JPH025386A - 採暖器具の温度制御装置 - Google Patents

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、床暖房などの採暖器具の温
度制御装置に関するものである。

ｆｌｕ来の技術 従来のこの柿の採暖器具、たとえば電気カーペットの本
体構成の一例を第６図に示す。１は電気カーペット本体
であり、本体１の中に表面温度を検出する温度検知線２
と採暖に寄与する発熱線３とが別々に配線されている、
いわゆる二線式と呼ばれている電気カーペットの例を示
す。４は電気カーペット木木１の表面温度を制御するコ
ンＩ・ローラボックスである。

第７図は温度検知線２の構成を示す一部切欠斜視図であ
り、一対の第１の電極線５，６と、その間に充填されて
温度によりインピーダンスが変化する高分子感温体７が
一体構成されている。なお８は芯糸、９は外皮であり、
芯糸８のまわりに電極線５がスパイラル状に巻かれ、そ
の周囲に高分子感温体７が充填され、その外側を同様に
電噺線６がスパイラル状に巻かれ、これらか外皮９でお
おわれている。

第８図は高分子感温体７のインピーダンス温度特性図で
あり、正常時と吸湿時の特性が示されており、温度上昇
とともにインピーダンスか低下する特性を有する。

第９図は電気カーペットの採暖に寄与する発熱線３の構
成を示す一部切欠斜視図であり、第２の電極線１０と絶
縁樹脂１１と発熱線３が一体構成されている。１２は芯
糸、１３は外皮であり、芯糸１２のまわりに第２の電極
線１０がスパイラル状に巻かれ、その周囲に絶縁樹脂１
１が充填され、その外側を同様に発熱線３がスパイラル
状に巻かれ、これらが外皮１３でおおわれている。

第１０図は従来の温度制御回路図である。１４は交流電
源、１５は電源スィッチである。１６．１７．１８１９
は抵抗、２０．２１はダイオード、２２．２３はコンデ
ンサである。抵抗１９（抵抗値をＲｌｇとする）と−対
の第１の電極線５．６と高分子感温体７．（インピーダ
ンスをＺとする）と抵抗１６とダイオード２１とコンデ
ンサ２３によって交流量ａ１４の正サイクルの平滑され
ノこ温度信号電圧■、が得られる。検出される温度信号
電圧■、の関係式は交２ＭＫ電源１４の電圧を■、。と
すると、はぼ（１）式のようになる。

Ｖｔ　＝　１　／　（１＋　’Ｒｔ９　／　Ｚ　）　×
■、、、、、、、（１）すなわち、温度上昇とともに高
分子感温体７のインピータンスＺが低下するので、平滑
された温度信号電圧■、は低下する。よな、ダイオード
２０、抵抗１７、コンデンサ２２により交流電源１４の
負のサイクルにおい°Ｃも、高分子感温体７に正のサイ
クルと対称な＠、坏が印加されるようになっている。

これは、高分子感温体７は塩ビ系やナイロン系の化学物
質の樹脂であるので、分極劣化を防ぎインピーダンスＺ
の安定化をはかるためである。また、高分子感温体７は
塩ビ系、ナイロン系の樹脂のため吸湿し、そのときのイ
ンピーダンスは第８図のように正常時よりも小さくなる
。

２４はダイオード、２５．２６．２７．２８．２９は抵
抗、３０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、３１はコンデンサであり、これらによ
り平滑されて温度設定電圧Ｖ、が得られる。

３２は制御器であり、高分子感温体７の温度信号電圧Ｖ
、と、温度設定手段である可変抵抗器３０の温度設定電
圧Ｖ、を比救制御している。

３３はダイオード、３４．３５は抵抗、３６−、３７は
コンデンサ、３８は定電圧ダイオード、３９は電力制御
手段であるリレー、４０はリレー３９のサージ吸収用の
ダイオードであり、ダイオード３３、抵抗３４．３５、
コンデンサ３６．３７、定電圧ダイオード３８から制御
器３２、リレー３９のＫＭ　！ＩＪ電源を得ている。４
１はリレー３９の駆動手段のトランジスタ、４２．４３
は抵抗、４４はダイオードであり、制御器３２の信号に
よりトランジスタ４１がオンオフされてリレー３９の制
御が行われ、発熱線３の通電の入り切りが制御される。

なお、抵抗４２とダイオード４４はリレー３９のチャタ
リングを防止するしのである。

４５、４６はダイオード、４７．４８は抵抗値の小さい
抵抗、４９は保安回路であり、本実施例では抵抗４７４
８と熱的に結合した温度ヒユーズである。制御器３２が
故障し、リレー３９がオン状態のままで電気カーペット
本体１の発熱線３の温度が異常に上昇し、絶縁樹脂１１
が溶解し、第２の電極線１０と発熱線３が接触すること
によって抵抗４７．４８に大電流が流れると、そのジュ
ール熱で保安回路４９は動作して交流電源１４は遮断さ
れる。なお、通常は絶縁樹脂１１のインピーダンスは非
常に大きく、したがって抵抗４７．４８には１敢小な電
流しか流れないので、保安回路４９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１１図・〜第１３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
れているし−タ線と電極線が一体に構成されたいわゆる
一線式の毛布について説明する。

なお、従来例と同一構成部分には、同一番号を付与して
いる。

第１１図は電気毛布の構成図である。５０は電気毛布本
体、５１はコントローラボックスであり、電気毛布５０
の中に高分子感温体７と発熱線３が一体に構成された感
熱ヒータ線５２が一本配線されている６第１２図はこの
感熱ヒータ線５２の構成を示す一部切欠斜視図であり、
発熱線３と電極線５３の間に温度によってそのインピー
ダンスが変化する高分子感温体７が充填され、その温度
特性は第８図と同様である。なお、５４は芯糸であり、
５５は外皮である。

第１３図は上記の一線式毛布の制御回路図である。

１４は交流電源、１５は電源スィッチである。７は温度
によりインピーダンスの変化する高分子感温体、３は発
熱線、５３は電極線である。５６はダイオード、５７、
５８はコンデンサ、５９．６０は抵抗、６１は定電圧タ
イオードで、これらによって定電圧回路を構成している
。６２は温度検出用のベース接地されたトランジスタで
ある。６３．６４．６５はトランジスタ６２の保護用ダ
イオードであり、抵抗６６により電極線５３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６２が交流電源１４の負の半サイクルでオンし、トラ
ンジスタ６２のベース、エミッタから抵抗６６、電極線
５３、高分子感温体７、発熱線３と流れる温度信号電流
をコレクタ側に接続された抵抗６０、コンデンサ５７で
温度信号電圧■。

に変換する。

６７は電力制御手段であるサイリスタであり、発熱線３
の通電の入り切りを制御している。６８は抵抗、６９は
コンデンサであり、ノイズによるサイリスタ６７の誤動
作を防止している。また、サイリスタ６７は負の半サイ
クルが非導通であり、このとき高分子感温体７と′Ｊ：
Ｌ極線５３の間にはいかなる部分においても均等な電界
がかかっているので、発熱線３全体の正確な温度検出が
可能である。

７０はダイオード、７１．７２．７３は抵抗、７４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、７５はコンデンサであり、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。

７６は温度信号電圧■、と温度設定電圧Ｖ、を比較する
比較手段であるコンパレータ、７７は交流な源１４に同
期したパルスを発生するゼロボルトパルス発生回路、７
８は制御回路であり、コンパレータ７Ｇの出力信号に基
づいてゼロボルトパルス発生回路７７のパルスに同期し
てサイリスタ６７をトリガーし、所望の温度になるよう
に制御する。７９はダイオード、８０は抵抗、８１はコ
ンデンサ、８２は定電圧ダイオードであり、これらの構
成部品により制御回路７８とコンパレータ７６の駆動電
源を作成している。

４９は保安回路であり、本実施例では、抵抗６６．８３
と熱的に結合しな温度ヒユーズである。８４はダイオー
ド、８５はサイリスタ、８６は抵抗、８７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６７の
逆方向の短絡故障時や、異常温度上昇時に制御回路７８
からサイリスタ８５をトリガーして抵抗８３に大電流を
流し、そのジュール熱で保安回路４９を動作させて交流
電源１４を遮断させる。また、異常温度によって高分子
感温体７カ寵容解したときら、−（支）線５３と発、！
８線３か直接接触して、ダイオード６３．６４、抵抗６
６、電極線５３、発熱線３と大電流が流れ、同様に抵抗
６６のジュール熱で保安回路４９が動作し、交流型ｔＭ
１４を遮断する。

発明が解決しようとする課題 し７かしながらＬ記のような構成では、以下に示す問題
点を有していた。すなわち、梅雨から夏にかけて温度セ
ンサが吸湿してしまい、このため、暖房シーズンの使い
始めには温度センサの温度検出特性が変化して第８図に
示すようにインピーダンスは低くなっており、実際の温
度よりも高めに温度を検出し、結果として非常に低い温
度で制御することになり、そのまま通電していると徐々
に除湿されて温度検出特性が正常に戻るという現象が発
生する。このように、従来の構成では吸湿時には低い温
度で制御するために不快感を感じる。

また低温で制御し続けるために除湿しに＜＜、正規の制
御温度に戻るまでに長時間の通電が必要であるという問
題があった。

本発明は上記問題を解決するもので、速やかな温度セン
サの除湿が行えて１．快適な温度制御ができる採暖器具
の温度制御装置を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明の温度制御装置は、採
暖に寄与する発熱線と、温度検出する高分子感温体を用
いた温度センサと、前記発熱線への通電を制御する電力
制御手段と、前記温度センサのインピーダンス変化を電
気信号に変換する温度検出手段と、前記電力制御手段を
駆動する駆動手段と、前記発熱線を所♀の温度に設定す
る温度設定手段と、前記温度センサの吸湿を検出する吸
湿検出手段と、前記温度検出手段の信号と前記温度設定
手段の信号を入力し、前記吸湿検出手段からの吸湿検出
信号がないときは、前記発熱体を前記温度設定手段の設
定温度で前記駆動手段により制御し、１再記吸湿検出手
段からの吸湿検出信号があるときは前記発熱体を前記温
度設定手段の設定温度より高い温度で前記駆動手段によ
り制御する制御手段とを備えたものである。

作用 上記構成により、吸湿検出手段によって温度センサの吸
湿が検知されない場合は温度設定手段で設定された所望
の温度で制御し、吸湿検出手段によって吸湿が検出され
た場合は温度設定手段で設定された所望の温度より高い
制御温度にて制御し、温度センサの吸湿を早期に解消し
、正規の制御温度に戻すという伴用を有する。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

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。

温度センサである高分子感温体７、発熱線３、電極線５
３が一体となって第１２図に示すような感温ヒータ線５
２が構成され、電気カーベ・ント本体１内に配線されて
いる。１４は交流電源、１５は電源スィッチである。３
３はダイオード、３５は１氏抗、３９は電力制御手段で
あるリレー、４０はリレー３９のサージ吸収用のダイオ
ード、４１はリレー３９を駆動するための駆動手段であ
るトランジスタである。４７．４８は抵抗、４９は保安
回路である。

５６はダイオード、５９は抵抗、５８はコンデンサ、６
１は定電圧ダイオードであり、これらによって定電圧回
路が構成されている６６２は温度検出手段であるベース
接地されたトランジスタであり、１００゜１０１はダイ
オード、９９は抵抗である。温度検出ノｆ法は従来の第
１３図の場合と同様で、ベース接１也されたトランジス
タ６２が交ａ　ＴＳ源１４の負の半サイクルでオンし、
ダイオード１０１、抵抗４７、電［１５３、高分子感温
体７、発熱線３と流れる温度信号電流がコレクタ側に接
続された抵抗６０、コンデンサ５７によって温度信号電
圧Ｖｔに変換される。

７０はダイオード、７１．７２．７３は抵抗、７４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、７５はコンデンサであり、これらにより平滑された
温度設定電圧■、を作成している。

７６は温度信号電圧Ｖ、と可変抵抗器７４で設定した温
度設定電圧■、どを比較する比較手段であるコンパレー
タである。９５は抵抗、９６は感熱ヒータ線５２の吸湿
検出電圧■、を設定する抵抗、９７は温度信号電圧■、
と抵抗９６で設定した吸湿検出電圧Ｖ、とを比較する吸
湿検出手段であるコンパレータである。７７は交ａＴ＝
源に同期したパルスを発生ずるゼロボルトパルス発生回
路、７８は制御手段であるマイクロコンピュータ（以後
マイコンと呼ぶ）であり、コンパレータ７６の出力信号
に基づいて駆動手段であるトランジスタ４１をオンし、
リレー３つの制御を行って発熱線３の通電を制御する。

９８はマイコン７８の信号により抵抗７１の両端をオー
プン、ショートし、温度設定手段の設定温度を変化させ
るトランジスタである。７９．８８はダイオード、８０
は抵抗、８１はコンデンサ、８２は定電圧ダイオードで
あり、これらの構成によりコンパレータ７６．９７の電
源を作成している。また、８９は定電圧ダイオ−・ド、
９０はダイオード、９１は抵抗、９２はコンデンサであ
り、これらの構成により、マイコン７８の１〜Ｖ勤電源
を作成している６９３はマイコン７８のりセント回路、
９４はマイコン７８へのクロック回路である。

なお、マイコン７８が故障し、リレー３９がオン状態の
ままで電気カーベｙｌ・本体１内の感熱ヒータ線５２の
温度か異常に上昇し高分子感温体７が溶解すると、電極
線５３と発熱線３が接触し、その接触部位によって抵抗
４７．４８に大電流が流れ、保安回路４９が動作して交
流電源１４を遮断するものである。

しかし、通常は高分子感温体７のインピーダンスは非常
に大きく、したがって抵抗４７．４８には微小な電流し
か流れないので保安回路４９か動作することはない。ま
た、９９は抵抗である。１０２はタイマカウンタＡであ
り、ゼロボルトパルス発生手段７７のパルスをカウント
することによって、ある一定周期の時間を作成している
。１０３はタイマカウンタ［１であり、電源投入時から
一定時間の経過をカランｌ〜する。

次に上記構成の温度制御装置の動作を第２図および第３
図を用いて説明する。第２図はマイコン７８の温度制御
の７１７−チャートであり、第３図は本体表面温度と温
度信号電圧との関係を示す特性図である。

第１図および第２図において、マイコン７８はタイマカ
ウンタＡ　１０２と８１０３をリセットし、リレー３つ
をオフし、タイマカウンタＢ１０３がカウントアンプす
るまで吸湿検出を行い、吸湿を検出すると、ｌ・ランジ
スタ９８により設定温度を補正する。

次に、リレー３９かオフ中のみ、比較手段のコンパレー
タ７６の信号を入力し、温度が低ければ、すｌ／−３９
をオンする。そして、タイマカウンタＡ　　１０２がカ
ランｌ−アップすると、タイマカウンタＡをリセットし
、リレー３９をオフし、温度検出を行う。

さらに、詳細に説明する。マイコン７８は駆動手段の１
〜ランジスタ４１をオフし、ゼロポル１−パルス発生回
路のパルス数をタイマカウンタＡｌＯ２でカラン＋−Ｌ
、ある一定周期たとえば５分を作成する。

同時に電源投入時に一度だけ、もうひとつのタイマカウ
ンタＢ１０３を起動し、ある一定時間たとえば２０分の
経過を監視する。トランジスタ４１がオフのあいだは、
リレー３９がオフであり、リレー３９の接点か開放され
ているので、高分子感温体７と電極線５３のあいだには
いかなる部分においても均等な電界がかかつており、発
熱１３の全体の温度検出は交ａ　Ｚ源の負の半サイクル
においてベース接地されたトランジスタ６２により正確
に検出することができる。この発熱線３の温度検出電圧
Ｖ、と温度設定手段である可変抵抗器７４の温度設定電
圧Ｖ、をコンパレータ７６は比較し、リレー３９のオン
要求の駆動信号を発生し、マイコン７８に入力する。

マイコン７８はただちにトランジスタ４１を駆動し、リ
レー３９をオンして発熱線３に通電する。タイマカウン
タＡｌＯ２がカウントアツプすると、−旦、タイマカウ
ンタをリセットし再スタートするとともに、トランジス
タ４１をオフ、リレー３９をオフし、温度検出を行う、
このとき、第３図に示すように可変抵抗器７４により、
通常温度設定電圧Ｖ、をＶＬｌからＶｔ２、電気カーペ
ットの表面温度で３０℃から５０℃の間で変化させるこ
とができる。また、抵抗９５．９６で設定した＠湿検出
電圧Ｖ、は通常温度設定電圧■、の■５．〜Ｖｔ２より
も低い電圧Ｖ　（３に設定しており、吸湿検出温度は通
常設定温度より高い温度に設定される０通常制御におい
ては温度信号電圧はＶ　ｔ　ｌからＶ　ｔ２の間であり
、■、３まで下がることはない。このため、コンパレー
タ９７では抵抗９５．９６で設定した吸湿検出電圧Ｖ、
よりも温度信号電圧■、のほうが電圧が高く、コンパレ
ータ９７の出力はＦＩｉとなる。このとき、マイコン７
８はトランジスタ９８をオフしており、温度設定電圧Ｖ
、は抵抗７２と可変抵抗器７４、抵抗７１の分圧で決ま
る。コンパレータ７６ではその温度設定電圧■、と温度
信号電圧■、とを比較し、その出力によりマイコン７８
は通電を制御する。

ところが吸湿されると、温度センサである高分子感温体
７の温度特性が変化し、温度信号電圧■、はＶ、３以下
にまで下がる。温度信号電圧■、かＶｔ３よりも下がる
と、コンパレータ９７の出力はＬｏとなる。したがって
、マイコン７８はトランジスタ９８をオンし、抵抗７１
の両端をショートする。

このため、温度設定電圧■、は抵抗７２と可変抵抗器７
４の分圧で決まることになり、通常時よりも低い温度設
定電圧、つまり高温で比較制御するのである。タイマカ
ウンタＢ１０３がカウントアツプした後に吸湿と判断し
ても、局部保温で本当に高温になっている可能性がある
ため、このときは制御温度の補正は行なわない。

第４図は本発明の他の実施例の温度制御回路図、第５図
は同回路の吸湿検出時の制御温度を示す図である。１０
４はＡ／Ｄ変換し、電圧を検出する温度検出部で、第１
図のコンパレータ７６、９７と同等の動作を行う０本実
綿例では第５図に示すように、吸湿検出して、設定温度
の補正を行なった後の温度信号電圧のレベル変化を段階
的に検出することにより吸湿の度合を判定し、吸湿の度
合を少なくなるにつれ、段階的に補正の割合を小さくす
る。

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、温度セン
サの吸湿検出時は通常制御時よりも高い温度で制御可能
なため、吸湿検出時の制御温度を適当に設定することに
より、吸湿時にも制御温度が低くなく、不快感を感じる
ことがない。また同時に低温で制御した場合よりも早く
温度センサの除湿が行なえる温度制御が簡単な回路構成
で可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明一実施例の採暖器具の温度制御回路図、
第２図は同採暖器具のマイコンの温度制御を説明するフ
ローチャート、第３図は本体表面温度と温度信号電圧と
の関係を示す図、第４図は本発明の他の実施例の採暖器
具の温度制御回路図、第５図は同回路の吸湿検出時の制
御温度を説明する図、第６図は従来例の電気カーペット
の本体構成図、第７図は温度検知線の構成を示す一部切
欠斜視図、第８図は高分子感温体のインピーダンス変化
温度１′？作図、第９図は光熱線の構成を示す一部切欠
ヱ゛］規図、第１０図はｂ″を来の温度制御回路図、第
１１図はｆｆｅ米の他の例の電気毛布の全体外観図、第
１２図は感熱ヒータ線の構成を示す一部切欠斜視図、第
１３図は従来の他の例の温度制御回路図である。 ３・・・発熱線、７・・・高分子感温体（温度センサ）
、５２・・・感温ヒータ線、５３・・・電極線、１４・
・・交流電源、３９・・・リレー（電力制御手段）、４
１・・・トランジスタ（駆動手段）、６２・・・トラン
ジスタ（温度検出子ＥＱ）、７４・・・可変抵抗器（温
度設定手段）、７６・・・コンパレータ（比較手段）、
７８・・・マイクロコンピュータ〈制御手段）、９７・
・・コンパレータ（吸湿検出手Ｆｕ）、１０２・・・タ
イマカウンタＡ、１０３・・・タイマカウンタＢ、１０
４・・・温度検出部。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第２図 第３図 第５図 第 図 第７図 港８Ａ市１〜（’Ｃ） 第９ 図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、採暖に寄与する発熱線と、温度検出する高分子感温
   体を用いた温度センサと、前記発熱線への通電を制御す
   る電力制御手段と、前記温度センサのインピーダンス変
   化を電気信号に変換する温度検出手段と、前記電力制御
   手段を駆動する駆動手段と、前記発熱線を所望の温度に
   設定する温度設定手段と、前記温度センサの吸湿を検出
   する吸湿検出手段と、前記温度検出手段の信号と前記温
   度設定手段の信号を入力し、前記吸湿検出手段からの吸
   湿検出信号がないときは、前記発熱体を前記温度設定手
   段の設定温度で前記駆動手段により制御し、前記吸湿検
   出手段からの吸湿検出信号があるときは、前記発熱体を
   前記温度設定手段の設定温度より高い温度で前記駆動手
   段により制御する制御手段とを備えた採暖器具の温度制
   御装置。