JPH0211923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度制御装置に関するものであり、具
体的には、発熱体と過熱感知体との間に所定の温
度で溶融する第１の感熱層を介在させた過熱感知
体と、２本の導体間に負の温度特性のインピーダ
ンスを有する第２の感熱層を介在させた温度感知
線と、この発熱体への通電を制御する通電制御素
子とを含む電気毛布や電気敷布などの暖戻寝具に
使用する温度制御装置に関するものである。

従来、このような温度制御装置の第２の感熱層
としては塩化ビニルに帯電防止剤等を添加した有
機半導体を使用してインピーダンスの温度係数が
負になるようにしている。しかしこの感熱層に直
流分に含んだ電圧が印加されると誘電体の分極作
用によつてインピーダンスの経時変化が現われる
ので、正負エネルギーの等しい交流電圧を感熱層
に印加させるように回路を構成しなければならな
い。またなんらかの原因で回路が故障した場合、
火災や焼損を防止するために温度の過昇防止回路
が設けられているが、過熱感知体、感熱体および
過昇防止回路の構成部品が断線してもただちに通
電制御素子による通電を停止するように回路をフ
エールセーフに構成しなければならない。

このため従来の手法としては、交流電源に温度
設定用抵抗、温度感知体、過熱感知体および温度
ヒユーズ加熱抵抗からなる直列回路を接続し、こ
の温度感知体の導体間に双方向パルス発生素子お
よびパルストランスの一次巻線からなる直列回路
を接続してそのパルストランスの二次巻線に現わ
れる双方向パルスでサイリスタの導通角を制御す
る位相制御方式が一般的である。これは各回路部
品を直列に接続してパルス発生回路を構成するこ
とにより断線に対してフエールセーフとしてい
る。またパルス発生素子としては双方向対称特性
を有するネオン放電管を使用し、感熱層に直流電
圧が印加されないようにしている。しかしこれは
つぎのような欠点がある。まず第１に、パルスト
ランスの二次側には正負両方向のパルスが発生し
てサイリスタのゲート・カソード間に加わるの
で、サイリスタをトリガするのに充分な電圧の正
のパルスをゲートに与えれば負のパルスの電圧が
そのサイリスタのゲート・カソード間逆耐圧電圧
以上になり、また負のパルスの電圧をこの逆耐圧
電圧以下にすると正のパルスの電圧が不足するこ
とになる。そのためゲートトリガ電流の小さなサ
イリスタを選別して使用しなければならない。つ
ぎに、ネオン放電管の点灯開始電圧やパルス発生
電圧はばらつきが大きいのでネオン放電管も選別
を必要とする。さらに、位相制御であるので温度
上昇に時間を要し、電波障害が発生するなどの問
題があつた。

本発明の目的はこのような従来の位相制御方式
の欠点、を解消した暖房寝具の温度制御装置を提
供することにある。

本発明の他の目的は、第２の感熱層の経時変化
を防止し、装置障害に対してフエールセーフに動
作する暖房寝具の温度制御装置を提供することで
ある。

上記目的を達成するため、本発明は次の構成を
備える。

すなわち、交流電源端子の間に接続され、過熱
感知線と発熱線とが所定の温度で溶融する第１の
感熱層を介して配置された発熱体の発熱線と、該
発熱線への通電を制御する通電制御手段とを直列
に接続した第１の直列回路と、該第１の直列回路
と並列に前記電源端子間に接続され、前記発熱体
の発熱温度を設定するための温度設定抵抗と第２
の感熱層を介在させて第１の導体と第２の導体が
配され負の容量インピーダンス温度特性を有する
感熱体の前記第１の導体を直列に接続した第２の
直列回路と、前記通電制御手段の制御端子の電圧
を所定の値に保つための定電圧手段と、前記温度
設定抵抗と前記感熱体のインピーダンスにより分
圧された電源電圧を整流するための整流手段と、
前記第１の導体と前記整流手段との間に接続さ
れ、前記感熱体に交流電圧を印加するための直流
阻止手段と、前記整流手段の出力電圧を平滑する
平滑手段と前記第２の導体と前記過熱感知線と温
度ヒユーズ加熱抵抗を直列に接続した第３の直列
回路と、前記平滑手段により平滑した前記整流手
段の整流電圧と前記定電圧手段の出力電圧を比較
し、整流電圧が出力電圧より高い場合は前記通電
制御手段を導通させ、前記発熱体に交流電圧を印
加する制御手段とを具備することを特徴とする。

つぎに本発明による温度制御装置の実施例を添
附図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明による温度制御装置の実施例を
示す回路図である。同図において、電源端子１お
よび８の間に直列に接続された発熱体の発熱線２
と、通電制御手段の一例であるサイリスタ３のア
ノード４およびカソード６と、温度ヒユーズ７と
によつて第１の直列回路を構成している。サイリ
スタ３の零電圧スイツチング回路は、サイリスタ
３とアノード４とカソード６との間に直列接続さ
れたコンデンサ９および定電圧ダイオード１１
と、定電圧ダイオード１１の両端に並列に接続し
たアノード１３およびカソード１５を有するプロ
グラマブル・ユニジヤンクシヨン・トランジスタ
（PUT）１２と、PUT１２のアノード１３をサ
イリスタ３のゲート５に接続する抵抗１０とで構
成されている。直流変換回路は、電源端子１とサ
イリスタ３のカソード６との間に接続された温度
設定抵抗１６、感熱体の第１の導体１７、コンデ
ンサ１８および抵抗１９からなる第２の直列回路
と、コンデンサ１８および抵抗１９間の接続点４
０とサイリスタ３のカソード６との間に接続した
ダイオード２０および抵抗２１からなる直列接続
とで構成される。直列の平滑および過昇防止回路
は、ダイオード２０と抵抗２１との間の接続点４
１とサイリスタ３のカソード６との間に接続され
たコンデンサ２２、感熱体の第２の導体２３、発
熱体の過熱感知線２４および温度ヒユーズ加熱抵
抗２５の直列接続で構成される。

第２図は発熱体を示す図であ、芯心２８に発熱
線２を巻き、その上から所定の温度で溶融するナ
イロン層２７を被覆して、さらに過熱感知線２４
を巻いてその外側に電気絶縁被覆２９を施したも
のである。このナイロン層２７は所定の温度で溶
融する第１の感熱層を構成する。

第３図は感熱体を示す図であり、芯線３０に第
１の導体１７を巻き、その上に負の温度係数の容
量インピーダンス特性を有する第２の感熱層２６
を設け、さらに第２の導体２３をその上に巻いて
その外側に電気絶縁被覆３１を施したものであ
る。この第２の感熱層２６は、塩化ビニルに帯電
防止済等を添加した有機半導体からなる。

動作を説明すると、温度設定抵抗１６、第１の
導体１７及び第１の導体１７を直列に接続してな
る第２の直列回路は、電源端子１および８の間に
交流電圧が印加されると加熱抵抗２５に対して温
度設定抵抗１６および感熱体のインピーダンスが
充分に高く設定されていので、コンデンサ１８に
加わる電圧は実質的には電源電圧を抵抗１６と感
熱体のインピーダンスで分圧したものとなる。こ
の電圧は直流阻止手段であるコンデンサ１８を通
して抵抗１９に加わり、整流手段であるダイオー
ド２０によつて抵抗２１に半波整流電圧として現
われる。コンデンサ２２は第２の導体２３および
過熱感知線２４ならびに加熱抵抗２５からなる第
３の直列回路は電源端子８に接続されているの
で、抵抗２１に対して並列接続を構成し、抵抗２
１に加わる整流電圧を平滑する。この平滑された
整流電圧が制御手段の一例であるPUT１２のゲ
ート１４に印加される。一方、コンデンサ９と定
電圧手段の一例である定電圧ダイオード１１の直
列回路に流れる電流はコンデンサ９の作用により
電源電圧より進相している。したがつてPUT１
２のアノード・カソード間電圧は電源電圧が負の
半周期の後半より正の半周期が開始するまで
PUT１２のカソード１５に対して正の一定電圧
となる。この電圧がPUT１２のアノード１３と
抵抗１０を通してサイリスタ３のゲート５とに印
加される。PUT１２は、そのゲート１４の電圧
がアノード１３の電圧より高い場合はそのアノー
ド・カソード間が非導通状態をとり、反対の場合
は導通状態をとる。ところで温度が充分に低い場
合は感熱体のインピーダンスが充分に高いので
PUT１２のゲート１４の電圧がアノード１３の
電圧より高くなり、したがつてPUT１２は非導
通状態をとるから、電源電圧が負の半周期の後半
から正の半周期が開始するまでの間は前述の進相
電流がサイリスタ３のゲート５に流れ、サイリス
タ３は零電圧スイツチとして作用するので発熱線
２に正の正弦半波電流が流れる。これによつて温
度が上昇すると、感熱体のインピーダンスは第４
図に示すように減少する。したがつてPUT１２
はアノード１３の電圧よりゲート１４の電圧が低
くなり導通状態となる。このためコンデンサ９に
よる進相電流はPUT１２によりバイパスしてサ
イリスタ３のゲート５は流れなくなる。したがつ
て、サイリスタ３は非導通となるので発熱線２に
電流が供給されなくなり温度の上昇が停止する。
この動作を繰り返して温度制御が行われる。

この温度は温度設定抵抗１６の値を変化させる
ことにより適当な値に設定することができる。温
度設定抵抗１６の値を減少させればPUT１２の
ゲート１４の電圧が上昇し、アノード１３の電圧
より高くなればPUT１２は非導通となる。

なんらかの回路障害により第１の感熱層２７の
温度が異常に上昇した場合は、これが溶融して発
熱線２が過熱感知線２４と短絡し、加熱抵抗２５
に通常より大きな電流が流れるので、加熱抵抗２
５が発熱して温度ヒユーズ７が溶断する。これに
よつて電源を遮断し焼損を防止する。

以上のように構成したことにより本発明による
温度制御装置はつぎのような効果を有する。ま
ず、ダイオード２０によつて整流された直流成分
はコンデンサ１８によつて阻止されるので、感熱
体には交流成分のみが印加される。したがつて第
２の感熱層２６はその分極作用に起因する経時変
化が生じない。つぎに、ダイオード２０による整
流電流を平滑するコンデンサ２２は、第２の導体
２３、過熱感知線２４および加熱抵抗２５と直列
に接続されているので、これらの部品のいずれか
が断線してもコンデンサ２２による平滑作用が機
能しなくなる。したがつてPUT１２のゲート１
４には半波整流電圧が直接印加され、電源電圧が
負の半周期のときゲート１４の電圧が零に保持さ
れ、したがつてPUT１２は導通状態をとり、サ
イリスタ３が遮断する。したがつて発熱線２への
通電が停止しフエールセーフとして機能する。

本発明による温度制御装置をサイリスタを使用
した実施例について説明したが、サイリスタの代
りにトライアツクやリレーを使用したり、また
PUTおよび定電圧ダイオードの代りにトランジ
スタやICなどの半導体ゲート制御素子を使用し
ても本発明をその精神を逸脱することなく実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による暖房寝具の温度制御装置
の実施例を示す回路図、第２図は第１図の装置に
使用する発熱体を示す図、第３図は第１図の装置
に使用する感熱体を示す図、第４図は感熱体の感
熱層のインピーダンス温度特性を示すグラフであ
る。 ２……発熱線、３……サイリスタ、９……進相
コンデンサ、１１……定電圧ダイオード、１２…
…PUT、１６……温度設定抵抗、１７……第１
の導体、１８……直流阻止コンデンサ、２０……
ダイオード、２２……平滑コンデンサ、２３……
第２の導体、２４……過熱感知線、２６……第２
の感熱層、２７……第１の感熱層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源端子の間に接続され、過熱感知線と
   発熱線とが所定の温度で溶融する第１の感熱層を
   介して配置された発熱体の発熱線と該発熱線への
   通電を制御する通電制御手段とを直列に接続した
   第１の直列回路と、 該第１の直列回路と並列に前記電源端子間に接
   続され、前記発熱体の発熱温度を設定するための
   温度設定抵抗と第２の感熱層を介在させて第１の
   導体と第２の導体が配され負の容量インピーダン
   ス温度特性を有する感熱体の前記第１の導体を直
   列に接続した第２の直列回路と、 前記通電制御手段の制御端子の電圧を所定の値
   に保つための定電圧手段と、 前記温度設定抵抗と前記感熱体のインピーダン
   スにより分圧された電源電圧を整流するための整
   流手段と、 前記第１の導体と前記整流手段との間に接続さ
   れ、前記感熱体に交流電圧を印加するための直流
   阻止手段と、 前記整流手段の出力電圧を平滑する平滑手段と
   前記第２の導体と前記過熱感知線と温度ヒユーズ
   加熱抵抗を直列に接続した第３の直列回路と、 前記平滑手段により平滑した前記整流手段の整
   流電圧と前記定電圧手段の出力電圧を比較し、整
   流電圧が出力電圧より高い場合は前記通電制御手
   段を導通させ、前記発熱体に交流電圧を印加する
   制御手段とを具備することを特徴とする温度制御
   装置。