JP2736671B2 - 採暖用温度制御装置 - Google Patents
採暖用温度制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気毛布，電気カーペット等に用いる採暖用
温度制御装置に関する。
温度制御装置に関する。
（従来の技術） 第４図に示す如く、従来よりこの種の温度制御装置１
は発熱巻線と高分子サーミスタと検知線が一体構造とな
った線条、謂ゆるセンサー発熱線２が蛇行配設されて成
る電気カーペット３に接続され、高分子サーミスタの平
均温度により制御される。
は発熱巻線と高分子サーミスタと検知線が一体構造とな
った線条、謂ゆるセンサー発熱線２が蛇行配設されて成
る電気カーペット３に接続され、高分子サーミスタの平
均温度により制御される。
ここで、センサー発熱線２の構造は、第５図に示す如
く、ガラス芯４等に発熱巻線５が巻かれ、その上に感熱
樹脂から成る高分子サーミスタ６が押出成形されてい
る。更に、その外層には検知巻線７が横巻きされ、最外
層は塩化ビニル樹脂等の絶縁体８で覆われている。
く、ガラス芯４等に発熱巻線５が巻かれ、その上に感熱
樹脂から成る高分子サーミスタ６が押出成形されてい
る。更に、その外層には検知巻線７が横巻きされ、最外
層は塩化ビニル樹脂等の絶縁体８で覆われている。
このようなセンサー発熱線２は、発熱作用とか高分子
サーミスタ６のインピーダンス変化を発熱巻線５と検知
巻線７とで検出する作用を兼備しており、電気的等価回
路は第６図に示す如くである。
サーミスタ６のインピーダンス変化を発熱巻線５と検知
巻線７とで検出する作用を兼備しており、電気的等価回
路は第６図に示す如くである。
（発明が解決しようとする課題） このような電気カーペットに於いて、センサー発熱線
２に針や釘，画鋲等の導体が刺さり、この部分に人が触
れれば感電の危険が極めて高い。又、使用中、折り曲げ
等による機械的ストレスを受け、発熱巻線が断線に至る
直前ではその部分で局部発熱が起こり、高分子サーミス
タ６が加熱炭化され火災に至ることがある。
２に針や釘，画鋲等の導体が刺さり、この部分に人が触
れれば感電の危険が極めて高い。又、使用中、折り曲げ
等による機械的ストレスを受け、発熱巻線が断線に至る
直前ではその部分で局部発熱が起こり、高分子サーミス
タ６が加熱炭化され火災に至ることがある。
従来、このような導体による短絡や炭化による短絡に
対して種々の保護回路が提案されているが、いずれの保
護回路に於いても発熱巻線への通電を制御するリレー等
の電力スイッチのON・OFFにかかわらず、センサー発熱
線２の全域に於ける短絡を感度よく検出し、保護機能を
作用させることはできなかった。この理由は、センサー
発熱線２が長尺であるために、短絡部分によってはその
短絡電流がセンサー発熱線２の各巻線間に流れる温度信
号電流より小さい場合があり、このような状態では短絡
検出は不可能であった。又、一般的に前記短絡検出が不
可能状態となるセンサー発熱線の長さの範囲はかなり長
い。
対して種々の保護回路が提案されているが、いずれの保
護回路に於いても発熱巻線への通電を制御するリレー等
の電力スイッチのON・OFFにかかわらず、センサー発熱
線２の全域に於ける短絡を感度よく検出し、保護機能を
作用させることはできなかった。この理由は、センサー
発熱線２が長尺であるために、短絡部分によってはその
短絡電流がセンサー発熱線２の各巻線間に流れる温度信
号電流より小さい場合があり、このような状態では短絡
検出は不可能であった。又、一般的に前記短絡検出が不
可能状態となるセンサー発熱線の長さの範囲はかなり長
い。
本発明は、センサー発熱線の任意の部分に短絡が生じ
ても、発熱巻線への通電状態によらず感度よくこれを検
出するよう構成された温度制御装置を提供することにあ
る。
ても、発熱巻線への通電状態によらず感度よくこれを検
出するよう構成された温度制御装置を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の採暖用温度制御
装置は、発熱巻線と高分子サーミスタ及び検知巻線が一
体構造となった線条が配設されてなる採暖物の温度制御
装置であって、前記制御装置は、前記発熱巻線と前記検
知巻線の短絡を検出する短絡検出部と、該短絡検出部に
より短絡が検出された時に発熱巻線への通電を遮断する
遮断回路によって構成されているとともに、前記発熱巻
線の両端に電力スイッチが接続され、且つ前記電力スイ
ッチの各接点間に抵抗が接続され、検知巻線から信号が
出力されるよう構成されている。即ち、電力スイッチが
OFFの場合でも発熱巻線には抵抗を介して微弱電流が供
給されることにより、電力スイッチのON・OFF時に高分
子サーミスタに流れる電流の差が減少することを積極的
に利用し、巻線間短絡時に高分子サーミスタに流れる電
流を弁別し課題を解決するものである。
装置は、発熱巻線と高分子サーミスタ及び検知巻線が一
体構造となった線条が配設されてなる採暖物の温度制御
装置であって、前記制御装置は、前記発熱巻線と前記検
知巻線の短絡を検出する短絡検出部と、該短絡検出部に
より短絡が検出された時に発熱巻線への通電を遮断する
遮断回路によって構成されているとともに、前記発熱巻
線の両端に電力スイッチが接続され、且つ前記電力スイ
ッチの各接点間に抵抗が接続され、検知巻線から信号が
出力されるよう構成されている。即ち、電力スイッチが
OFFの場合でも発熱巻線には抵抗を介して微弱電流が供
給されることにより、電力スイッチのON・OFF時に高分
子サーミスタに流れる電流の差が減少することを積極的
に利用し、巻線間短絡時に高分子サーミスタに流れる電
流を弁別し課題を解決するものである。
（実施例） 本発明の第１の実施例を図面に基づいて説明する。
第４図に示す如く二畳用電気カーペット３に配設され
たセンサー発熱線２の断面を示す第５図に於いて、発熱
巻線５は銅合金の多条線から成り消費電力は700Wであ
る。検知巻線も同様な多条線を使用した。感熱樹脂によ
る高分子サーミスタ６は塩化ビニル樹脂系のものであ
り、最外層の絶縁体８は耐熱塩化ビニル樹脂である。高
分子サーミスタの電気的特性は、60Hzに於けるインピー
ダンスが０℃で252KΩ,20℃で178KΩ,60℃で24.5KΩで
ある。
たセンサー発熱線２の断面を示す第５図に於いて、発熱
巻線５は銅合金の多条線から成り消費電力は700Wであ
る。検知巻線も同様な多条線を使用した。感熱樹脂によ
る高分子サーミスタ６は塩化ビニル樹脂系のものであ
り、最外層の絶縁体８は耐熱塩化ビニル樹脂である。高
分子サーミスタの電気的特性は、60Hzに於けるインピー
ダンスが０℃で252KΩ,20℃で178KΩ,60℃で24.5KΩで
ある。
本実施例ではこのようなセンサー発熱線２を72m配設
し、各巻線は第１図の如く結線される。温度制御は発熱
巻線５と検知巻線７を流れる半波電流が抵抗R3，R4で分
圧され、時定数を有する平滑回路９を介して温度制御部
10へ導かれる。温度制御部10は電圧比較器，ドライバ
ー，リレーから構成され、設定温度で発熱巻線５への通
電がON・OFFされるようリレーの接点K11，K12が同時に
制御される。
し、各巻線は第１図の如く結線される。温度制御は発熱
巻線５と検知巻線７を流れる半波電流が抵抗R3，R4で分
圧され、時定数を有する平滑回路９を介して温度制御部
10へ導かれる。温度制御部10は電圧比較器，ドライバ
ー，リレーから構成され、設定温度で発熱巻線５への通
電がON・OFFされるようリレーの接点K11，K12が同時に
制御される。
一方、短絡検出機能は平滑回路９からの信号が電圧比
較器11に導かれ抵抗R7，R8で生成される基準電圧Vrと比
較され出力される。ここで電源回路12は降圧回路，整流
・平滑回路，定電圧回路から構成され定電圧Vccを供給
している。前記短絡検出機能を有する部分を検出部13と
する。他方、ダイオードCR2，抵抗R5，R6で構成される
回路には電源のH,Nラインからみて極性がまったく逆方
向に接続された平滑回路９′及び検出部13′が接続され
る。検出部13,13′からの出力は負論理NOR接続され、更
に巻線間短絡がない場合はサイリスタQ1のゲートがＬと
なるよう接続される。但し、検出部13,13′の電源の極
性はまったく逆方向なので第１図の如く一方をホトカッ
プラーPC1等で絶縁接続とする。次に、巻線間短絡が生
じた場合は、サイリスタQ1のゲートにはR9を通して電流
が流れサイリスタQ1がONとなり、抵抗R10を加熱し熱結
合状態にある温度ヒューズＦが熔断され、全回路が遮断
するよう構成される。
較器11に導かれ抵抗R7，R8で生成される基準電圧Vrと比
較され出力される。ここで電源回路12は降圧回路，整流
・平滑回路，定電圧回路から構成され定電圧Vccを供給
している。前記短絡検出機能を有する部分を検出部13と
する。他方、ダイオードCR2，抵抗R5，R6で構成される
回路には電源のH,Nラインからみて極性がまったく逆方
向に接続された平滑回路９′及び検出部13′が接続され
る。検出部13,13′からの出力は負論理NOR接続され、更
に巻線間短絡がない場合はサイリスタQ1のゲートがＬと
なるよう接続される。但し、検出部13,13′の電源の極
性はまったく逆方向なので第１図の如く一方をホトカッ
プラーPC1等で絶縁接続とする。次に、巻線間短絡が生
じた場合は、サイリスタQ1のゲートにはR9を通して電流
が流れサイリスタQ1がONとなり、抵抗R10を加熱し熱結
合状態にある温度ヒューズＦが熔断され、全回路が遮断
するよう構成される。
ここで、ダイオードCR1，CR2の作用は、整流作用の他
にセンサー発熱線２が長尺なので短絡部位の区別をする
ために使われている。
にセンサー発熱線２が長尺なので短絡部位の区別をする
ために使われている。
即ち、Ｈラインが正のサイクルの場合、Ｈライン側半分
の巻線間短絡検出を、Ｎラインが正のサイクルの場合、
Ｌライン側半分の巻線間短絡検出をするように作用す
る。
の巻線間短絡検出を、Ｎラインが正のサイクルの場合、
Ｌライン側半分の巻線間短絡検出をするように作用す
る。
前記回路構成に於いて、巻線間短絡の有無及び短絡箇
所により第１図中のVA,VBの電圧がどのように変化する
か測定すると次のようになる。
所により第１図中のVA,VBの電圧がどのように変化する
か測定すると次のようになる。
まずセンサ発熱線の表面温度は、その材質により通常
80℃以下で動作させるので、実使用状態35℃,55℃,80℃
に於けるVA,VBの電圧を測定すると表１の如くなる。
80℃以下で動作させるので、実使用状態35℃,55℃,80℃
に於けるVA,VBの電圧を測定すると表１の如くなる。
これらの値はリレーのON・OFFにかかわらず同じであ
った。
った。
次に巻線間短絡検出については、センサー発熱線のＨ
ライン側端部を故意に短絡させた場合と、中央部を短絡
させた場合と、Ｎライン側端部を短絡させた場合につい
て、VA,VBの電圧を測定すると表２の如くなる。
ライン側端部を故意に短絡させた場合と、中央部を短絡
させた場合と、Ｎライン側端部を短絡させた場合につい
て、VA,VBの電圧を測定すると表２の如くなる。
これらの値はセンサ発熱線の表面温度には関係なく一
定であった。表２によればリレーOFF時のVA,VB電圧は2.
8V一定であり、リレーON時のそれは０〜5.5Vの単調な増
減となり、中央部では2.8Vとなっている。
定であった。表２によればリレーOFF時のVA,VB電圧は2.
8V一定であり、リレーON時のそれは０〜5.5Vの単調な増
減となり、中央部では2.8Vとなっている。
一方、表１によれば温度信号の最大値は2.17Vなので
センサ発熱線に対し、検出能を半分づつ分担する検出部
13,13′を設け、その出力の負論理NORをとれば巻線間の
任意の箇所を短絡させても短絡検出できることは明白で
ある。
センサ発熱線に対し、検出能を半分づつ分担する検出部
13,13′を設け、その出力の負論理NORをとれば巻線間の
任意の箇所を短絡させても短絡検出できることは明白で
ある。
ここでは基準電圧Vrを2.7Vとし、第１図の回路を動作
させセンサ発熱線の全長に亘り任意の10ケ所を短絡させ
たところ、いづれの場合も約40秒でヒューズＦを熔断す
ることができた。
させセンサ発熱線の全長に亘り任意の10ケ所を短絡させ
たところ、いづれの場合も約40秒でヒューズＦを熔断す
ることができた。
ここで抵抗R1，R2は10KΩ（1/2W），R3＝R5＝150K
Ω，R4＝R6＝51KΩ，R7＝120KΩ，R8＝27KΩ，R9＝15K
Ω，R10は300Ω,1Wののセメント抵抗を使用した。CR1，
CR2は整流用ダイオード、サイリスタQ1は耐電圧200V,順
電流300mAのものを、PC1は通常のホトカップラーを、又
温度ヒューズＦは熔断温度96℃，電流容量10Aのものを
使用した。リレーは２回路，接点容量10Aのものを使用
した。直流電源Vccは15V、基準電圧Vrは2.7Vとした。
Ω，R4＝R6＝51KΩ，R7＝120KΩ，R8＝27KΩ，R9＝15K
Ω，R10は300Ω,1Wののセメント抵抗を使用した。CR1，
CR2は整流用ダイオード、サイリスタQ1は耐電圧200V,順
電流300mAのものを、PC1は通常のホトカップラーを、又
温度ヒューズＦは熔断温度96℃，電流容量10Aのものを
使用した。リレーは２回路，接点容量10Aのものを使用
した。直流電源Vccは15V、基準電圧Vrは2.7Vとした。
次に第２図に於いて第２の実施例を示す。
同図に於いて、発熱線5,リレー接点K11，K12と抵抗
R1，R2の接続は第１図と同様である。検知巻線にはトラ
ンスT1とダイオードCR1，CR2抵抗R11，R12が同図のよう
に接続される。トランスT1の巻線L1，L2にはダイオード
CR1，CR2で整流された半波のみ印加されるように、又出
力巻線L3には全波波形が出力されるように構成される。
巻線L3からの出力は全波整流回路と平滑回路から成るAC
−DC変換部14に入力され直流電圧Vcが出力される。出力
Vcは第１の実施例で述べたと同じ温度制御部10へ導か
れ、設定温度で発熱巻線５への通電がON・OFFされるよ
うリレーの接点K11，K12が同時に制御される。
R1，R2の接続は第１図と同様である。検知巻線にはトラ
ンスT1とダイオードCR1，CR2抵抗R11，R12が同図のよう
に接続される。トランスT1の巻線L1，L2にはダイオード
CR1，CR2で整流された半波のみ印加されるように、又出
力巻線L3には全波波形が出力されるように構成される。
巻線L3からの出力は全波整流回路と平滑回路から成るAC
−DC変換部14に入力され直流電圧Vcが出力される。出力
Vcは第１の実施例で述べたと同じ温度制御部10へ導か
れ、設定温度で発熱巻線５への通電がON・OFFされるよ
うリレーの接点K11，K12が同時に制御される。
ここで第１の実施例と同様、発熱線の表面温度とVcの
電圧を測定すると表３の如くなる。
電圧を測定すると表３の如くなる。
これらの値はリレーのON・OFFにかかわらず同じであ
った。
った。
次に第１の実施例と同様に短絡時のVc電圧を測定する
と表４の如くであった。
と表４の如くであった。
これらの値はセンサ発熱線の表面温度には関係なく一
定であった。表3,4によれば弁別点を1.0V程度にすれば
温度信号と短絡信号を十分に弁別することがわかる。
定であった。表3,4によれば弁別点を1.0V程度にすれば
温度信号と短絡信号を十分に弁別することがわかる。
出力電圧Vcは第１の実施例と同じ検出部へ導かれ、遮
断回路に接続された結果、任意の短絡試験に於いて40秒
程度で温度ヒューズＦを熔断することができた。
断回路に接続された結果、任意の短絡試験に於いて40秒
程度で温度ヒューズＦを熔断することができた。
ここでトランスT1はパーマロイ・コアにインダクタン
ス比L1：L2：L3＝1:1:1,巻線抵抗各60Ωのものを使用
し、抵抗R11，R12は各々200kΩとした。その他の回路素
子は第 １の実施例と同じである。
ス比L1：L2：L3＝1:1:1,巻線抵抗各60Ωのものを使用
し、抵抗R11，R12は各々200kΩとした。その他の回路素
子は第 １の実施例と同じである。
次に第３図に於いて第３の実施例を示す。
同図に於いて発熱巻線５に接続される回路素子は第１図
とまったく同じである。検知巻線７には第１図に於ける
片極性の回路部が接続される。即ち、ダイオードCR1，
抵抗R3，R4，平滑回路9,温度制御部10である。
とまったく同じである。検知巻線７には第１図に於ける
片極性の回路部が接続される。即ち、ダイオードCR1，
抵抗R3，R4，平滑回路9,温度制御部10である。
本実施例では電源同期化回路15により電源の半サイク
ルごとに極性切換スイッチS1，S2が駆動され、検知巻線
７以降の回路部があたかも両極性ごとに用意されている
が如く動作する。
ルごとに極性切換スイッチS1，S2が駆動され、検知巻線
７以降の回路部があたかも両極性ごとに用意されている
が如く動作する。
このようにして構成された回路に於いて、前述のセン
サ発熱線２の表面温度と出力電圧VAとの関係や、巻線間
短絡時のVA電圧を測定したところ、第１の実施例とまっ
たく同じ値が得られた。VA電圧は第１の実施例と同じ検
出部・遮断回路に導かれ、短絡試験に於いて第１の実施
例と同じ結果が得られたのは勿論である。
サ発熱線２の表面温度と出力電圧VAとの関係や、巻線間
短絡時のVA電圧を測定したところ、第１の実施例とまっ
たく同じ値が得られた。VA電圧は第１の実施例と同じ検
出部・遮断回路に導かれ、短絡試験に於いて第１の実施
例と同じ結果が得られたのは勿論である。
ここで極性切換スイッチS1，S2はパワーMOS・FET4ケ
を使用して構成し、他の回路素子は第１の実施例と同じ
ものを使用した。
を使用して構成し、他の回路素子は第１の実施例と同じ
ものを使用した。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば発熱巻線と高分
子サーミスタ及び検知巻線が一体構造となった線条が配
設されて成る採暖物に於いて、従来不可能であった発熱
巻線への通電の有無にかかわらず、任意の箇所の短絡に
関して検出を可能ならしめ、短絡事故から発生する感電
や火災に対して著しく安全性を高めることができる。
子サーミスタ及び検知巻線が一体構造となった線条が配
設されて成る採暖物に於いて、従来不可能であった発熱
巻線への通電の有無にかかわらず、任意の箇所の短絡に
関して検出を可能ならしめ、短絡事故から発生する感電
や火災に対して著しく安全性を高めることができる。
又、実施例に示したように、短絡検出回路は多様な回
路を構成することが可能であり、経済的有利性を内包し
ている。
路を構成することが可能であり、経済的有利性を内包し
ている。
第１図は本発明の温度制御装置の第１の実施例を示す回
路構成図、第２図及び第３図は本発明に於ける第２及び
第３の実施例を示す要部回路構成図、第４図は電気カー
ペット本体の要部平面図、第５図はセンサー発熱体の構
造説明図、第６図はセンサー発熱体の電気的等価回路図
である。 １…温度制御装置、２…センサー発熱線 ３…電気カーペット、４…ガラス芯 ５…発熱巻線、６…高分子サーミスタ ７…検知巻線、８…絶縁体 9,9′…時定数を有する平滑回路 10…温度制御部、11…電圧比較器 12…電源部、13,13′…検出部 14…AC−DC変換部 15…電源同期化回路 R1〜R12…抵抗 K11，K12…リレーの接点 Vr…基準電圧 Vcc…直流電源 CR1，CR2…整流用ダイオード Q1…サイリスタ PC1…ホトカップラー Ｆ…温度ヒューズ VA,VB…電圧 VC…直流電圧 T1…トランス S1，S2…極性切換スイッチ
路構成図、第２図及び第３図は本発明に於ける第２及び
第３の実施例を示す要部回路構成図、第４図は電気カー
ペット本体の要部平面図、第５図はセンサー発熱体の構
造説明図、第６図はセンサー発熱体の電気的等価回路図
である。 １…温度制御装置、２…センサー発熱線 ３…電気カーペット、４…ガラス芯 ５…発熱巻線、６…高分子サーミスタ ７…検知巻線、８…絶縁体 9,9′…時定数を有する平滑回路 10…温度制御部、11…電圧比較器 12…電源部、13,13′…検出部 14…AC−DC変換部 15…電源同期化回路 R1〜R12…抵抗 K11，K12…リレーの接点 Vr…基準電圧 Vcc…直流電源 CR1，CR2…整流用ダイオード Q1…サイリスタ PC1…ホトカップラー Ｆ…温度ヒューズ VA,VB…電圧 VC…直流電圧 T1…トランス S1，S2…極性切換スイッチ
Claims (1)
- 【請求項１】発熱巻線と高分子サーミスタ及び検知巻線
が一体構造となった線条が配設されてなる採暖物の温度
制御装置であって、前記制御装置は、前記発熱巻線と前
記検知巻線の短絡を検出する短絡検出部と、該短絡検出
部により短絡が検出された時に発熱巻線への通電を遮断
する遮断回路によって構成されているとともに、前記発
熱巻線の両端に電力スイッチが接続され、且つ前記電力
スイッチの各接点間に抵抗が接続されていることを特徴
とする採暖用温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2617489A JP2736671B2 (ja) | 1989-02-04 | 1989-02-04 | 採暖用温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2617489A JP2736671B2 (ja) | 1989-02-04 | 1989-02-04 | 採暖用温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02207479A JPH02207479A (ja) | 1990-08-17 |
| JP2736671B2 true JP2736671B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=12186173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2617489A Expired - Fee Related JP2736671B2 (ja) | 1989-02-04 | 1989-02-04 | 採暖用温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2736671B2 (ja) |
-
1989
- 1989-02-04 JP JP2617489A patent/JP2736671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02207479A (ja) | 1990-08-17 |
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