JP2008267612A - ヒータ制御装置 - Google Patents

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知之 河瀬
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Abstract

【課題】ヒータ暖房装置の自動OFFタイマーの時間が固定式であると、自動OFF時点で充分に温まっていない場合は、冷えてきたのに使用者が気づいて始めて自動OFFした事がわかり、その時点で再スタートしても温まるまでに余分に時間がかかってしまい、快適性を損なうことになる。
【解決手段】温度センサーで気温やヒータ温度情報を得て、自動OFFタイマーの設定時間を、動作開始時の気温やタイマー時間到達時の気温やヒータ温度の上昇具合等により自動的にタイマー時間を設定することが出来るようにして、最適なタイミングで自動的にヒータをOFFさせることが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、所定の時間で自動OFFするタイマーを備えたヒータ加熱装置のタイマー時間を固定の時間とするのではなくて、快適なタイミングを予測して自動的にタイマー時間を加減することができる構成としたヒータ制御装置に関するものである。
従来、この種のヒータ制御装置は、切り忘れ防止タイマーを設けることにより連続通電を防止でき、安全性を向上させていた(例えば、特許文献1参照)。
図7は、特許文献1に記載された従来のヒータ制御装置を示すもので、蓄熱温風器を制御している例である。図7に示すようにヒータ61と、蓄熱部57と、切り忘れタイマー58と、切り忘れスイッチ59と、蓄熱スイッチ60と、ファンモータスイッチ61から構成されている。
蓄熱スイッチ60をONにすれば、ヒータ56に通電され、蓄熱部57に蓄熱される。所定の時間蓄熱後に、ファンモータスイッチ61を入れると、蓄熱された熱にヒータ56の熱が加わって、大きな熱量の温風を大電流を消費せずに可能とする為、従来の温風器では家庭用コンセントの電源に頼っていたために限界があったが、本方式ではそれ以上の熱量を取り出すことが可能となるので、例えばガスや石油を燃料とする暖房機にも匹敵する熱量の温風送出が可能となり、しかも燃焼部分が無いので排気ガスも無く、安全でクリーンな暖房器具を提供出来ていた。蓄熱温風器はその原理上、しばらく蓄熱してから使用する方式である為、ややもすると蓄熱状態で放置され、蓄熱スイッチ60を切り忘れる懸念があった。このため、切り忘れタイマー58を設け、所定時間以上蓄熱した場合は切り忘れスイッチ59によりヒータ56への通電を切る構成となっており、長時間の連続通電を防止し、安全性を向上させていた。
特開平8−303867号公報
しかしながら、前記従来の構成では、切り忘れタイマー58の時間は固定されており、周囲温度の条件や実際の加熱状況等の条件が加味されていない為、場合によっては充分に蓄熱されていない状態で切り忘れタイマー58が作動してヒータ56の電流を切る可能性があった。
例えば、製品を使用している部屋の室温が通常より極めて低い場合、ヒータ56の加熱による蓄熱温度が通常の室温の場合よりも低い場合であっても、切り忘れタイマー58の設定時間が経過すれば強制的にOFFしてしまい、使おうとしたときに蓄熱不十分で、充分な暖房性能が発揮出来なくなる、という課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、所定の時間で自動OFFするタイマーを備えたヒータ加熱装置のタイマー時間を固定の時間とするのではなくて、快適なタイミングを予測して、自動的にタイマー時間を加減することができる構成とすることで、ヒータ加熱時間を自動的に最適化できる快適なヒータ制御装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒータ制御装置は、ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前
記タイマーの計時開始と、前記温度センサでの室温情報取得とを行い、前記室温情報から所定の方法で算出したタイマー時間Tを設定し、前記タイマーが所定の時間Tを計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成とすることで、ヒータ加熱動作時間を加熱開始時の室温に応じて自動的に加減することが出来るヒータ制御装置としたものである。
また、本発明のヒータ制御装置は、タイマーが時間Tを計時した時点の室温を温度センサで検知し、室温が所定の温度以下であればヒータ通電を時間T2だけ延長する構成とすることで、室温が低いときにはタイマー時間を自動延長することが出来るヒータ制御装置としたものである。
また、本発明のヒータ制御装置は、タイマーが時間Tを計時した時に、温度センサが取得した室温情報が所定の温度以下の場合は、ヒータの電力を徐々に落としながら通電継続し、前記タイマーが時間T+T2を計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成とすることで、室温が低いときは、タイマー時間が来てもすぐにヒータ通電を切らずに徐々に室温になじんでいくようにする事が出来るヒータ制御装置としたものである。
また、本発明のヒータ制御装置は、タイマー時間Tが経過した時点で温度センサによりヒータの温度を検出し、前記ヒータ温度が所定の温度以下であれば前記ヒータへの通電を継続し、所定の温度に到達した時点で前記ヒータ通電を切る構成であるので、前記ヒータが昇温不十分な状態では前記タイマー時間Tが経過しても前記ヒータへの通電を自動的に継続するようにしたヒータ制御装置としたものである。
また、本発明のヒータ制御装置は、温度センサによりヒータ温度を検出し、前記ヒータが所定の温度を越えれば前記ヒータへの通電を切り、所定の温度を下回れば前記ヒータへの通電を行うことで前記ヒータ温度を所定の温度付近に保つように制御し、前記ヒータへの通電開始から最初に前記ヒータが前記所定の温度に到達するまでの時間tを時間測定手段で測定し、前記時間tから所定の方法で算出したタイマー時間Tを設定し、前記タイマーが前記時間Tを計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成とすることで、ヒータ加熱動作時間を実際の加熱対象の温度上昇の速度に応じて自動的に加減することが出来るヒータ制御装置としたものである。
これによって、室温や加熱対象の昇温具合に応じて暖房用ヒータのタイマー動作時間を加減することが自動的に出来るので、固定されたタイマー時間では充分な温度に到達しなかったり、逆に暑くなり過ぎる、という不具合を防ぐことが出来、快適なヒータ制御装置を提供することが出来る。
本発明のヒータ制御装置は、温度センサを用いて、室温又はヒータ温度を検出し、検出温度に応じてタイマー動作時間を算出することで、タイマー時間すなわちヒータによる暖房時間を自動的に適切な時間に設定することが出来るので、固定されたタイマー時間では充分な温度に到達しなかったり、逆に暑くなり過ぎる、という不具合を避ける事が出来るので、使い勝手がよく快適なヒータ制御装置を提供することが出来る。
第1の発明は、ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始と、前記温度センサでの室温情報取得とを行い、前記室温情報から所定の方法で算出したタイマー時間Tを設定し、前記タイマーが所定の時間Tを計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成とすることで、ヒータ加熱動作時間を加熱開始時の室温に応じて自動的に加減することが出来るヒータ制御装置としたものであり、室温が低い場合は長時間ヒータ動作を行い、室温が高めのとき
は短時間だけヒータ動作を行う、ということが自動的に出来るので、操作性がよく、快適なヒータ制御装置を提供することが出来る。
第2の発明は、ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始とを行い、前記タイマーが時間Tを計時した時に、前記温度センサが取得した室温情報が所定の温度以下の場合は、前記ヒータ通電を継続し、前記タイマーが時間T+T2を計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成としたものであり、前記タイマーにより前記ヒータをOFFする時点での室温を前記温度センサで検知し、室温が所定の温度以下であれば前記ヒータ通電を時間T2だけ延長する構成とすることで、室温が低いときにはタイマー時間を自動延長することが出来るようにすることで、加熱不足を自動的に防ぐことが出来るので、予想外に冷えてきて不快になることを自動的に防ぐことが出来る。
第3の発明は、特に第1の発明のタイマーが時間Tを計時した時に、温度センサが取得した室温情報が所定の温度以下の場合は、ヒータの電力を徐々に落としながら通電継続し、前記タイマーが時間T+T2を計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成としたものであり、室温が低い場合はタイマー時間が来てもヒータ通電をすぐに切らずに徐々に室温になじむようにゆっくりとヒータ温度を下げることが出来るので、使用者は、ヒータが急に冷えて不快となることを防ぐことが出来る。
第4の発明は、ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始とを行い、前記温度センサで前記ヒータの温度情報を取得し、所定の設定温度以上であれば前記ヒータへの通電を切り、前記設定温度以下であれば前記ヒータへ通電する、ということを常に繰り返すことで、前記ヒータの温度を前記設定温度付近に保つ機能を備え、前記タイマーが時間Tを計時した時に、前記温度センサが取得した前記ヒータの温度が前記設定温度以下の場合は、前記ヒータ通電を継続し、前記設定温度に到達した時点で前記ヒータへの通電を切る構成としたものであり、前記ヒータが昇温不十分な状態では前期タイマー時間Tが経過しても前記ヒータへの通電を自動的に継続するようにすることで、加熱不足を自動的に防ぐことが出来るので、予想外に冷えてきて不快になることを自動的に防ぐことが出来る。
第5の発明は、ヒータと、スイッチと、タイマーと、時間測定手段と、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始と時間測定手段の計時開始を行い、前記温度センサで前記ヒータの温度情報を取得し、所定の設定温度以上であれば前記ヒータへの通電を切り、前記設定温度以下であれば前記ヒータへ通電する、ということを常に繰り返すことで、前記ヒータの温度を前記設定温度付近に保つ機能を備え、前記時間測定手段は前記ヒータへの通電開始から、最初に前記ヒータへの通電を切るまでの時間tを測定し、前記時間tから所定の方法で算出したタイマー時間Tを設定し、前記タイマーが時間Tを計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成としたものであり、ヒータ加熱動作時間を実際の加熱対象の温度上昇の速度に応じて自動的に加減することが出来るので、適切な加熱時間を自動的に決定することが出来、操作性がよく快適なヒータ加熱装置を提供することが出来る。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるヒータ制御装置の回路ブロック図を示すものである。
本実施例は、自動車の座席に組み込まれる座席暖房用のヒータの温度制御装置への応用例である。
図1において、ヒータ1は暖房用加熱装置として機能し、タイマー機能を内蔵したマイコン2で制御されるようになっている。マイコン2にはスイッチ3が接続されており、スイッチ3の操作によって信号が入力され、内蔵のタイマー情報と合わせて判断することで、ヒータ1のONまたはOFFを決定し、FET4へ信号を送ることでヒータ1を制御している。またマイコン2には温度センサ5と抵抗6が接続されている。温度センサ5は温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタで、抵抗6との分圧回路を構成することにより、マイコン2に入力される電圧は温度に応じた電圧値となる。この電圧をマイコン2は内蔵のAD変換器によりデジタル値に変換し、さらに温度情報に換算する。電源7はマイコン2やヒータ1や温度センサ5に電源を供給している。
以上のように構成されたヒータ制御装置について、以下その動作、作用について図2のフローチャートも参照しながら説明する。
まず、フロー8でスイッチ3を押すとフロー9に進みマイコン2はFET4に信号を出力してヒータ1をONさせて加熱動作を開始し、同時にタイマーが計時を開始し、さらに温度センサ5によって室温を検出し、この室温情報もマイコン2に入力される。
次にフロー10では、先ほど入手した室温情報を換算して、室温が低いときは充分に温まるように長い時間を、室温が高い場合は熱くなり過ぎないように短い時間となるようにタイマー時間Tを設定する。
次にフロー11へ進み、タイマーが時間Tを超えない場合はフロー11へ戻り、時間Tの経過を待つ動作を繰り返す。フロー11でタイマーが時間Tを超えた場合、フロー12へ進んでヒータ1をOFFさせるようにマイコン2が動作する。
以上のように、本発明の形態では、ヒータ1による暖房加熱が自動OFFするタイマー時間を、温度センサで得た室温情報に応じて、室温が低いときはタイマー時間を長く、室温が高いときはタイマー時間を短く自動的に設定するようになっているので、最適な加熱時間に設定する事が出来、快適なヒータ制御装置を提供する事が出来る。
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態のヒータ制御装置の動作を示すフローチャートである。システム構成は実施の形態1と同じ図1であるため説明を省略する。
以下、図1、図3を参照しながら動作、作用について説明する。
まず、フロー13でスイッチ3を押すと、フロー14に進み、マイコン2は、FET4に信号を出力してONさせることでヒータ1に通電開始して暖房加熱動作に入り、同時にタイマーの計時開始と、温度センサ5による室温情報の取得を開始する。
次にフロー15でタイマーが時間Tを超えない場合はフロー15へ戻り、時間Tの経過を待つ動作を繰り返す。フロー15でタイマーが時間Tを超えた場合、フロー16へ進んで温度センサ5による最新の室温情報Aを取得し、温度Aが、あらかじめ設定された温度Bよりも低い温度であればフロー18へ進んで、タイマーが時間T+T2の経過を超えない場合はフロー18へ戻り、時間T+T2の経過を待つ動作を繰り返し、フロー18でタイマーが時間T+T2を超えた場合、フロー19へ進んでヒータ1をOFFさせるようにマイコン2が動作する。フロー17で温度Aが温度B以上である場合も、フロー19へと
進んでヒータ1をOFFさせる。
以上のように、本発明の形態では、ヒータ1による暖房加熱がタイマーで自動OFFする時点において、室温が低い場合はヒータ1による暖房加熱を時間T2だけ自動的に延長する事が出来るので、周囲環境の変化に応じて最適なヒータ制御動作を行うことが可能となり、使い勝手の良い快適なヒータ制御装置を提供することが出来る。
(実施の形態3)
図4は、本発明の第3の実施の形態のヒータ制御装置の動作を示すフローチャートである。システム構成は実施の形態1〜2と同じ図1であるため説明を省略する。
以下、図1、図4を参照しながら動作、作用について説明する。
まず、フロー20でスイッチ3を押すと、フロー21に進み、マイコン2は、FET4に信号を出力してONさせることでヒータ1に通電開始して暖房加熱動作に入り、同時にタイマーの計時開始と、温度センサ5による室温情報の取得を開始する。
次にフロー22でタイマーが時間Tを超えない場合はフロー22へ戻り、時間Tの経過を待つ動作を繰り返す。フロー22でタイマーが時間Tを超えた場合、フロー23へ進んで温度センサ5による最新の室温情報Aを取得する。
次にフロー24へ進んで、温度Aが、あらかじめ設定された温度Bよりも低い温度であればフロー25へ進んで、ヒータ1の通電率を50%とする。具体的には、例えばヒータ1への通電を0.5秒間行った後0.5秒間は通電しない、という動作を繰り返す。
次にフロー26ではタイマーによって、時間T+T2/3の経過を待ち、経過すればフロー27へ進んで、ヒータ1への通電率をさらに下げて25%とする。具体的には、例えば、ヒータ1への通電を0.25秒間行った後0.75秒間は通電しない、という動作を繰り返す。
次にフロー28ではタイマーによって、時間T+2xT2/3の経過を待ち、経過すればフロー29へ進んで、ヒータ1への通電率をさらに下げて10%とする。具体的には、例えば、ヒータ1への通電を0.1秒間行った後0.9秒間は通電しない、という動作を繰り返す。
次にフロー30ではタイマーによって、時間T+T2の経過を待ち、経過すればフロー31へ進んで、ヒータ1への通電を切る。
フロー24で温度Aが、あらかじめ設定された温度B以上であった場合はフロー31へ進んで、ヒータ1への通電を切る。
以上のように、本発明の形態では、ヒータ1による暖房加熱がタイマーで自動OFFする時点において、室温が低い場合はヒータ1による暖房加熱を時間T2だけ自動的に延長し、さらに時間T2を3分割して徐々にヒータ1の通電率を下げてからヒータ1への通電を切る事が出来るので、ゆっくりと温度を下げる事により、使用者が室温になじんだ状態で過熱動作を止めることとなり、周囲環境の変化に応じて最適なヒータ制御動作を行うことが、より違和感の少ない状態で可能となり、使い勝手の良い快適なヒータ制御装置を提供することが出来る。
(実施の形態4)
図5は、本発明の第4の実施の形態のヒータ制御装置の動作を示すフローチャートである。システム構成は実施の形態1〜3と同じ図1であるため説明を省略する。
以下、図1、図5を参照しながら動作、作用について説明する。
まず、フロー32でスイッチ3を押すと、フロー33に進み、マイコン2は、FET4に信号を出力してONさせることでヒータ1に通電開始して暖房加熱動作に入り、同時にタイマーの計時開始と、温度センサ5によるヒータ1の温度情報の取得を開始する。
次にフロー34でタイマーが時間Tを超えない場合はフロー35へ、超えた場合はフロー38へと進む。
フロー35では、温度センサ5によるヒータ1の温度が、予め設定された所定の温度C未満であればフロー36へ進んでヒータ1への通電を行い、温度C以上であればフロー37へ進んでヒータ1への通電を切り、いずれの場合もフロー34へ戻って、タイマーが時間Tに達するまで以上の動作を継続する。
フロー38ではヒータ1が温度C未満であればフロー38へ戻って温度上昇するのを待ち、温度C以上となればフロー39へ進んでヒータ1への通電を切る。
以上のように、本発明の形態では、ヒータ1による暖房加熱はタイマー時間Tまではヒータ1の温度を所定の温度Cに保持するように温度調節を行い、タイマー時間Tを計時した時点でヒータ1が温度C未満であれば、ヒータ1への通電を継続し、温度Cに到達時点まで暖房過熱を自動的に継続する構成であるので、充分に温まってからヒータ1を自動OFFすることができるので、OFF時の違和感が少ない快適なヒータ制御装置を提供することが出来る。
(実施の形態5)
図4は、本発明の第5の実施の形態のヒータ制御装置の動作を示すフローチャートである。システム構成は実施の形態1〜4と同じ図1であるため説明を省略する。
以下、図1、図6を参照しながら動作、作用について説明する。
まず、フロー40でスイッチ3を押すと、フロー41に進み、マイコン2は、FET4に信号を出力してONさせることでヒータ1に通電開始して暖房加熱動作に入り、同時にタイマーの計時開始と、時間測定手段の計時開始と、温度センサ5によるヒータ1の温度情報の取得を開始する。
次にフロー42でヒータ1の温度が予め設定された温度C未満であれば、フロー42に戻ってヒータ1の温度上昇を待ち、温度C以上となれば、フロー43へ進んでヒータ1への通電を切り、フロー44へ進んで、時間測定手段により計時開始から今までの時間tを確定する。さらに時間tから所定の換算手段でタイマー時間Tを決定する。すなわち、時間tが長ければ、暖房開始時点の温度が低く目標温度Cとの差が大きいことであり、充分な暖房時間が確保できるようにタイマー時間Tを長めに設定する。逆に暖房開始時点の温度が高くて目標温度Cとの差が少ない場合は、加熱しすぎて暑くならないようにタイマー時間Tを短めに設定する。
次にフロー45へ進み、タイマーが時間Tを計時するまではフロー47へ、時間Tを計時すればフロー46へ進んでヒータ1への通電を切る。
フロー47では、ヒータ1が温度C未満であればフロー48へ進んでヒータ1へ通電を行い、ヒータ1が温度C以上であればフロー49へ進んでヒータ1への通電を切り、いずれの場合もフロー45へ戻って、以上の動作をタイマーが時間Tを計時するまで継続するので、ヒータ1を一定の温度Cに保持する事が出来る。
以上のように、本発明の形態では、ヒータ1の温度を一定の温度Cに保ちながらタイマー時間Tまで過熱する動作を行うが、タイマー時間Tの確定は、ヒータ1での加熱開始から最初にヒータ1が温度Cに到達するまでの時間に応じて自動的に計算されて確定するので、室温が低くて温度が上がりにくいときはタイマー時間を長く、室温が高くて温度が上がりやすいときはタイマー時間を短く自動的に設定することができ、しかも実際のヒータの温度上昇状況から決定するので、最適な加熱時間をより精度高く設定することが可能となり、快適なヒータ制御装置を提供する事が出来る。
以上のように、本発明にかかるヒータ制御装置は、ヒータ加熱開始時または動作中またはタイマーによる自動OFF直前に、温度センサによって室温又はヒータ温度の情報、又はヒータ温度上昇速度に応じて、最適なタイマー時間を自動的に設定する構成であるので、加熱不足や過過熱を防ぎ、より適温での加熱を精度よく実現する事が可能となるので、使い勝手がよく快適なヒータ制御装置を提供する事が出来る。
本発明の実施の形態1〜5におけるヒータ制御装置の回路ブロック図 本発明の実施の形態1におけるヒータ制御装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態2におけるヒータ制御装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態3におけるヒータ制御装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態4におけるヒータ制御装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態5におけるヒータ制御装置の動作フローチャート 従来のヒータ制御装置の回路ブロック図
符号の説明
1 ヒータ
2 マイコン(タイマー内蔵、時間測定手段内蔵)
3 スイッチ
5 温度センサ

Claims (5)

  1. ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始と前記温度センサでの室温情報取得とを行い、前記室温情報から所定の方法で算出したタイマー時間Tを設定し、前記タイマーが時間Tを計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成としたヒータ制御装置。
  2. ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始と前記温度センサで室温情報の取得開始を行い、前記タイマーが時間Tを計時した時に、前記温度センサが取得した室温情報が所定の温度以下の場合は、ヒータ通電を継続し、前記タイマーが時間T+T2を計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成としたヒータ制御装置。
  3. タイマーが時間Tを計時した時に、温度センサが取得した室温情報が所定の温度以下の場合は、ヒータの電力を徐々に落としながら通電継続し、前記タイマーが時間T+T2を計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成とした請求項2に記載のヒータ制御装置。
  4. ヒータと、スイッチと、タイマーと、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始とを行い、前記温度センサで前記ヒータの温度情報を取得し、所定の設定温度以上であれば前記ヒータへの通電を切り、前記設定温度以下であれば前記ヒータへ通電する、ということを常に繰り返すことで、前記ヒータの温度を前記設定温度付近に保つ機能を備え、前記タイマーが時間Tを計時した時に、前記温度センサが取得したヒータ温度が前記設定温度以下の場合は、ヒータ通電を継続し、前記設定温度に到達した時点で前記ヒータへの通電を切る構成としたヒータ制御装置。
  5. ヒータと、スイッチと、タイマーと、時間測定手段と、温度センサとを備え、前記スイッチの操作で前記ヒータへの通電開始と前記タイマーの計時開始と時間測定手段の計時開始を行い、前記温度センサで前記ヒータの温度情報を取得し、所定の設定温度以上であれば前記ヒータへの通電を切り、前記設定温度以下であれば前記ヒータへ通電する、ということを常に繰り返すことで、前記ヒータの温度を前記設定温度付近に保つ機能を備え、前記時間測定手段は前記ヒータへの通電開始から、最初に前記ヒータへの通電を切るまでの時間tを測定し、前記時間tから所定の方法で算出したタイマー時間Tを設定し、前記タイマーが時間Tを計時すれば前記ヒータへの通電を切る構成としたヒータ制御装置。
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