JPH0199111A

JPH0199111A - 温度制御装置

Info

Publication number: JPH0199111A
Application number: JP25655287A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kashimoto; 隆柏本; Kazutoshi Nagai; 和俊永井; Tokio Kawarai; 瓦井　十起夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-04-18
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2638841B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気カーペット、床暖などの電気暖房器具の
温度制御装置に関するものである。

従来の技術従来のこの種の電気暖房器具、たとえば電気カーペット
の例を第４図に示す。このものは電気カーペット本体１
の中に表面温度を検出する温度感熱樹脂Ｓと、採暖に寄
与するヒータ線９とを別々に配線した、いわゆる二線式
とよばれている構成となっている。なお、図中の２は、
電気カーペット１の表面温度を制御するコントローラボ
ックスである。

第５図は、前記温度感熱樹脂５の一部分構成斜視図であ
る。このものは一対の第１の電極線３、４の間に充填さ
れ、温度によりインピーダンスが変化する温度感熱樹脂
５が一体構成されている。

なお６は芯糸、７は外皮であり、芯糸６のまわりにスパ
イラル上に巻かれた電極線３と、その周囲に温度感熱樹
脂５が充填され、その外側を同様にスパイラル上に巻か
れた電極線４があり、外皮７でおおわれている。

第６図は、温度感熱樹脂５のインピーダンス温度特性変
化図であり、温度上昇とともにインピーダンスが低下す
る特性を有する。

第７図は、電気カーペット１の採暖に寄与するヒータ線
９の一部分構成斜視図であり、第２の電極線８、ヒータ
線９、絶縁樹脂１０が一体構成されている。１１は芯糸
、１２は外皮であり、芯糸１１のまわりにスパイラル上
に巻かれた第２の電極線８と、その周囲に絶縁樹脂１０
が充填され、その外側を同様にスパイラル状に巻かれた
ヒータ線９があり、外皮１２でおおわれている。

第８図は、従来の温度制御回路図である。１３は交流電
源であり、１４は、電源スィッチである。

１５．１６．１７．１８は抵抗、１９．２０はダイオー
ド、２１．２２はコンデンサーである。抵抗１５、一対
の第１の電極線３．４と、温度感熱樹脂５のインピーダ
ンスＳ（Ｚとする）と、抵抗１６と、ダイオード１９と
、コンデンサー２１によって交流電源１３の正サイクル
の平滑された温度信号電圧かえられる。検出される温度
信号電圧の関係式は交流電源１３の電圧をＶＡＣとする
と、概略（１）式のようになる。

１／（１＋抵抗１５／Ｚ　）　Ｘ　Ｖ　Ａ　Ｃ・・・・
−（１）すなわち、温度上昇とともに温度感熱樹脂５の
インピーダンスが低下するので平滑された温度信号電圧
は低下する。また、ダイオード２０、抵抗１７、コンデ
ンサー２２で交流電源１３の負のサイクルにおいても、
温度感熱樹脂５に正のサイクルと対称な電圧が印加され
るようになっている。

これは、温度感熱樹脂５はナイロン系の化学物質　゛の
樹脂であり、分極劣化を防ぎインピーダンスの安定化を
はかるためである。２３はダイオード、２４．２５．２
６．２７．２８は抵抗、２９は所望の温度に設定するた
めの温度設定手段である可変抵抗器であり、３ｏはコン
デンサーでありこれらにより平滑されて温度設定電圧と
なる。ａｌは制御手段であり、温度感熱樹脂５の温度信
号電圧と、温度設定手段２９の温度設定電圧を比較制御
しているものである。３２はダイオード、３３．３４は
抵抗、３５．３６はコンデンサー、３７は定電圧ダイオ
ードであり、３８は電力制御手段であるリレー、３９は
リレー３８のサージ吸収用のダイオードである。ダイオ
ード３２、抵抗３３．３４、コンデンサー３５．３６、
定電圧ダイオード３７から制御手段３１、リレー３８の
駆動電源をえている。４ｏはリレー３Ｂの駆動手段のト
ランジスターであり、４１．４２は抵抗、４３はダイオ
ードであり、制御手段３１信号によりトランジスター４
０がオンオフし、リレー３８の制御を行ない、ヒータ９
の通電の入り切りを制御する。

なお、抵抗４２とダイオード４３はリレー３８のチャタ
リングを防止するものである。４４．４５はダイオード
、４６．４７は抵抗値の小さい発熱抵抗、４８は保安回
路である。

制御手段３１が故障し、リレー３８がオン状態のままで
電気カーペット１本体のヒータ線９の温度が異常に上昇
し絶縁樹脂１０が溶解し、第２の電極線８とヒータ線９
が接触することによって、発熱抵抗４６．４７に大電流
が流れそのジュール熱で保安回路４８を動作させて交流
電源１３を遮断するものである。なお、通常は絶縁樹脂
１ｏのインピーダンスは非常に大きくしたがって発熱抵
抗４６．４７には微小な電流しか流れないので保安回路
４８が動作することはない。

次に従来の技術の他の例として、第９図から第１１図に
示すように比較的消費電力の小さい電気毛布に採用され
ているヒータ線と電極線が一体に構成されたいわゆる一
線式の毛布の例について説明する。なお、従来例と同一
構成部分には、一部同一番号を付与している。第９図は
電気毛布の全体外観図である。４９は、電気毛布本体で
あり、５６は、コントローラボックスであり、電気毛布
４９の中に温度感熱樹脂５とヒータ線９が一体に構成さ
れた線が一本配線されている。

第１０図は、ヒータ一体型温度感熱樹脂の一部分構成斜
視図で、ヒータ線９と電極線５１の間に温度によってそ
のインピーダンスが変化する温度感熱樹脂５が充填され
その温度特性は第６図と同様である。なお、５２は、芯
糸であり、５３は外皮である。第１１図は、従来の他の
例である一線式毛布の制御回路図である。１３は交流電
源であり、１４は、電源スィッチである。５は温度によ
りインピーダンスの変化する温度感熱樹脂であり、９は
ヒータ線、５１は電極線である。５４はダイオード、５
５．５６は抵抗、５７．５Ｂはコンデンサ、５９は定電
圧ダイオードでこれらによって定電圧回路を構成してい
る。６０は、温度検出用のベース接地されたトランジス
タであり、６１．６２．６３はトランジスタ保護用のダ
イオードであり、６４は発熱抵抗で電極線５１に接続さ
れている。

温度検出方法は、ベース接地されたトランジスタ６ｏが
、交流電源１３の負の半サイクルでオンし、ダイオード
６１．６２、発熱抵抗６４、電極線５１、温度感熱樹脂
５、ヒータ線９と流れる温度信号電流をコレクタ側に接
続された抵抗５６、コンデンサー５７で温度信号電圧に
変換される。

６５は、電力制御手段であるサイリスタでヒータ線９の
通電の入り切りを制御しているものであり、６６は抵抗
、６７はコンデンサーであり、ノイズによる誤動作を防
止している。また、温度検出はサイリスタが負の半サイ
クルが非導通であり、温度感熱樹脂５と電極線５１の間
にはいかなる部分においても均等な電界がかかっており
ヒータ線９全体の正確な温度検出ができるものである。

６８はダイオード、６９．７０，７１は抵抗、７２は所
望の温度に設定するための設定手段である可変抵抗器、
７３はコンデンサーである。これらの構成で平滑された
温度設定電圧を作成している。

７４は、温度信号電圧と、温度設定電圧を比較する比較
手段であるコンパレータ、７５は交流電源１３に同期し
たパルスを発生するゼロボルトパルス発生手段、７６は
制御手段であり、コンパレータ７４の出力信号にもとづ
いてゼロボルトパルス発生手段７５のパルスに同期して
サイリスタ６５をトリガーし所望の温度になるように制
御するものである。７７はダイオード、７８は抵抗、７
９はコンデンサー、８０は定電圧ダイオードで、これら
の構成部品により、制御手段７６とコンパレータ７４の
電源を作成している。

４８は保安回路であり、６１は、ダイオード、８２は発
熱抵抗、８３はサイリスタ、８４は抵抗、８５はコンデ
ンサであり、これらは、電力制御手段であるサイリスタ
ー６５の逆方向の短絡故障時や、異常温度上昇時に制御
手段７６からサイリスター８３をトリガーし発熱抵抗８
２に大電流を流し、そのジュール熱で保安回路４８を動
作させて交流電源１３を遮断させるものである。また、
異常温度によって温度感熱樹脂５が溶解したときも、ダ
イオード６１．６２発熱抵抗６４、電極線５１温度感熱
樹脂５、ヒータ線９と大電流が流れ、同様に発熱抵抗６
４のジュール熱で保安回路４８が動作し、交流電源１３
を遮断する。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、以下に示す問題点
を有していた。

（１）たとえば消費電力の高い３００ワット以上の電気
カーペットにおいて局部的に温度感熱樹脂５にかからず
にヒータ線９に保温物をおくと、温度感熱樹脂５はヒー
タ線９の異常温度上昇を全く検出できないことである。

これは、温度感熱樹脂５とヒータ線９が別々に配線され
ているためであり、ヒータ線９の異常温度上昇によって
保温物下が変色したり、ついには絶縁樹脂１０の溶解温
度にまで達することがあった。また、温度感熱樹脂５と
ヒータ線９とをペアに配線するため、生産性の面と、コ
ストダウンの点で限界があった。

（２）従来の他の例で示した温度感熱樹脂５とヒータ線
９が一体になったヒータ一体型温度感熱樹脂を使用した
場合には、（１）の欠点は解消されるが比較的消費電力
の少ない電気毛布の場合に限定される。また、数百ワッ
トの電力をサイリスタで制御すると、その放熱フィンの
増大や雑音が太きくなる問題点があった。

（３）　　従来の他の例では、サイリスタの非導通領域
（交流電源１３の負の半サイクル）を温度検出に使用し
ており、それゆえヒータ線９の正確な温度検出ができる
ものであるが、リレーのような双方向の電力制御手段の
場合、負の半サイクルにおいてもヒータ線９に通電され
ているのでヒータ線９と電極線５１の間の温度感熱樹脂
５には均等な電界がかかっておらず、ヒータ線９の正確
な温度検出ができないことである。したがって制御手段
でリレーを定期的に非通電にして温度感熱樹脂５の正確
な温度検出をおこなったものの座蒲団などの局部保温時
に温度感熱樹脂５の耐熱限界をこえてしまう温度になり
温度感熱樹脂のインピーダンスの特性が変化してしまう
ことがあった。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明の温度制御装置は
電極線とヒータ線の間に充填し温度によりインピーダン
スが変化する一体溝成された温度感熱樹脂の温度信号を
検出する温度検出回路と、所望の温度に設定する設定手
段と、温度検出回路の信号と設定手段の信号を比較する
比較手段と、ヒータ線の通電を入り切りする電力制御手
段と、電力制御手段を駆動する駆動手段と、駆動手段を
ある定周期で強制的に停止し再スタートするタイマ手段
と、駆動手段停止中の比較手段の信号で駆動手段を駆動
する制御手段で構成としたものである。

作　　用本発明は、上記した構成によって、制御手段がある定周
期で駆動手段を停止し再スタートするので、駆動手段停
止中の温度感熱樹脂の正確な温度検出ができ、かつ比較
手段の信号により駆動手段を駆動する構成なので、ある
定周期内のヒータ線への通電時間は、駆動手段停止から
比較手段の信号で駆動手段を駆動する時間の残りの時間
となる作用を有する。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとすいて説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す温度制御回路図であ
る。従来例と同一の構成部分には同一番号を付与してい
る。温度感熱樹脂５、ヒータ線９、電極線５１が一体に
構成され、電気カーペット本体１内に配線されている。

１３は交流電源、１４は電源スィッチである。３２はダ
イオード、３３は抵抗、３８は電力制御手段であるリレ
ー、３９はリレー３８のサージ吸収用のダイオードであ
り、４０はリレー３８を駆動するための駆動手段である
トランジスターである。４６．４７は発熱抵抗、４８は
保安回路である。５４はダイオード、５５．５６は抵抗
、５７．５８はコンデンサ、５９は定電圧ダイオードで
これらによって定電圧回路を構成している。６ｏは温度
検出用のベース接地されたトランジスタであり、６１．
６２．６３．９７．９日はダイオード、９９は抵抗であ
る。温度検出方法（±、従来の他の例と同様にベース接
地されたトランジスタロ０が、交流Ｎ源１３の負の半サ
イクル−Ｃオンし、ダイオード６１．６２．９７、発熱
」１′１噛［４７、電極線５１、温度感熱樹脂５、ヒー
タ線９と流れる温度信号電流をコレクタ側に接続された
抵抗５６、コンデンサー５７で温度信号電圧に変換され
る。６８はダイオード、６９．７０．７１は抵抗、７２
は所望の温度に設定するための設定手段である可変抵抗
器、７３はコンデンサーであり、これらにより平滑され
た温度設定電圧を作成している。７４は温度信号電圧と
、温度設定電圧を比較する比較手段であるコンパレータ
、７５は交流電源に同期したパルスを発生するゼロボル
トパルス発生手段、７６は制御手段であるマイクロコン
ピュータ（以後マイコンとよぶ）であり、コンパレータ
７４の出力信号にもとすいて駆動手段であるトランジス
タ４０をオンし、すｌ／−３８の制御をおこない、ヒー
タ線９の通電を制御する。７７．８９はダイオード、７
８は抵抗、７９はコンデンサー、８０は定電圧ダイオー
ドでこれらの構成によりコンパレータ７４の電源を作成
している。また、９０はダイオード、９１は抵抗、−９
２はコンデンサー、９３は定電圧ダイヤードでありこれ
らの構成により、マイコンの駆動電源を作成している。

９４はマイコン７６のリセット回路、９５はマイコン７
６へのクロック回路である。９６はタイマ手段であるタ
イマカウンターであり、ゼロボルトパルス発生手段７５
のパルスをカウントすることによっである定周期の時間
を作成している。なお、マイコン７６が故障し、リレー
３８がオン状態のままで電気カーペット１本体内のヒー
タ線９の温度が異常に上昇し温度感熱樹脂が溶解すると
、電極線５１とヒータ線９が接触し、その接触部位によ
って発熱抵抗４６．４７に大電流が流れ保安回路４８が
動作して交流電源１３を遮断するものである。しかし、
通常は温度感熱樹脂５のインピーダンスは非常に大きく
したがって発熱抵抗４６．４７には微小な電流しか流れ
ないので保安回路４８が動作することはない。

また、９９は抵抗である。

以上の構成から本発明一実施例の温度制御の方法を第２
図、第３図を用いて説明する。

マイコン７６は、駆動手段のトランジスタ４０をオフし
てからゼロボルトパルス発生手段７５のパルス数をタイ
マカウンター９６でカウントし、ある定周期を作成する
。（例えば、５分とする。）そして、トランジスタ４０
がオフのあいだは、リレー３８がオフであり、リレー３
８の接点が開放されているので、温度感熱樹脂５と電極
線５１の間にはいかなる部分においても均等な電界がか
かっておりヒータ線９全体の温度検出は、交流電源１３
の負の半サイクルにおいてベース接地されたトランジス
タ６０により正確な温度検出をすることができるもので
ある。このヒータ線９の温度信号電圧と、設定手段であ
る可変抵抗器７２の温度設定電圧をコンパレータ７４で
比較し、リレー３８のオン要求の駆動信号を発生し、マ
イコン７６に入力される。マイコン７６はただちにトラ
ンジスタ４０を駆動すると、リレー３８がオンになり、
ヒータ線９に通電されるものである。ここでヒータ線９
に通電されている時間（Ｔｏｎ）は、第２図に示すよう
に、ある定周期内（ＴＴＯＴＡＬ）でコンパレータ７４
からのオン要求信号がくる（ＴＯＦＦ）までの差の時間
となる。温度制御は、設定手段７２を変えるとＴＯＦＦ
　　の時間が変わり、ある定周期内（ＴＴＯＴＡＬ　）
でのＴＯＮの時間が変化し、したがってヒータ線９の通
電率が変化することにより所望の温度が得られるもので
ある。

なお、タイマカウンター９６は、マイコン７６内にあっ
て、マイコン７６はトランジスター４０をオフした時に
リセットし、タイマのカウントを再スタートするもので
ある。第３図は、電気カーペット１を座蒲団などで局部
保温した時の通電率のパターンを示したものである。こ
れは、温度感熱樹脂Ｓがヒータ線９と電極線Ｓ１の間に
充填されているので、電気回路的にみると並列回路にな
り、局部保温をすると、ヒータ線９がまだ熱い状態の場
合、コンパレータ７４からのリレー３８のオンの要求信
号が発生しにくくなり、したがってＴＯＦＦの時間が増
加し、全体の通電率が減少することを示すものである。

このように通電率が下がるので、座蒲団などの局部保温
時の座蒲団下のヒータ線９の温度上昇をおさえることが
できるのである。

なお、制御手段７６をマイコンで構成し、タイマカウン
ター９６をマイコン７６内をこ構成することによって、
また、比較手段７４も、マイコン７６がアナログデジタ
ル変換器を有するマイコンであれば、内部構成されるの
できわめて回路構成が簡素化される効果がある。

また、電力制御手段に双方向制御素子を使用することに
よってヒータ線９の有効利用ができる効果もある。

なお、本発明一実施例において、タイマカウンター９６
はゼロボルトパルス発生手段７５のパルスをカウントし
ているがクロック回路９５をカウントしてもよく本発明
は前記一実施例に限定されるものではない。

また、本発明の一実施例において、電力制御手段にリレ
ー３８を用いているがトライアックでもよく同様に本発
明は前記一実施例に限定されるものではない。

発明の効果以上のように本発明の温度制御装置によれば以下に述べ
る効果が得られる。

（１）　　ある定周期内（ＴＴＯＴＡＬ　）ｆこおいて
ヒータ線への非通電時（Ｔ　０ＦＦ）に正確に温度検出
をし、それらの差によってのヒータ線への通電時間（Ｔ
ＯＮ）　　を決定している制御方法なので、局部保温の
検出能力が高く、かつ座蒲団下の温度上昇をおさえ、そ
の部分の温度感熱樹脂のインピーダンスの劣化を防ぎ長
期にわたる電気カーペットの安定な温度制御を可能にす
ることができる。

（２）温度感熱樹脂がヒータ線温度を監視しているので
きわめて安定性が高い。

（３）温度感熱樹脂とヒータ線が一体構成されているの
で電気カーペット内の配線工程が簡素になり生産性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の温度制御回路図、第２図、第
３図は同温度制御方法を示す図、第４図は、従来例の電
気カーペットの本体構成図、第５図は同温度感熱樹脂の
一部分構成斜視図、第６図は温度感熱樹脂のインピーダ
ンス変化温度特性図、第７図は同ヒータ線の一部分構成
斜視図、第８図は従来の温度制御回路図、第９図は従来
の他の例の電気毛布の全体外観図、第１０図はヒータ一
体型温度感熱樹脂の一部分構成斜視図、第１１図は、従
来の他の例の温度制御回路図である。５・・・・・・温度感熱樹脂、９・・・・・・ヒータ線
、５１・・・・・・電池線、１３・・・・・・交流電源
、３８・・・・・電力制御手段、４０・・・・・・駆動
手段、６０・・・・・・温度検出回路、７２・・・・・
・設定手段、７４・・・・・・比較手段、７６・・・・
・・制御手段、９６・・・・・・タイマ手段。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第４
図第６図２０４０　　　　　ω　　　　Ｋ）　　　　　１００本
体表面溢浅第７図Ｃ）区　　　　　　　　　　　　　　　− 〇コ第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）採暖に寄与するヒータ線と、温度信号を検出する
電極線と、前記ヒータ線、前記電極線の間に充填し温度
によりインピーダンスが変化する一体構成されたヒータ
一体型温度感熱樹脂と、前記ヒータ線の通電を入り切り
する電力制御手段と、前記温度感熱樹脂に流れる温度信
号電流を前記電極線を介して検出する温度検出回路と、
所望の温度に設定する設定手段と、前記温度検出回路の
信号と前記設定手段の信号を比較する比較手段と、前記
電力制御手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段をあ
る定周期で強制的に停止し再スタートするタイマ手段と
、前記駆動手段停止中の比較手段の信号で前記駆動手段
を駆動する制御手段とからなる温度制御装置。
（２）制御手段をマイクロコンピュータで構成した特許
請求の範囲第１項記載の温度制御装置。
（３）タイマ手段、比較手段は、前記制御手段内に構成
した特許請求の範囲第１項、または第２項記載の温度制
御装置。
（４）電力制御手段は、双方向制御素子で構成した特許
請求の範囲第１項記載の温度制御装置。