JP3227745B2 - 温度制御装置 - Google Patents

温度制御装置

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JP3227745B2
JP3227745B2 JP32166591A JP32166591A JP3227745B2 JP 3227745 B2 JP3227745 B2 JP 3227745B2 JP 32166591 A JP32166591 A JP 32166591A JP 32166591 A JP32166591 A JP 32166591A JP 3227745 B2 JP3227745 B2 JP 3227745B2
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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、電気カーペットや電気
毛布などの電気暖房器の温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の温度制御装置を図4およ
び図5に基づいて説明する。図4はこの種の温度制御装
置を用いた電気カーペットの平面図で、ヒータ1と温度
検知線2はカーペット本体3に略平行に配線している。
そして、ヒータ1の温度を温度検知線2で検出し、その
信号によってコントローラ4に内蔵された電子回路で所
望の温度に制御するものである。なお、5はコントロー
ラ4に給電するためのプラグ付きのコードである。
【0003】図5は、温度制御装置の回路図で、温度検
知線2は温度によって抵抗分および容量分、すなわちイ
ンピーダンスが変化する高分子感温体6とその電極線7
によって構成され、電流制限用の抵抗8、コンデンサ
9、ダイオード10と直列に接続され、交流電源11の
負サイクルの電流I- が流れる経路を構成している。ま
た、ダイオード12、コンデンサ13、抵抗14、15
で温度検出部16を構成している。すなわち、交流電源
11の正サイクルに温度検知線2の高分子感温体6に流
れる電流I+ を温度検出部16で電圧に変換し、平滑す
ることで温度信号電圧VT を得る。高分子感温体6には
交流電圧を印加しなければ特性が劣化するという欠点が
あり、そのためにダイオード10による負サイクルの電
流経路が必要となる。温度設定部17はボリウム18と
抵抗19で構成され温度設定電圧V S を得る。温度検知
線2の温度が低いときは、高分子感温体6のインピーダ
ンスは高く高温時にはインピーダンスは低い。高分子感
温体6(温度検知線2)の温度−インピーダンス特性を
図6に示している。したがって、温度信号電圧VT は図
7に示すように、温度検知線6の温度が高いとき高く、
低温時は低くなる。
【0004】温度設定電圧VS と温度信号電圧VT とを
オープンコレクタ形出力の電圧比較器20で比較して、
所望の設定温度より温度検知線2の温度が低いとき(V
T ≦VS )、電圧比較器20の出力をハイ(H)として
直流電源VCCより抵抗21を介してトランジスタ22へ
ベース電流を流し、トランジスタ22をオンさる。そし
て、トランジスタ22のコレクタに接続されたリレー2
3のコイルに電流を流し、このリレー23の接点をオン
させてヒータ1へ通電する。なお、24はリレー23を
駆動させる電源を作るためのダイオード、25は平滑用
のコンデンサ、26はリレー23のコイルに発生する逆
起電力を吸収するためのダイオードである。
【0005】ところで、温度検知線2に流れる電流I+
の経路がオープン故障した場合(たとえば、ダイオード
12がオープン故障)にVT =0となり、温度検知線2
の温度に関わらずVT <VS となりヒータ1は常に通電
状態となり、ヒータ1は異常加熱し危険な状態になる。
このため、抵抗14、15の接続点の電圧をトランジス
タ27のベースへ供給することにより、トランジスタ2
7がオフ時には直流電圧VCCから抵抗28を介してトラ
ンジスタ29のベースに電流を供給することによってト
ランジスタ29をオンさせ、トランジスタ22をオフさ
せる。したがって、このとき電圧比較器20の出力によ
らずリレー23はオフとなり、ヒータ1への通電は停止
する。トランジスタ27がオン時にはトランジスタ29
はオフとなり、電圧比較器20の出力によりヒータ1へ
の通電が制御される。このようにしてヒータ1の異常加
熱を防止する。そして、電圧比較器20〜トランジスタ
29で制御部30を構成している。
【0006】また、交流電源11の負サイクルに温度検
知線2に流れる電流I- の経路のうち、ダイオード10
がオープン故障した場合もコンデンサ9によりI+ =I
- 、I- =0よりI+ =0となり、VT =0となる。し
たがって、I+ の経路がオープン故障した場合と同様に
ヒータ1の異常過熱を防止する。
【0007】また、パルス発生部31は、抵抗32、3
3、ダイオード34、トランジスタ35で構成してい
る。図8(a)、(b)は、交流電源11の波形とパル
ス発生部31の出力波形VP であり、VP は交流電源1
1に同期したパルスとなる。したがって、このパルスを
カウントすることにより時計などのタイマ機能(図示せ
ず)の基本クロックとして用いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の温度
制御装置では、交流電源11の負サイクルに温度検知線
2に流れる電流I- の経路のうちダイオード10のオー
プン故障などの場合に交流電源11の正サイクルに流れ
る電流I+ を0とするためにコンデンサ9が必要とな
る。所で、このコンデンサ9は一般的に抵抗に比べ精度
が悪いとともにコスト的にも高く形状も非常に大きい。
そして、温度検知線2の温度が高いときはインピーダン
スは低くなり、コンデンサ9に大きな電圧がかかること
となり耐圧の高いコンデンサが必要となり一層高コスト
な大型のコンデンサが必要となるという問題を有してい
た。また、時計などのタイマ機能が必要なときその基本
クロックとして独立したパルス発生部31が必要であ
る。このようなことは小型実装を求められ、さらにコス
ト競争の激しい現在において非常に大きな問題となって
いた。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、より
安価に、より小型省スペース実装を実現した温度制御装
置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ヒータと、このヒータと熱的に結合し温度
によってインピーダンスが変化する高分子感温体よりな
る温度検知線と、この温度検知線に交流電源の負サイク
ルに流れる電流を電圧に変換する温度検出部と、前記温
度検知線に交流電源の正サイクルに流れる電流によって
交流電源と同期したパルスを発生するパルス発生部と、
前記ヒータを所望の温度に設定する温度設定部と、この
温度設定部の出力と前記温度検出部の出力を比較して前
記ヒータをオン、オフする制御部とを備え、前記制御部
は前記パルス発生部のパルス出力がないとき前記ヒータ
をオフするようにしたことを第1の課題解決手段として
いる。
【0011】また、上記第1の課題解決手段のパルス発
生部のパルス出力を基本クロックとするタイマ機能を有
することを第2の課題解決手段としている。
【0012】
【作用】本発明は上記した第1の課題解決手段により、
温度設定部により設定した温度にヒータ温度を制御でき
る上、温度検知線の電流経路のオープン故障時にパルス
発生部のパルス出力がなくなり、オープン故障を容易に
検出できる。
【0013】また、第2の課題解決手段により、パルス
発生部のパルス出力をタイマ機能の基本クロックとし
て、時計や遅延、計時などの各種の機能に使用できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照しなが
ら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号
を付して説明を省略する。
【0015】図に示すように、温度検出部36は、温度
検知線2に交流電源11の負サイクルに流れる電流を電
圧に変換するもので、トランジスタ37、抵抗38、コ
ンデンサ39で構成し、交流電源11の負サイクルに
は、交流電源11→トランジスタ37のベース→トラン
ジスタ37のエミッタ→抵抗8→温度検知線2→交流電
源11の経路で電流I- が流れる。トランジスタ37の
コレクタにはベースに流れる電流と同じ電流が流れるた
め、抵抗38にはI-が流れる。そして、コンデンサ3
9でこれを平滑して電圧に変換する。温度検知線2を構
成している高分子感温体6は、温度に対応して高温時低
インピーダンス、低温時高インピーダンスを示すため、
高温時I- は大きく、低温時では小さい。温度検知線2
の温度に対応してI- が変化することから抵抗38に流
れる電流、つまりI- を平滑した電圧VT が温度検知線
2の温度に対応した温度信号電圧となる。ボリウム40
はヒータ1を所望の温度に設定する温度設定部を構成し
ており、このボリウム40で設定された温度設定電圧V
S と温度信号電圧VT をA/D変換器41に入力して判
定部42で比較しし、所望の設定温度より検出温度が低
いとき(VT >VS )、トランジスタ22をオンさせて
リレー23をオンし、ヒータ1へ通電する。トランジス
タ22、リレー23、A/D変換器41、判定部42な
どで制御部43を構成している。
【0016】パルス発生部44は抵抗45とトランジス
タ46とで構成しており、交流電源11の正サイクルに
は、交流電源11→温度検知線2→抵抗8→トランジス
タ46のベース→トランジスタ46のエッミタ→交流電
源11の経路で電流が流れ、トランジスタ46がオンす
る。また、負サイクルではトランジスタ46はオフす
る。したがって、パルス出力VP が発生する。しかしな
がら、温度検知線2の正サイクルの電流経路がオープン
などの故障が発生した場合、パルス発生部44の出力V
P はハイとなり、パルスではなくなる。すなわち、この
パルス発生部44の出力VP のパルス出力の有無を判定
部42に入力することにより、電流経路の故障が判定で
き、そのときはVT とVS の関係にかかわらずトランジ
スタ22をオフし、ヒータ1への通電を停止する。図2
は、本実施例の高分子感温体6(温度検知線2)の温度
−電圧特性を示している。本実施例では交流電源11の
負サイクルの電流を用いて温度信号電圧に変換している
ため、従来例とは反対に低温時に電圧が高く、高温時に
低いという特性を示している。なお、高分子感温体6
(温度検知線2)の温度−インピーダンス特性は図6と
同一である。さらに、図3(a)、(b)は交流電源波
形と本実施例のパルス発生部44の出力波形を示してい
る。これは温度検知線2に流れる電流によってパルス発
生部44を構成しているため、温度検知線2(高分子感
温体6)の容量分によって交流電源の位相と少しずれる
ことを示している。
【0017】また、タイマ機能47は、パルス発生部4
4のパルス出力を基本クロックとして入力して構成して
いる。このタイマ機能47は時計や遅延および計時を始
めとした各種の機能に使用できる。そしてA/D変換器
41、判定部42、タイマ機能47はマイクロコンピュ
ータ48で容易に構成できる。
【0018】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、温度検知線に交流電源の負サイクルに流れる
電流を電圧に変換する温度検出部と、前記温度検知線に
交流電源の正サイクルに流れる電流によって交流電源と
同期したパルスを発生するパルス発生部と、温度設定部
の出力と前記温度検知部の出力を比較してヒータをオ
ン、オフする制御部とを備え、前記制御部は前記パルス
発生部のパルス出力がないとき前記ヒータをオフするよ
うにしたから、抵抗に比べて精度が悪く、しかもコスト
的にも高価で形状も大きなコンデンサを使用することな
く温度検知線に流れる電流によってパルス発生部でパル
ス出力を作りこの有無でこの経路の故障を検出すること
ができる。
【0019】また、時計などのタイマ機能が必要なとき
その基本クロックとして独立したパルス発生部を必要と
することなく、前述のパルス発生部のパルス出力をタイ
マ機能の基本クロックとして用いることができる。
【0020】以上のことは小型実装を求められ、さらに
コスト競争の激しい現在において非常に大きなことであ
り、より安価に小型省スペース実装を実現した温度制御
装置を提供できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の温度制御装置の回路図
【図2】同温度制御装置の高分子感温体(温度検知線)
の温度−電圧特性図
【図3】(a)、(b)同温度制御装置の交流電源波形
とパルス発生部のパルス出力波形図
【図4】従来の温度制御装置を用いた電気カーペットの
平面図
【図5】同温度制御装置の回路図
【図6】同温度制御装置の高分子感温体(温度検知線)
の温度−インピーダンス特性図
【図7】同温度制御装置における高分子感温体(温度検
知線)の温度−電圧特性図
【図8】(a)、(b)同温度制御装置の交流電源波形
とパルス発生部のパルス出力波形図
【符号の説明】
1 ヒータ 2 温度検知線 6 高分子感温体 11 交流電源 36 温度検出部 40 ボリウム(温度設定部) 43 制御部 44 パルス発生部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−268309(JP,A) 特開 昭64−59512(JP,A) 特開 平2−5389(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 3/00 F24D 13/02 G05D 23/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒータと、このヒータと熱的に結合し温度
    によってインピーダンスが変化する高分子感温体よりな
    る温度検知線と、この温度検知線に交流電源の負サイク
    ルに流れる電流を電圧に変換する温度検出部と、前記温
    度検知線に交流電源の正サイクルに流れる電流によって
    交流電源と同期したパルスを発生するパルス発生部と、
    前記ヒータを所望の温度に設定する温度設定部と、この
    温度設定部の出力と前記温度検出部の出力を比較して前
    記ヒータをオン、オフする制御部とを備え、前記制御部
    は前記パルス発生部のパルス出力がないとき前記ヒータ
    をオフするようにした温度制御装置。
  2. 【請求項2】パルス発生部のパルス出力を基本クロック
    とするタイマ機能を有する請求項1記載の温度制御装
    置。
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