JP3397985B2 - 温度制御装置及びそれを備えた電気カーペット、電気毛布 - Google Patents

温度制御装置及びそれを備えた電気カーペット、電気毛布

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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気カーペット、
電気毛布等のヒーター線への通電を制御する温度制御装
置に関するものである。
【従来の技術】従来の温度制御装置を電気カーペットに
適用したものを、図3乃至図5を参照して説明する。従
来の電気カーペットは、カーペット本体1の角部に温度
制御装置8が取り付けられており、温度制御装置8は放
熱面に蛇行して配設される後述する発熱体Lへの通電を
制御している。上記電気カーペットの発熱体Lの構成を
図4に示して説明する。図4において、2はヒーター
線、3はヒータ線2を覆いヒータ線2の過熱により
溶融する可溶体、5は可溶体3の表面を覆い該ヒーター
線2の温度により抵抗値が変化する温度検知線、4は可
溶体3と温度検知線5とを覆う電気絶縁物である。通常
は、発熱体Lの温度は、温度検知線5により電圧信号に
変換され後述する制御回路12により監視されている。
なお、可溶体3の溶融温度は、160℃のものを用いて
いる。さらに、従来の電気カーペットの回路を図5に示
して説明する。図5において、プラグPは交流電源に接
続され、ヒーター線2はプラグPと直列に接続され、電
源回路13はヒーター線2と並列に接続され交流電源を
平滑、整流する。さらに、制御回路12には電源回路1
3にて平滑、整流された電力が給電される。また、抵抗
Raと温度検知線5と抵抗Rbとは順に直列に接続さ
れ、電源回路13から給電される。また、温度ヒューズ
加熱体6は、一端が温度検知線5と抵抗Raとの接続点
に接続され、他端がダイオードDa及びダイオードDb
のアノード側に接続される。さらに、ダイオードDaの
カソードがプラグPのAC1側に、ダイオードDbのカ
ソードがプラグPのAC2側に接続される。温度ヒュー
ズ7はAC1と電源回路13の接続点との間に接続され
ると共に、温度ヒューズ7は温度ヒューズ加熱体6の近
傍に温度ヒューズ加熱体6により加熱可能に配置され、
温度ヒューズ加熱体6の発熱により温度ヒューズ7が溶
断して、電源回路13への通電が遮断される。なお、温
度ヒューズ7としては、溶断温度が100℃のものが用
いられている。さらに、ダイオードDcは、そのカソー
ド側が温度検知線5と抵抗Rbとの接続点に接続され、
そのアノード側が温度ヒューズ加熱体6と温度検知線5
と抵抗Raとの接続点に接続されている。また、リレー
ソレノイドSとトランジスタTrは制御回路12に対し
て並列に電源回路13に接続されている。リレーコンタ
クトCはヒーター線2に直列に接続されており、リレー
ソレノイドSの動作よってヒーター線2への通電をO
N,OFFする。上記回路の通常の動作を説明すると、
ヒーター線2は交流電源に接続されるプラグPから給電
され、制御回路12は電源回路13を介して交流電源か
ら給電されると共に、温度検知線5と抵抗Ra及び、R
bにより分圧された電圧(以下入力電圧Vaと称す)を
検出する。また、制御回路12は、この入力電圧Va
が、制御回路12の内部で予め設定した電圧(以下基準
電圧Vbと称す)より低いときは、トランジスタTrを
ONしてリレーソレノイドSに通電することにより、リ
レーコンタクトCが閉じてヒーター線2に通電され、ヒ
ーター線2が発熱してカーペット本体1の温度を上昇さ
せる。また、ヒーター線2の温度上昇に伴って温度検知
線5の温度が上昇し、温度検知線5の温度上昇により温
度検知線5のインピーダンスが大きくなることにより、
入力電圧Vaが大きくなる。さらに、入力電圧Vaが基
準電圧Vbを越えると制御回路12は、トランジスタT
rをOFFしてリレーソレノイドSの通電を遮断し、リ
レーコンタクトCを開いてヒーター線2への通電が停止
される。前記したヒーター線2への通電停止により、カ
ーペット本体1の温度が低下し、温度検知線5の温度も
低下する。それと共に温度検知線5のインピーダンスが
小さくなることにより、入力電圧Vaが小さくなる。そ
して、入力電圧Vaが基準電圧Vbより小さくなると、
トランジスタTrが再びONしヒーター線2に通電され
る。以上の動作を繰り返して、制御回路12は発熱体L
を設定温度の前後に保つが、上記した回路の構成部品の
故障により、ヒーター線2への通電の制御されなくなり
発熱体Lの温度が異常に上昇したときに、ヒーター線2
への通電を遮断すために、上記した温度ヒューズ7と
温度ヒューズ加熱体8とから構成される安全回路が別途
設けられている。そして、安全回路には、発熱体Lの温
度が上昇し、内部の可溶体3が溶融して、ヒーター線2
と温度検知線5とが短絡状態となったときに下記の通り
に電流が流れる。温度検知線5と抵抗Raとの接続点
に近い箇所で、ヒーター線2と温度検知線5とが短絡し
たときAC1⇒ヒーター線2⇒温度検知線5⇒温度ヒュ
ーズ加熱体6⇒ダイオードDb⇒AC2温度検知線5
と抵抗Rbとの接続点に近い箇所で、ヒーター線2と温
度検知線5とが短絡したときAC2⇒ヒーター線2⇒温
度検知線5⇒ダイオードDc⇒温度ヒューズ加熱体6⇒
ダイオードDa⇒AC1温度検知線の中央付近で、ヒ
ーター線2と温度検知線5とが短絡したときに示す
通りの電流が交流電源の周期に応じて交互に流れる。上
記のように電流が流れると、温度ヒューズ加熱体6が発
熱し、この熱により温度ヒューズ7が溶断して、ヒータ
ー線2への通電が遮断され、発熱体Lの過熱による事故
が防止される。
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の温度制
御装置において、温度検知線5の全抵抗が小さいと、安
全回路の動作には支障はないが、入力電圧Vaの変化量
を大きくして温度制御を確実に行えるようにしようとす
ると、抵抗Ra,Rbの自己発熱や電源回路の大型化及
び発熱等の問題が生じる。また、逆に温度検知線5の全
抵抗が大きいと、制御回路12の動作には支障はない
が、周囲温度や電源電圧が低い状態での安全回路の動作
時に、温度ヒューズ加熱体6に流れる電流が少なくな
り、温度ヒューズ加熱体6の発熱量が低くなり、温度ヒ
ューズ加熱体6が温度ヒューズ7を溶断するのに必要な
温度まで上昇しない虞れがある。本発明は、周囲温度や
電源電圧が低く、温度ヒューズ加熱体6に流れる電流が
少ない場合にも、確実に動作する安全回路を備える温度
制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであり、発明は、通電により発熱するヒータ
ー線と、該ヒーター線の温度を検知する温度検知線と、
該ヒーター線の過熱時に該ヒータ線と該温度検知線とが
短絡して流れる短絡電流の供給を受けて発熱する温度ヒ
ューズ加熱体と、該温度ヒューズ加熱体により加熱され
溶断して該ヒーター線への通電を遮断する温度ヒューズ
とから構成される温度制御装置において、上記温度ヒュ
ーズが溶断する温度より低い温度で、該温度ヒューズを
予備加熱するものである。また、本発明は、上記構成
加えて、上記温度ヒューズ加熱体により上記温度ヒュー
ズを予備加熱するものである。そして、本発明は、上記
構成に加えて、上記温度ヒューズ加熱体に通電するバイ
パス回路を備えると共に、該バイパス回路に流れる電流
により、上記温度ヒューズが溶断する温度より低い温度
で該温度ヒューズ加熱体を発熱させ、該温度ヒューズを
予備加熱するものである。さらに、本発明は、上記構成
に加えて、上記温度ヒューズ加熱体の抵抗値を、上記温
度検知線の抵抗値に対して、20乃至30%の値とする
ものである。さらにまた、本発明は、上記構成に加え
て、上記バイパス回路を電流制限抵抗から構成し、該電
流制限抵抗を、上記温度ヒューズまたは温度ヒューズ加
熱体を加熱可能に配置するものである。
【発明の実施の形態】以下、本発明の温度制御装置の実
施の形態を、図1及び図2に基づいて説明する。なお、
上記した従来例と同一部分には同一の符号を付し、その
説明は省略する。本発明の温度制御装置の実施の形態に
用いる回路を図1に示して説明する。図1において、1
1はバイパス回路であり、バイパス回路11は、電流制
限抵抗9と、該電流制限抵抗9に対して直列にアノード
側を接続する整流素子10とから構成される。また、バ
イパス回路11は一端をプラグPのAC1側に接続し、
他端を温度ヒューズ加熱体6と温度検知線5との接続点
に接続する。制御回路12は、温度検知線5と抵抗Ra
及び、Rbにより分圧された入力電圧Vaが、制御回路
12の内部で予め設定した基準電圧Vbより低いとき
は、トランジスタTrをONしてリレーソレノイドSに
通電し、リレーコンタクトCを閉じてヒーター線2に通
電しカーペット本体1の温度が上昇する。また、ヒータ
ー線2の温度上昇に伴って温度検知線5の温度が上昇
し、それと共に該温度検知線5のインピーダンスが大き
くなり、入力電圧Vaが大きくなって基準電圧Vbを超
えると、制御回路12はトランジスタTrをOFFして
リレーソレノイドSの通電を遮断し、リレーコンタクト
Cを開いてヒーター線2への通電を停止する。それによ
り、カーペット本体1の温度が降下し、温度検知線5の
温度も降下し、それとともに該温度検知線5のインピー
ダンスは小さくなり、入力電圧Vaが小さくなって、基
準電圧Vbより小さくなるとトランジスタTrが再びO
Nしヒーター線2に通電される。上記したような温度制
御動作と同時に、バイパス回路11には、交流電源から
電流が流れ、常時半波整流された電流が温度ヒューズ加
熱体6に流れることとなり、これによって温度ヒューズ
加熱体6は、温度ヒューズ7の溶断温度(100℃)よ
り低い温度に予備加熱される。具体的には、温度ヒュー
ズ加熱体6の予備加熱温度は、上記した温度ヒューズ7
の溶断温度より、20℃以上低い温度、即ち、80℃以
下がよく、70℃程度が適切である。以上の動作を繰り
返して、制御回路12は発熱体Lを設定温度の前後に保
持するが、上記回路の構成部品の故障により、ヒーター
線2の通電が制御されなくなり発熱体Lの温度が異常に
上昇したときに、ヒーター線2への通電を遮断するため
に安全回路が設けてある。該安全回路は、発熱体Lの温
度が上昇し、内部の可溶体3が溶融して、ヒーター線2
と温度検知線5とが短絡状態となったときに電流が流れ
る。そして、安全回路に電流が流れると、バイパス回路
11からの電流により予め暖められている温度ヒューズ
加熱体6が、さらに発熱し温度ヒューズ7が短時間で1
00℃に達して温度ヒューズ7が溶断し、ヒーター線2
への通電を遮断する。さらに、図2には、温度検知線5
の全抵抗に対する温度ヒューズ加熱体6の抵抗の比率を
横軸に取り、温度ヒューズ加熱体6の消費電力を縦軸に
取ったグラフを示す。図2に示すように、温度ヒューズ
加熱体6の消費電力を最大とするためには、温度ヒュー
ズ加熱体6の抵抗値を、温度検知線5の全抵抗値の20
〜30%の抵抗値とするとよい。これによって、温度ヒ
ューズ加熱体6の消費電力が最大となるため、温度ヒュ
ーズ加熱体6の発熱量も最大となって、温度ヒューズ加
熱体6を最も効率よく発熱させることができる。また、
上記構成のバイパス回路11の電流制限抵抗9を温度ヒ
ューズ加熱体6と同様に温度ヒューズ7の近傍に加熱可
能に配置すると、電流制限抵抗9の自己発熱により温度
ヒューズ加熱体6と共に温度ヒューズ7を加熱すること
ができ、さらに効率よく予備加熱を行うことができる。
【発明の効果】本発明の温度制御装置は、以上のような
構成であるため、本発明は、通電により発熱するヒータ
ー線と、該ヒーター線の温度を検知する温度検知線と、
該ヒーター線の過熱時に該ヒータ線と該温度検知線とが
短絡して流れる短絡電流の供給を受けて発熱する温度ヒ
ューズ加熱体と、該温度ヒューズ加熱体により加熱され
溶断して該ヒーター線への通電を遮断する温度ヒューズ
とから構成される温度制御装置において、上記温度ヒュ
ーズが溶断する温度より低い温度で、該温度ヒューズを
予備加熱するため、該温度ヒューズが溶断するのに必要
な温度まで短時間で上昇させることができ、過熱時の安
全性が向上する。また、本発明は、上記温度ヒューズ加
熱体により上記温度ヒューズを予備加熱するため、部品
数を増すことなく予備加熱を行うことができる。そし
て、本発明は、上記温度ヒューズ加熱体に通電するバイ
パス回路を備えると共に、該バイパス回路に流れる電流
により、上記温度ヒューズが溶断する温度より低い温度
で該温度ヒューズ加熱体を発熱させ、該温度ヒューズを
予備加熱するため、予備加熱を適切な温度で行うことが
できる。さらに、本発明は、上記温度ヒューズ加熱体の
抵抗値を、上記温度検知線の抵抗値に対して、20乃至
30%の値とするため、温度ヒューズ加熱体の消費電力
が大きくなって、温度ヒューズ加熱体の発熱量が大きく
なり、加熱効率が向上する。さらにまた、本発明は、上
記バイパス回路を電流制限抵抗から構成し、該電流制限
抵抗を、上記温度ヒューズまたは温度ヒューズ加熱体を
加熱可能に配置するため、電流制限抵抗の自己発熱によ
り温度ヒューズまたは温度ヒューズ加熱体を予備加熱す
ることができ、予備加熱の加熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明温度制御装置の実施の形態を示す回路図
である。
【図2】図1の温度制御装置の消費電力の特性図であ
る。
【図3】従来の電気カーペットの外観を示す平面図であ
る。
【図4】従来の電気カーペットの発熱体の構造を示す説
明図である。
【図5】従来の電気カーペットの温度制御装置の回路図
である。
【符号の説明】
1 カーペット本体 2 ヒーター線 3 可溶体 5 温度検知線 6 温度ヒューズ加熱体 7 温度ヒューズ 9 電流制限抵抗 10 整流素子 11 バイパス回路 L 発熱体 P プラグ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通電により発熱するヒーター線と、該ヒ
    ーター線の温度を検知する温度検知線と、該ヒーター線
    の過熱時に該ヒーター線と該温度検知線とが短絡して流
    れる短絡電流の供給を受けて発熱する温度ヒューズ加熱
    体と、該温度ヒューズ加熱体により加熱され溶断して該
    ヒーター線への通電を遮断する温度ヒューズと、上記温
    度ヒューズ加熱体に通電するバイパス回路とを備え、 該バイパス回路に流れる電流により、上記温度ヒューズ
    が溶断する温度より低い温度で、該温度ヒューズ加熱体
    を発熱させ、該温度ヒューズを予備加熱することを特徴
    とする温度制御装置。
  2. 【請求項2】 上記バイパス回路を電流制限抵抗から構
    成し、該電流制限抵抗を、上記温度ヒューズまたは温度
    ヒューズ加熱体を加熱可能に配置することを特徴とする
    請求項1に記載の温度制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1若しくは請求項2に記載の温度
    制御装置を備えた電気カーペット。
  4. 【請求項4】 請求項1若しくは請求項2に記載の温度
    制御装置を備えた電気毛布。
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