JP2604170B2 - 電気暖房器具の温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は電気暖房器具の温度制御装置に関し、さら
に詳細にいえば、電源投入当初等にヒータへの通電によ
る急速暖房を行って温度を上昇させ、その後、設定温度
に基づいて定温制御を行う温度制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、電気暖房カーペット、電気毛布等の電気暖
房器具においては、温度制御を行うため、サーミスタ等
からなるセンサをカーペットや毛布（以下「カーペット
等」という）に埋設してカーペット等の温度を検出して
いる。ところで、カーペット等自体は繊維質の粗体であ
るから熱伝導率が低く、内蔵したヒータの熱がカーペッ
ト等の表面に伝わるまでに時間がかかるものである。一
方、センサは、外部との接触を防止するためカーペット
等の内部に埋め込んであるのが通例であるから、ヒータ
の熱はカーペット等の表面よりもセンサの方に速く伝わ
ることになる。したがって、センサの検出温度の方が表
面温度よりも高くなる傾向にある。このため、設定温度
に保つべく、設定温度を基準にしてヒータへの通電と遮
断とを繰り返す定温制御を行った場合、カーペット等の
表面温度が設定温度に達していないのに、ヒータへの通
電と遮断とを繰返すこととなり、カーペット等の表面温
度が設定温度に達するまでに要する時間がさらに延びる
という結果になる。第４図は、検出温度とカーペット等
の表面温度の時間推移を示すグラフであり、検出温度
（実線）は速やかに設定温度Tcに達するが、カーペット
等の表面温度（破線）の上昇はこれより遅く、定温制御
段階に入れば、通電と遮断との繰返しによりヒータへの
通電率が減少するので、カーペット等の表面温度の上昇
速度はさらに遅くなり、なかなか設定温度Tcまで上昇し
ない。

そこで、このような現象を防止するために、例えば、
電源投入後、カーペット等の検出温度が設定温度Tcより
も高い温度Tmに達するまでヒータに連続通電し、所定時
間以内に温度Tmに達した場合は暫く温度を降下させ、そ
の後設定温度Tcに基づいて設定制御を行い、所定時間以
内に温度Tmに達しなかった場合は当該所定時間の経過を
待って暫く温度を降下させ、その後設定温度Tcに基づい
て定温制御を行うようにしたものが提案されている（特
開昭62-28814号公報参照）。第５図（ａ）（ｂ）は、所
定時間以内に温度Tmに達した場合、及び所定時間以内に
温度Tmに達しなかった場合の温度変化を示すグラフであ
り、第５図（ａ）では電源投入後検出温度が上昇し（区
間Ｉ）、所定時間以内に温度Tmに達すると、暫く温度を
降下させる温度降下制御を行い（区間II）、そして、設
定温度Tcになれば定温制御を行う（区間III）。以上の
ような温度制御により、カーペット等の実際の表面温度
（破線）を極力速やかに設定温度Tcに近付けることがで
きる。

そてし、所定時間以内に温度Tmに達しなかった場合は
第５図（ｂ）に示すように、温度Tmに達しなくとも所定
時間の経過を待って温度降下制御を行い（区間II）、設
定温度Tcになった後は定温制御に入る（区間III）。所
定時間以内に温度Tmに達しないケースは、例えば外気温
度がかなり低くカーペット等の温度上昇率が低い場合に
現われるが、もし温度Tmに達するまでこのまま急速暖房
を続けていると、例えば使用者が長時間同じ場所に座っ
ている部分が局所的に高温になることがあるので、この
ようなことを防止するために急速暖房を終了するのであ
る。

なお、上記第５図（ａ）（ｂ）何れの場合において
も、区間IIの温度降下制御中に温度曲線が波打ちながら
降下しているのは、温度が急激に低下しないようにヒー
タへの通電と遮断とを繰返しているためであり、これに
より使用者が急激な温度低下による不快感を感じること
がないようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記の制御を行った場合、室温が比較的高
いと、第５図（ｃ）のように、検出温度の上昇率が速す
ぎて急速暖房時間が極端に少なくなり、カーペット等の
実際の表面温度（破線）が充分追従できないという事態
が起こる。これでは、カーペット等の実際の表面温度が
充分上がり切らないまま、温度降下制御およびそれに引
き続く定温制御に入ってしまい、このため、急速暖房効
果が十分に得られないということになる。

〈目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされものであり、
室温が比較的高く急速暖房時間が充分取れない場合で
も、電気暖房器具の表面の温度を速やかに設定温度Tcに
近い値にすることのできる温度制御装置を提供すること
を目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明の温度制御装置
は、急速暖房時に所定幅の温度上昇が基準時間以内に行
われた場合に、その後所定時間にわたって、 Tm′＞Tc の関係を満たす一定の温度Tm′に基づいた定温制御を行
う第２の定温制御手段を有するものである。

〈作用〉 上記の構成の温度制御装置によれば、室温が比較的高
い場合等に、急速暖房手段の作動時に、設定温度からこ
の設定温度よりも高い高温度までの温度上昇が基準時間
以内に行われたときは、所定時間にわたって上記温度T
m′に基づく定温制御を行う。この温度Tm′は設定温度T
cよりも高いので、急速暖房後直ちに設定温度Tcに基づ
く定温制御に入る従来の場合と比べて、電気暖房器具を
より高温で加熱することができる。したがって、定温制
御に入る前の加熱不足を補い、電気暖房器具の温度を充
分高めてから、定温制御に入ることができる。

〈実施例〉 次いで、この発明の実施例について図を参照しながら
以下に説明する。

第２図は、電気暖房カーペットの温度制御装置の一実
施例を示すブロック図である。（１）は、カーペットの
温度を検出するためのサーミスタ、半導体素子又は金属
抵抗等からなる温度センサであり、カーペットの検出温
度Ｔは温度検出回路（２）によって、電圧レベルに変換
される。また、（３）は、操作つまみ等の温度設定手段
（図示せず）により、設定温度Tcに対応する抵抗値に設
定される可変抵抗器であり、温度制御部（５）に接続さ
れている。（７）はヒーターの電源投入スイッチ（6a）
及び急速暖房開始スイッチ（6b）の投入を検出する投入
検出回路であり、何れかのスイッチ（6a）（6b）が投入
された場合、投入検出信号を温度制御部（５）及び時間
計測部（８）に供給する。なお、上記急速暖房開始スイ
ッチ（6b）は、電源投入後、第４図に示すはようにカー
ペットの温度が設定温度までなかなか上がらない時に操
作されるものである。時間計測部（８）は投入検出信号
及び温度制御部（５）からの指令に基づいて時間計測を
開始するものであり、時間計測部（８）の出力信号は温
度制御部（５）に供給される。（９）はタイムベース発
生用発振部である。抵抗器（10）は温度Tmを設定するも
のであり、温度制御部（５）に接続されている。上記温
度制御部（５）は、投入検出回路（７）からの投入検出
信号及び時間計測部（８）からの出力信号を受け、可変
抵抗器（３）により設定されている設定温度Tcに相当す
る電圧レベル、又は抵抗器（10）により設定された温度
Tmに相当する電圧レベルの何れかを選択して比較回路
（11）に対して基準電圧レベルとして供給することによ
り温度制御を行うものである。そして、比較回路（11）
において、上記基準電圧レベルと温度検出回路（２）の
出力電圧レベルとが比較され、この比較結果に基づいて
トライアック（Th）のゲートに対してターンオン信号
（Ｈレベル信号）又はターンオフ信号（Ｌレベル信号）
を供給する。つまり、温度検出回路（２）の出力電圧レ
ベルが基準電圧レベルよりも低ければ、ターンオン信号
を出してヒータ（Ｈ）を加熱するための交流電源（Ｖ）
を供給する。また、温度検出回路（２）の出力電圧レベ
ルが基準電圧レベルよりも高ければ、ターンオフ信号を
出して交流電源（Ｖ）を遮断する。

なお、上記の構成において、温度制御部（５）、時間
計測部（８）及びタイムベース発生用発振部（９）は１
つのマイクロコンピュータに装備されているものであ
る。

以上の温度制御手順をフローチャート（第１図）を用
いて説明する。まず、温度設定手段（図示せず）により
可変抵抗器（３）を設定温度Tcに対応する抵抗値に設定
しておく。投入検出回路（７）からヒーター加熱開始操
作又は急速暖房開始操作に対応した投入検出信号を受信
すると（ステップ）、比較回路（11）において、温度
検出回路（２）の出力電圧レベルと、温度制御部（５）
から比較回路（11）に対して提供されている基準電圧レ
ベルとが比較される（ステップ）。この場合、温度制
御部（５）から提供されている基準電圧レベルは、抵抗
器（10）により設定されている高温度Tm（例えば45℃）
に相当する電圧レベルに等しいものである。

検出温度Ｔが温度Tmより低い場合（通常、電源投入時
又は急速暖房開始操作時は、カーペットの温度は温度Tm
よりも低くＴ＜Tmである）、ステップに移り急速暖房
制御を行う。具体的にいうと、交流電源（Ｖ）を供給す
るべく、比較回路（11）からトライアツク（Th）のゲー
トに対してターンオン信号を供給する。上記急速暖房制
御開始後は検出温度Ｔが上記設定温度Tcと比較され（ス
テップ）、Ｔ＞Tcとなれば、時間計測部（８）がリセ
ットされ時間計測が開始される（ステップ）。その
後、基準時間t1（たとえば20分間）が経過したかどうか
が判定され（ステップ）、基準時間t1が経過するまで
に検出温度Ｔが温度Tmに達するとステップに移り（ス
テップ）、もし検出温度Ｔが温度Tmに到達する前に基
準時間t1が経過するとステップに移る（ステップ
）。

上記ステップに移った場合、時間計測部（８）が新
たにリセットされ、温度Tmに基づく定温制御を行う（ス
テップ）。具体的にいうと、比較回路（11）の出力信
号がＨレベルの時はターンオフ信号を出して交流電源
（Ｖ）を遮断し、比較回路（11）の出力信号がＬレベル
になると交流電源（Ｖ）を供給する。

温度Tmに基づく定温制御は所定時間τにわたって続け
られる（ステップ）。この所定時間τは、急速暖房制
御開始後、検出温度Ｔが設定温度Tcから温度Tmに上昇す
るまでに要した時間t2に応じて選定される。具体的に
は、所定時間τは、上記基準時間t1から上記時間t2を引
いた差に等しくなるように設定される。すなわち、τ＝
t1−t2,である。例えば、上記基準時間t1が20分間であ
った場合、検出温度Ｔが設定温度Tcから温度Tmに上昇す
るまでに要した時間t2が５分であれば、所定時間τは15
分、t2が18分であれば、所定時間τは２分となる。

この後、ステップに移る。また、前述したように基
準時間t1以内にカーペットの温度が設定温度Tcから高温
度Tmまでの温度上昇が行われなかった場合も、このステ
ップに移る。ステップでは、時間計測部（８）が再
度リセットされ新たな時間計測が開始される。そして、
カーペットの温度を設定温度Tc（35℃）まで徐々に下げ
ていく温度降下制御が行われる（ステップ）。具体的
には、温度制御部（５）から比較回路（11）に対して供
給されている基準電圧レベルをTmに相当する値からTcに
相当する値に徐々に下げていって、急激な温度降下が起
こらないようにするものである。この温度降下制御は、
電気暖房器具の温度制御装置の温度がTcに達するまで、
又は所要時間t3（15分間）が経過するまで行われ（ステ
ップ、）、その後ステップに戻る。

ステップに戻ると、投入検出回路（７）からの投入
検出信号があるか否かが判別され、ない場合には、ステ
ップに移り、設定温度Tcに基づく通常の定温制御が行
われる。（第１の定温制御手段） 次に、上記の手順を行った場合の検出温度Ｔの時間推
移を、グラフ（第３図）に基づいて説明する。まず、電
源投入スイッチ（6a）を投入して加熱開始する場合、ス
テップにおける急速暖房制御が行われ、検出温度Ｔは
設定温度Tcを超え急速に上昇する（第３図（ａ）の区間
Ｉ）。そして、時間t1以内に温度Tmに達した場合は、ス
テップで温度Tmに基づく定温制御が行われ、検出温度
Ｔは温度Tm前後を保持し続ける（区間Ｉ′）。この温度
Tmに基づく定温制御は、所定時間τの間続けられ、この
間に、第３図（ａ）の破線に示すように、カーペットの
温度を上昇させることができる。所定時間τが経過する
と、ステップにおける温度降下制御が行われ、電気暖
房カーペットの温度は徐々に降下していく（区間II）。
そして、電気暖房器具の温度制御装置の温度Ｔが設定温
度Tcまで降下するか、又は所要時間t3が経過すると、ス
テップにおける通常の定温制御が行われ、検出温度Ｔ
はTc前後に保たれる（区間III）。

また、ヒータへの通電中に急速暖房開始ステッチ（6
b）を操作して急速暖房開始操作を行った場合は、第３
図（ｂ）のように、検出温度Ｔは既に設定温度Tcに達し
ているのであるから、急速暖房により、この設定温度Tc
から温度Tmまで上昇していく（第３図（ｂ）の区間
Ｉ）。その後の温度変化は上記第３図（ａ）の場合と同
様であるから説明を省略する。

上記第３図（ａ），（ｂ）何れの場合においても、検
出温度Ｔが設定温度Tcを越えている時間が、従来例（第
５図（ｃ））と比べて長く取れるので、この間にカーペ
ットを加熱し、温度を設定温度Tcの近くまて上げること
ができる。

しかも、ステップにおける温度Tmに基づく定温制御
を続ける時間τは、前述したとおり、急速暖房制御開始
後、検出温度Ｔが設定温度Tcから温度Tmに上昇するまで
に要した時間t2と時間τとの和が基準時間t1に等しくな
いるように設定されているのであるから、例えば、急速
暖房制御開始後、カーペットの検出温度ＴがTmを超える
までに要した時間t2が５分間と短いときは、時間τは15
分と比較的長くなりカーペットを充分に加熱することが
できる。温度Tmを超えるまでに要した時間t2が18分と長
いときには、時間τは２分と比較的短くなり、カーペッ
トが過度に加熱されないようにすることができる。この
ように、時間τの長さを調節することがてきるので、カ
ーペットの適度な温度制御が可能となる。

なお、急速暖房制御を行ってもカーペットの温度上昇
率が低く、時間t1以内に温度Tmに達しない場合は、第３
図（ｃ）に示すように、時間t1の経過を待って温度降下
制御手順（区間II）に入り、その後ステップにおける
温度降下制御が行われ、カーペットの温度は徐々に降下
していく（区間II）。検出温度Ｔが設定温度Tcまで降下
するか、又は所要時間t3が経過すると、ステップにお
ける通常の定温制御が行われ、検出温度ＴはTc前後に保
たれる（区間III）。

以上、実施例を参照しながらこの発明を説明してきた
が、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えばステップで温度Tmに基づく定温制御を行う
にあたって、当該制御中に行われるヒータ断続回数の上
限を決めておき、この上限回数に達すれば定温制御を打
ち切るようにしてもよい。すなわち、急速暖房式（第３
図（ａ）の区間Ｉ）において、温度上昇が極めて短時間
であり、カーペットの加熱が充分でなかったと認められ
る場合には、検出温度Ｔとカーペット表面の温度にはか
なりの隔たりがあるので、上記温度Tmに基づく定温制御
中においてヒータに通電される期間は長くなり、したが
ってヒータの断続周期も比較的長くなる。また、急速暖
房時において温度上昇が比較的緩やかであり、カーペッ
トの加熱が比較的満足に行われたと認められる場合に
は、検出温度Ｔとカーペット表面の温度にはさほどの隔
たりがなく、上記温度Tmに基づく定温制御中においてヒ
ータはこまめに通電と遮断とが繰返され、その断続周期
は短くなる。そこで、この断続回数の総数に応じてステ
ップの定温制御を行えば、カーペットを適切に温度制
御することができる。

さらに、ステップで温度Tmに基づく定温制御を行う
時間τは一定不変の時間であってもよい。この場合に
は、時間τは固定されているので、上記各実施例のよう
に時間τを算出する手順を省くことができる。したがっ
て、上記各実施例と比べてより簡単な手順によりカーペ
ットの温度制御を行うことができる。

また、第１図のフローチャートに基づく手順では、ス
テップの定温制御は、急速暖房停止温度Tmに基づいて
行われていたが、これに限られるものではなく、Tc＜T
m′＜Tmの関係を満たす一定の温度Tm′に基づいて行っ
てもよい。

さらに、上記各実施例中、温度制御はヒーターの通電
と遮断のみに基づいて行っているが、これらに限られる
ものではなく、公知の手段を用いて交流電源（Ｖ）の電
気角を適当な値に制御する手法により行ってもよい。

その他この発明の要旨を変更しない範囲内において、
種々の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の温度制御装置によれば、急
速暖房時に電気暖房器具の温度上昇率が速すぎて基準時
間以内に一定幅の温度上昇が行われた場合に、所定時間
にわたって、設定温度よりも高い一定の温度に基づいて
定温制御を行うこととしたので、急速暖房後、直ちに設
定温度に基づく定温制御に入る場合と比べて電気暖房器
具の加熱不足を補い、電気暖房器具の温度を十分高める
ことができる。また、基準時間以内に一定幅の温度上昇
が行われなかった場合には定温制御を行わないために使
用者が長時間同じ場所に座っている部分が局所的に高温
となるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度制御装置の温度制御手順を示すフローチャ
ート、 第２図は温度制御装置の一回路例を示すブロック図、 第３図は温度制御を行った場合の、検出温度の時間推移
を示すグラフ、 第４図、第５図は従来の温度制御装置における、検出温
度の時間推移を示すグラフである。 （５）……第２の定温制御手段、（Ｈ）……ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−168384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−222819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−184616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−138983（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−24815（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源投入後、ヒーターへの通電により設定
   温度より高い高温度まで上昇するよう制御する急速暖房
   手段と、前記ヒーターへの通電を制御して設定温度に保
   つ第１の定温制御手段とを有する温度制御装置におい
   て、前記高温度に保つ第２の定温制御手段を具備し、急
   速暖房手段の作動時に、設定温度から前記高温度までの
   温度上昇が基準時間以内に行われた場合は、その後所定
   時間にわたって前記高温度に保つ第２の定温制御手段に
   よる温度制御を行い、設定温度から前記高温度までの温
   度上昇が基準時間以内に行われなかった場合は、その後
   第２の定温制御手段による温度制御を行わずに第１の定
   温制御手段による温度制御を行うことを特徴とする電気
   暖房器具の温度制御装置。
2. 【請求項２】上記所定時間が、一定不変の時間である上
   記特許請求の範囲第１項記載の電気暖房器具の温度制御
   装置。