JP2662322B2 - 電気カーペット等の温度制御装置 - Google Patents

電気カーペット等の温度制御装置

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JP2662322B2 JP15330691A JP15330691A JP2662322B2 JP 2662322 B2 JP2662322 B2 JP 2662322B2 JP 15330691 A JP15330691 A JP 15330691A JP 15330691 A JP15330691 A JP 15330691A JP 2662322 B2 JP2662322 B2 JP 2662322B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,電気カーペット等シー
ト状の発熱面を有する電気暖房器における温度制御装置
に関し,特に外部加熱,不適正な使用,あるいは故障等
に際して発生する部分異常発熱を検出して安全制御する
ことのできる電気カーペット等の温度制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の電気カーペット等電気暖房機器に
おいては,図8に示すようにカーペット等52の全面に
発熱体50を敷設する一方,温度検出用の温度センサ5
1を全面に敷設して,この検出温度により制御部67に
おいて発熱体50への通電を制御して温度制御が行われ
る。図7に従来例電気カーペットの電気回路図を示す。
同図における発熱体50は,図9に示すように耐熱芯材
53にスパイラル状に巻線された発熱線54を感熱材5
5で被覆して,その上に短絡線56をスパイラル状に巻
線し,その外側を絶縁材からなる外被57で被って構成
されている。また,温度センサ51も同様に,図10に
示すように芯材58に巻線した第1巻線59を感熱材6
1で被覆して,その上に第2巻線60を巻線して,その
外側を外被62で覆って構成されている。上記発熱体5
0の構成要素である発熱線54は,図7に示すようにス
イッチング素子であるSCR63を介して電源に接続さ
れており,通電することにより発熱してカーペット全面
を加熱する。温度センサ51はカーペットの加熱温度を
第1巻線59と第2巻線60との間に介在する感熱材6
1が温度によりインピーダンス変化することを利用して
温度検出する。この温度センサ51のインピーダンス変
化を電圧変化として制御器64に入力して,カーペット
が設定温度になるよう制御器64によってSCR63の
ゲート電流を制御して,発熱線54の通電をON・OF
F制御する。カーペットの広い面積にわたる温度制御は
上記のようになされるが,カーペット上が局部的に保温
されたり,外部加熱を受けたような状態のときには,局
部的に異常加熱され,その部分の発熱体50は感熱材5
5が溶け,短絡線56から発熱線54に電流が流れ,発
熱抵抗65を発熱させ,その熱で温度ヒューズ66が溶
断し,発熱線54への通電を遮断する安全制御が行われ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記安
全制御における異常検出時には,発熱体50はすでに部
分破壊を伴っており,この破壊部分は再生不可能であ
り,部分損傷による全体損失となる問題点があった。ま
た,上記したように従来例カーペットにおいては,発熱
体50とは別に,温度検出のための温度センサ51をカ
ーペット全面に敷設しているため,カーペット上には2
種類のコードが個別に配線されることにより,配線によ
る凹凸部の増加にとどまらず,材料及び加工のコストが
上昇する問題点を有している。本発明は,上記のごとき
従来例の問題点に鑑み,発熱線と温度検出線を感熱材を
介して1本のコードに巻回構成した発熱,検温コードに
より,発熱と温度検知を行う共に,カーペット等の部分
的異常発熱を検出して損傷を発生させる以前に安全制御
することのできる電気カーペット等の温度制御装置を提
供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は,発熱線と,温度検知線とを,温度に応じて
インピーダンス変化する感熱材を介して互いに巻回して
なる発熱・検温コードを電気カーペット等の全面に敷設
し,前記発熱線に通電して発熱させると共に,前記発熱
線と温度検知線との間のインピーダンスを測定すること
により,前記発熱線の部分異常発熱を検出する電気カー
ペット等の温度制御装置において,前記インピーダンス
が所定の第1の温度領域に入ったとき,前記発熱線への
通電を遮断すると共に,警報を発生する第1の安全制御
手段と,前記インピーダンスが前記第1の温度領域より
高い第2の温度領域に入ったとき,電源回路を遮断する
第2の安全制御手段とを具備したことを特徴とする電気
カーペット等の温度制御装置として構成されている。ま
た,当該電気カーペット等の温度制御を前記温度検知線
の抵抗変化を測定することで行う加熱温度検出手段と,
上記異常時の温度検出手段とを切替え制御するよう構成
されている。
【0005】
【作用】本発明によれば,発熱・検温コードをカーペッ
ト等の全面に敷設し,発熱線に通電することにより加熱
する。同時に感熱材の温度変化によるインピーダンス変
化を測定することにより,発熱線の部分的な異常発熱が
検出できるので,このインピーダンス変化の温度領域を
2段階に設定して,インピーダンスが第1の温度領域に
入ったことを検出したとき,制御回路により警報を発生
させて,使用者に局部的異常発熱の原因の排除を促し,
この第1の温度領域を越えて第2の温度領域に達するよ
うな異常発熱を検出したときには,カーペット等への全
電源を遮断する第2の安全制御手段を作動させるよう制
御される。
【0006】
【実施例】次に,本発明を電気カーペットとして具体化
した一実施例について,図面を参照して説明する。図1
は一実施例に係る電気カーペットの電気回路図を示し,
電源1に温度ヒューズ2,発熱・検温コード3の発熱線
4,トライアック5,電流ヒューズ6,電源スイッチ7
を直列に接続して加熱回路を構成している。発熱・検温
コード3は,図2に示すように耐熱芯材40に発熱線4
をスパイラル状に巻き,その上を感熱材8で被覆して,
温度検知線9を前記発熱線4とは逆の巻き方向にスパイ
ラル状に巻き,その上を絶縁外被41で被覆した二重巻
線構造となっている。前記発熱線4は通電により発熱
し,また,前記温度検知線9は温度により抵抗値変化す
る材質からなり,例えば,ニッケルあるいは銅で構成
し,その抵抗温度特性の例を示すと図3のように,温度
上昇により抵抗値が大きくなる特性を有している。発熱
・検温コード3は,図6に示すように電気カーペット4
2の全面に折返し敷設されているので,その全長を70
mとすると,温度検知線9のL=70mにおける温度に
よる抵抗値変化は図3に示されるようになり,この温度
による抵抗値変化を測定して,発熱線4による加熱を設
定温度に制御するためのセンサとして利用する。
【0007】また,発熱線4と温度検知線9との間に介
在する感熱材8は,例えばナイロン等の絶縁材であっ
て,温度により誘電率が変化するので,感熱材8が介在
する発熱線4と温度検知線9との間のインピーダンス
は,温度により変化する。この感熱材8の温度によるイ
ンピーダンス変化は図4に示すように,温度上昇により
インピーダンスが低下する特性を有している。この感熱
材8は発熱・検温コード3がカーペット42の全面に敷
設されることにより,カーペット42が局部的に異常発
熱したとき,局部的にインピーダンス低下するので,発
熱線4と温度検知線9との間のインピーダンスを常時測
定しておけば,カーペット42の局部異常発熱を検出す
ることができる。上記温度検知線9による設定温度制
御,ならびに感熱材8による局部異常発熱の安全制御
は,次のように制御される。図1において,マイクロコ
ンピュータ16のC,C´端子と,E,E´端子とか
ら,交互にスイッチング素子として作動するトランジス
タQ4 ,Q2 ,Q3 ,Q1 にベース駆動信号を出力し
て,設定温度制御と安全制御を交互に実行している。即
ち,C,C´端子からの出力信号により,トランジスタ
4 ,Q2 をONにしたとき(トランジスタQ1 ,Q3
はOFF),温度検知線9とトランジスタQ4 ,Q2
直列に接続され,温度検知線9の抵抗値とトランジスタ
2 のエミッタ回路に接続された抵抗R2 との合計抵抗
と,トランジスタQ4 のコレクタに接続された抵抗R1
との抵抗分圧により,トランジスタQ4 のエミッタと温
度検地線9との接続点(A)の電圧は,温度検知線9の
温度による抵抗値変化により電圧変化するので,この電
圧値をマイクロコンピュータ16のIa 端子に入力し
て,A/D変換により温度変化値として判読する。
【0008】マイクロコンピュータ16のIa 端子への
入力電圧が,所定の設定温度対応値以上になったときに
は,マイクロコンピュータ16の出力端子O1 から制御
信号を出力して,トランジスタQ5 をOFFにすること
により,エミッタに接続されたフォトカプラPC1 を通
じてトライアック5のゲート電流を止め,発熱線4への
通電を停止させる。発熱線4への通電OFFにより温度
が下がると,温度検知線9の抵抗値が下がるので,設定
温度以下になったことを,前記(A)点電圧からマイク
ロコンピュータ16が読取ったときには,トランジスタ
5 をONに制御してトライアック5をONとして発熱
線4への通電,加熱が再開される。この設定温度は,抵
抗R1 ,R2 の値を選ぶことにより所望の温度に設定す
ることができる。上記温度検知線9による温度制御は,
上限をカットオフ制御すると共に,温度強弱の調整は電
源周波数の各サイクルをマイクロコンピュータ16でゼ
ロクロスON・OFF制御すべく,トランジスタQ5
よびフォトカプラPC1 によりトライアック5をON,
OFF制御している。この通電率はマイクロコンピュー
タ16のI2 ,I1 ,I0 端子に接続したアップスイッ
チ20,ダウンスイッチ21により段階的に増加,減少
させることができる。図5に通電率を変えたときの発熱
線4の両端電圧波形の例を示し,温度の強,中,弱の設
定により単位時間中に通電する電流を周波数サイクルの
単位で断続制御する。
【0009】次いで,マイクロコンピュータ16のE,
E´端子からの出力信号があったときは,トランジスタ
3 ,Q1 がONに制御され(トランジスタQ2 ,Q4
はOFF),感熱材8を介した発熱線4と温度検知線9
との間のインピーダンスと抵抗R3 を通じた交流回路が
形成され,感熱材8のインピーダンスと抵抗R3 で分圧
された電圧を整流した(B)点の直流電圧がマイクロコ
ンピュータ16のIb 端子に入力される。いま,カーペ
ット42が部分的に保温あるいは加熱されたときには,
その設定位置の感熱材8は,他の部位より温度上昇して
インピーダンスを下げるので,前記(B)点電圧が変化
する。マイクロコンピュータ16は内蔵の不揮発性メモ
リに温度変化によるインピーダンスの変化に対応する2
段階の電圧領域を記憶している。比較的低温の第1の温
度領域と,上記第1の温度領域より高温の第2の温度領
域である。このカーペット42の局部加熱の異常が,比
較的温度が低い例えば100〜130℃程度のとき,そ
のときの(B)点電圧の入力を受けたマイクロコンピュ
ータ16は,上記入力電圧が前記第1の温度領域に入っ
ていると判断したときには,出力端子O1 からトランジ
スタQ5 をOFFにする安全制御信号を出力し,トライ
アック5をOFFにして発熱線4への通電を停止すると
共に,使用者に異常を報知するためのブザー33を作動
させ警告音を発生させる。このブザー33による異常報
知により,使用者が異常を発生させた原因を排除するま
で,この状態を保持し,原因を排除したあとリセットス
イッチ32を使用者が操作したとき,制御装置は正常状
態に復帰する。しかし,局部加熱の異常が上記の第1の
温度領域を越えて例えば,外部加熱や局部断熱等による
部品損傷が火傷のおそれのある第2の温度領域に入る
と,(B)点電圧はより大きくなるので,マイクロコン
ピュータ16は出力端子O2 から安全制御信号を出力
し,トランジスタQ6 をONにして,フォトカプラPC
2 を通じてサイリスタ36をONにする。この結果,サ
イリスタ36に直列に挿入された抵抗R5 は発熱して近
接配置されている温度ヒューズ2を溶断させるので,全
電源回路は遮断される。
【0010】以上のように,発熱・検温コード3は,発
熱の他,温度制御のための温度検知,安全制御のための
局部温度検知の3つの機能をなし,マイクロコンピュー
タ16は温度検知線9の抵抗値と感熱材8のインピーダ
ンス変化を交互に常時検出して設定温度の保持と,安全
制御を実行している。尚,図1におけるトランス22,
ダイオードD1 〜D4 ,コンデンサC1は制御装置への
直流電源を構成し,水晶発振子X1 および抵抗R4 ,コ
ンデンサC3 ,C4 は制御のための基準波の発生源を構
成するものである。上記実施例においては,本発明を電
気カーペットに適用した具体例を示したが,電気毛布,
電気座布団など局部的発熱の生じ得る平面状の電気暖房
器にも適用できることは言うまでもない。
【0011】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば,発熱
・検温コードにより,発熱作用の他,局部異常発熱を検
知し,電気カーペット等の異常状態発生を段階的に検出
して再生不可能な損傷を受ける以前に安全制御すること
ができる。このような局部的異常発熱は局部的荷動を受
けたり,局部的に家具,什器等を置くことのあるカーペ
ット等における特殊な現象であり,本発明はこのような
カーペット等に対して特に好適である。また本発明では
発熱・検温コード1本のみをカーペット等に敷設すれば
よいので,従来のように2種のコードを配線する場合と
比べて配線の凹凸の減少,材料費,加工コストの低下が
著しい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例温度制御装置の電気回路図。
【図2】 発熱・検温コードの構成図。
【図3】 温度検知線の抵抗温度特性グラフ。
【図4】 感熱材のインピーダンス温度特性グラフ。
【図5】 発熱線への通電率制御の説明図。
【図6】 実施例電気カーペットの平面図。
【図7】 従来例温度制御装置の電気回路図。
【図8】 従来例電気カーペットの平面図。
【図9】 従来例発熱体の構成図。
【図10】 従来例温度センサの構成図。
【符号の説明】
2…温度ヒューズ 3…発熱・検温コード 4…発熱線 8…感熱材 9…温度検知線 16…マイクロコンピュータ 33…ブザー

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱線と,温度検知線とを,温度に応じ
    てインピーダンス変化する感熱材を介して互いに巻回し
    てなる発熱・検温コードを電気カーペット等の全面に敷
    設し,前記発熱線に通電して発熱させると共に,前記発
    熱線と温度検知線との間のインピーダンスを測定するこ
    とにより,前記発熱線の部分異常発熱を検出する電気カ
    ーペット等の温度制御装置において,前記インピーダン
    スが所定の第1の温度領域に入ったとき,前記発熱線へ
    の通電を遮断すると共に,警報を発生する第1の安全制
    御手段と,前記インピーダンスが前記第1の温度領域よ
    り高い第2の温度領域に入ったとき,電源回路を遮断す
    る第2の安全制御手段とを具備したことを特徴とする電
    気カーペット等の温度制御装置。
  2. 【請求項2】 当該電気カーペット等の温度制御を前記
    温度検知線の抵抗変化を測定することで行う加熱温度検
    出手段と,上記異常時の温度検出手段とを切替え制御す
    る請求項1記載の電気カーペット等の温度制御装置。
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