２トライアック（Ｑ２）のオン／オフ制御のための特定の時定数を決定する。

コンデンサ（Ｃ）には積層コンデンサを使用することが望ましい。積層コンデンサは、電極間の誘電体として高誘電率系セラミックを多層構造で使用しており、温度特性、周波数特性が良好で、更に小型であるという特徴がある。

コンデンサ（Ｃ）の容量値に応じて整流器スイッチング部（４０）のサージ電圧が調整され、このコンデンサ（Ｃ）の容量キャパシタの抵抗値によってトライアック（Ｑ１、Ｑ２）のゲート電流を調整して、ソースとドレイン間に流れる電流を決定すれば、整流器スイッチング部（４０）の負荷にかかる電圧を決定することができる。

例えば、図２に示したように、整流器スイッチング部（４０）の負荷にブリッジ整流回路を付け、この時の負荷にかかるＤＣ電圧を決定することができる。

ヒートシンク（５０）は、整流器スイッチング部（４０）の作動中に発生する熱を外部に放出して整流器スイッチング部（４０）を保護する。

スイッチング部用温度センサ（６０）は、ヒートシンク（５０）の温度が予め設定した基準温度（例えば６０℃）以上になると自動的にオフし、前記基準温度以下になると自動的にオンして整流器スイッチング部（４０）が自動的に作動停止又は作動開始して整流器スイッチング部（４０）を保護する。

ヒーティング電源供給部（７０）は、前記整流器スイッチング信号に従って通常のＡＣ入力電圧を、図２に示したように、ブリッジ整流回路で全波整流し、そしてπ型に結合されているコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）から構成される平滑回路で平滑処理して特定のＤＣ電圧で出力し、電気ヒータ（１０）の駆動電圧として供給する。

電気ヒータ用温度センサ（８０）は、ヒーティング電源供給部（７０）の駆動電圧によって加熱する電気ヒータ（１０）の作動温度が予め設定した基準過熱温度（例えば、９０℃）以上になると過熱感知信号を出力する。

マイコン部（９０）は、調節スイッチ部（２０）のパワーオン信号の入力後、入力される温度調節信号に対応する温度レベル係数を算定して、温度表示部（３０）に表示し、前記温度調節信号に対応する設定温度に電気ヒータ（１０）を加熱するためのヒーティング信号を出力し、前記使用時間予約信号に対応する予約時間になる又は前記過熱感知信号が入力されると、前記ヒーティング信号の出力を遮断し、整流器スイッチング部（４０）とヒーティング電源供給部（７０）の作動を停止させる。

このように構成される本発明による電気ヒータ用の温度調節装置は、次のように作動する。

最初に、使用者が調節スイッチ部（２０）のパワーオン／オフスイッチ（ＰＷ）のパワーオンを選択すれば、前記パワーオン信号がマイコン部（９０）に印加される。

引き続き、使用者が調節スイッチ部（２０）の温度調節スイッチ（温度）を調節して電気ヒータ（１０）を加熱させるための特定の温度を設定する又は使用時間予約スイッチ（時間）を調節して、電気ヒータ（１０）を特定の時間だけ加熱させるための特定の使用時間を設定すると、マイコン部（９０）に特定の温度調節信号又は特定の使用時間予約信号が印加される。

これによって、マイコン部（９０）は、入力された温度調節信号に対応する温度レベル係数を算定し、温度表示部（３０）に表示し、前記温度調節信号に対応する設定温度に電気ヒータ（１０）を加熱するためのヒーティング信号を出力して、整流器スイッチング部（４０）に印加する。

この時、整流器スイッチング部（４０）は、フォトダイオード（ＰＤ）によって入力された前記ヒーティング信号に対応して、積層コンデンサ（Ｃ）と抵抗（Ｒ）によって決定された時定数に従って、トライアック（Ｑ１、Ｑ２）のスイッチング作動を制御し、前記整流器スイッチング信号を出力してヒーティング電源供給部（７０）に印加する。

引き続き、ヒーティング電源供給部（７０）は、入力された前記整流器スイッチング信号に従って通常のＡＣ入力電圧（例えば、５０〜６０ＨＺ、８５〜２６０ＶのＡＣ電圧）を図２に示したように、ブリッジ整流回路で全波整流し、そしてπ型に結合されているコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）から構成される平滑回路で平滑処理して特定のＤＣ電圧（例えば、１２０〜３６０ＶのＤＣ電圧）で出力し、電気ヒータ（１０）の駆動電圧として供給する。これによって、電気ヒータ（１０）の加熱が開始する。

上述のように、電気ヒータ（１０）を特定のＤＣ電圧によって加熱中、万一、整流器スイッチング部（４０）の作動中に発生する熱を外部に放出して整流器スイッチング部（４０）を保護するヒートシンク（５０）の温度が、予め設定した基準温度（例えば、６０℃）以上と判別されると、スイッチング部用温度センサ（６０）は、整流器スイッチング部（４０）を自動的に作動停止させる。

その後、ヒートシンク（５０）の温度が予め設定した基準温度（例えば６０℃）以下と判別されると、スイッチング部用温度センサ（６０）は、作動停止していた整流器スイッチング部（４０）を自動的に再作動させる。

また、電気ヒータ（１０）を特定のＤＣ電圧によって加熱中、電気ヒータ（１０）の作動温度が予め設定した基準過熱温度（例えば、９０℃）以上と判別され、電気ヒータ用温度センサ（８０）が過熱感知信号を出力する又は使用者が使用時間予約スイッチ（時間）を調節して予め設定した電気ヒータ（１０）の加熱予約時間になると、マイコン部（９０）はヒーティング信号出力を遮断し、整流器スイッチング部（４０）とヒーティング電源供給部（７０）の作動を停止させることで、電気ヒータ（１０）の過熱による火災等を予防したり、特定の予約時間の間だけ、電気ヒータ（１０）を加熱させたりする。

以上で説明した本発明による電気ヒータ用の温度調節装置は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者なら誰でも多様に変更して実施することができる範囲まで、本発明の技術的思想に含まれると言える。

本発明による電気ヒータ用の温度調節装置のブロック図である。図１中整流器スイッチング部とヒーティング電源の出力部を示した回路図である。

符号の説明

１０電気ヒータ
２０調節スイッチ部
３０温度表示部
４０整流器スイッチング部
５０ヒートシンク
６０スイッチング部用温度センサ
７０ヒーティング電源供給部
８０電気ヒータ用温度センサ
９０マイコン部
ＰＤフォトダイオード
Ｑ１、Ｑ２トライアック
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２コンデンサ
Ｒ抵抗

Claims

特定のＤＣ電圧を駆動電圧として印加すれば加熱される電気ヒータ（１０）と、
電気ヒータ（１０）を作動させるためのパワーオン／オフスイッチ（ＰＷ）のパワーオン／オフ信号、温度調節スイッチ（温度）の温度調節信号、使用時間予約スイッチ（時間）の使用時間予約信号を出力する調節スイッチ部（２０）と、
調節スイッチ部（２０）の温度調節信号に対応する温度レベル係数を表示する温度表示部（３０）と、
調節スイッチ部（２０）の温度調節信号に対応するヒーティング信号に従って整流器スイッチング信号を出力する整流器スイッチング部（４０）と、
整流器スイッチング部（４０）の作動中に発生する熱を外部に放出するヒートシンク（５０）と、
ヒートシンク（５０）の温度が予め設定した基準温度以上になると自動的にオフし、前記基準温度以下になると自動的にオンして整流器スイッチング部（４０）を自動的に作動停止又は作動開始するスイッチング部用温度センサ（６０）と、
整流器スイッチング信号に従って通常のＡＣ入力電圧を全波整流及び平滑処理して特定のＤＣ電圧で出力し、電気ヒータ（１０）の駆動電圧として供給するヒーティング電源供給部（７０）と、
ヒーティング電源供給部（７０）の駆動電圧によって加熱される電気ヒータ（１０）の作動温度が予め設定した基準過熱温度以上になると、過熱感知信号を出力する電気ヒータ用温度センサ（８０）と、
調節スイッチ部（２０）のパワーオン信号の入力後、入力される温度調節信号に対応する温度レベル係数を算定して温度表示部（３０）に表示し、温度調節信号に対応する設定温度に電気ヒータ（１０）を加熱するためのヒーティング信号を出力し、前記使用時間予約信号に対応する予約時間になる又は前記過熱感知信号が入力されると、前記ヒーティング信号出力を遮断して、整流器スイッチング部（４０）とヒーティング電源供給部（７０）の作動を停止させるマイコン部（９０）と
から構成されることを特徴とする電気ヒータ用の温度調節装置。
整流器スイッチング部（４０）は、
マイコン部（９０）のヒーティング信号に従ってオン／オフを繰り返しスイッチングするフォトダイオード（ＰＤ）と、
フォトダイオード（ＰＤ）のスイッチング作動によってオン／オフ制御される第１トライアック（Ｑ１）と、
第１トライアック（Ｑ１）と並列連結されて第１トライアック（Ｑ１）がオンした後、特定の時定数に従ってゲートに印加する一定周波数の矩形波パルスによってオン／オフ制御されて整流器スイッチング信号を出力する第２トライアック（Ｑ２）と、
第１トライアック（Ｑ１）の入力端と出力端にそれぞれ配置されて、第２トライアック（Ｑ２）のオン／オフ制御のための特定の時定数を決定するコンデンサ（Ｃ）と抵抗（Ｒ）と
から構成されることを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ用の温度調節装置。
整流器スイッチング部（４０）のコンデンサ（Ｃ）は積層コンデンサであることを特徴とする請求項２記載の電気ヒータ用の温度調節装置。