JPH0353300Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は電気毛布或いは電気カーペツトのヒー
タ等の負荷にスイツチング素子を直列接続すると
ともに温度センサーからの検出電圧を検出して前
記スイツチング素子を制御する温度検出回路を備
えた温度制御装置に関する。

（従来の技術） この種温度制御装置に用いられる温度センサー
としてのセンサーワイヤーは、交流で使用しなけ
ればならないので、一般的には交流電源に直列抵
抗等を介して接続した状態で使用される。このた
め、センサーワイヤーは雷あるいは他の機器等か
らの外来サージによる悪影響を受け易く、このセ
ンサーワイヤーの端子電圧を入力信号として受け
るように構成された温度検出回路のICが上記外
来サージにより破損されることがある。

この対策としては、ICの入力端子にコンデン
サを接続し、サージ電圧をバイパスさせることが
有効であり、この場合、コンデンサの容量が大き
い方がバイパス効果に優れ、ICの保護が良好と
なる。

（考案が解決しようとする課題） ところで、コンデンサの容量リアクタンスＸ
は、 Ｘ＝1/2πc （：周波数、ｃ：容量） で表わされ、周波数の大きさに応じて変化する
ので、前述の場合において、例えばコンデンサの
容量を大きくすると、電源周波数が50Hzの地域と
60Hzの地域とでは温度検出回路を構成するICの
入力端子に与えられるセンサーワイヤーからの検
出電圧も大きく異つてしまい、制御温度にも差が
生じてしまう不具合がある。

そこで、センサーワイヤーの端子電圧を抵抗と
コンデンサの直列回路で受け、これら抵抗及びコ
ンデンサのインピーダンス及び容量リアクタンス
が略等くなる程度にコンデンサの容量を定め、電
源周波数の差によつて制御温度に差が生じないよ
うにすることが考えられる。

ところが、このように設定した場合には、例え
ばそのコンデンサの端子接続部分が半田付け等の
接触不良或は断線等を起こしてコンデンサとして
の機能が果たせなくなつた時に、その前後での検
出電圧の変動が大きくないため、このことを検出
することができなくなり、ひいては外来サージに
対する保護ができなくなる不具合がある。

本考案は上記事情鑑みてなされたものであり、
その目的は、外来サージをバイパスさせるコンデ
ンサを、電源周波数の変動による制御温度の差を
極力制御するようにその容量を設定した場合で
も、そのコンデンサの接続端子部分が断線したと
きには確実にこれを検出してヒータ等の負荷への
通電を断つことができ、安全性の向上を図れる温
度制御装置を提供するにある。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 本考案は、交流電源にヒータ等の負荷とスイツ
チング素子を直列接続し、該スイツチング素子の
開閉により負荷を通断電制御するようにした温度
制御装置を対象とし、２個の検知電極間に感熱抵
抗体を介在させ前記交流電源に接続された温度セ
ンサーと、この温度センサーの検出電圧を入力と
し交流電源からのサージ入力をバイパスさせるコ
ンデンサを備えたサージ吸収回路と、このサージ
吸収回路の出力電圧を直流化して基準電圧と比較
する温度検出回路と、この温度検出回路の出力に
より前記スイツチング素子を制御する制御回路
と、前記交流電源の電圧と前記サージ吸収回路の
出力電圧との位相差を検出しその位相差が所定値
以下のときには前記温度検出回路の検出動作を無
効化して前記制御回路を停止させる位相検出回路
とを設けて構成したところに特徴を有する。

（実施例） 以下、本考案を電気毛布の温度制御回路に適用
した場合の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

電気的構成を示す第１図において、１は電気毛
布本体で、この内部に過熱感知発熱体２及び温度
センサーとしての感熱体３が配設されている。こ
の過熱感知発熱体２は、第２図に具体的に示すよ
うに、芯糸２ａに負荷としてのヒータ線２ｂを巻
き、その上から所定の温度で溶融するナイロン層
２ｃを被覆して、さらに過熱感知線２ｄを巻いて
その外側に電気絶縁被覆２ｅを施したものであ
る。また、感熱体３は、第３図に具体的に示すよ
うに、芯糸３ａに一方の検知電極である導体３ｂ
を巻き、その上に塩化ビニル等のインピーダンス
特性が負の温度係数を有する感熱抵抗体たる感熱
層３ｃを設け、さらに他方の検知電極である導体
３ｄをその上に巻いてその外側に電気絶縁被覆３
ｅを施したものである。

４，５は一対の交流電源端子であり、これらの
間にヒータ線２ｂ、スイツチング素子としてのサ
イリスタ６、温度ヒユーズ７の直列回路が接続さ
れている。８は温度設定用の可変抵抗、９は固定
抵抗で、これらは感熱体３の感熱層３ｃ、感知線
２ｄ、温度ヒユーズ７を加熱するヒータ１０及び
温度ヒユーズ７を介して交流電源端子４，５間に
接続されている。導体３ｂ，３ｄには抵抗１１，
１２，１３及びコンデンサ１４からなるサージ吸
収回路１５が接続されている。このサージ吸収回
路１５は、交流電源端子４，５を介して入力され
るサージ電圧をコンデンサ１４を介してバイパス
させるようにしたもので、後段の回路に故障、破
壊等の悪影響を及ぼさないように設けられたもの
である。そして、この場合、コンデンサ１４の容
量は、容量リアクタンスXcの値が抵抗１３のイ
ンピーダンスＲ１３と略等しくなるように、比較
的小容量に設定されている。

１６は直流電源回路で、抵抗１７、ツエナダイ
オード１８，ダイオード１９及び２０、コンデン
サ２１及び２２からなるもので、１６Ａはプラス
電源線、１６Ｂはマイナス電源線である。２３は
同期回路で、４個のダイオード２４ａ乃至２４ｄ
からなる全波整流器２４、抵抗２５乃至２９、ト
ランジスタ３０及び３１からなる。

３２は直流化回路で、ツエナダイオード３３及
び３４、オペアンプ３５、ダイオード３６、コン
デンサ３７からなる。３８はサンプリング用のゲ
ート回路で、ツエナダイオード３９と抵抗４０乃
至４２、トランジスタ４３からなる。４４はオペ
アンプで、これの出力端子は「Ｌ」レベル出力の
時オンされてアースされ、「Ｈ」レベル出力のと
きオフされてオープンされる。４５はサンプリン
グ用のゲート回路で、３個のダイオード４６ａ乃
至４６ｃと抵抗４７，４８からなる。４９はオペ
アンプ、５０及び５１は抵抗であり、以上説明し
た直流化回路３２、ゲート回路３８，４５及びオ
ペアンプ４４，４９により温度検出回路５２が構
成されている。

５３はサイリスタ６のオン・オフを制御する制
御回路で、トランジスタ５４、抵抗５５乃至５７
及びトリガー用コンデンサ５８からなる。５９は
サイリスタ６のゲート・カソード間に接続した漏
れ電流バイパス用の抵抗である。６０及び６１は
雑音防止用の抵抗及びコンデンサ、６２は温度ヒ
ユーズ７を加熱するヒータ、６３はダイオードで
ある。

６４は位相検出回路で、オペアンプ６５、ダイ
オード６６及び６７、抵抗６８からなる。しかし
て、同期回路２３、温度検出回路５２、制御回路
５３のトランジスタ５４、位相検出回路６４を含
む破線Ａ内の回路の各素子はIC化されて一個の
パツケージ内に収納されている。

次に上記構成の作用について説明する。

まず、交流電源端子４，５間に交流電源電圧
V_ACが印加されると、可変抵抗８、固定抵抗、感
熱層３ｃ、加熱感知線２ｄ及びヒータ１０の直列
回路に微小電流が流れ、導体３ｂ，３ｄ間には、
感熱層３ｃにて分圧された交流検出電圧Vsが生
成される（第４図ａ参照）。この交流検出電圧Vs
は、サージ吸収回路１５の入力され、抵抗１１乃
至１３及びコンデンサ１４により分圧され検出電
圧Viとして出力され、その出力はオペアンプ３
５の非反転入力端子及びオペアンプ６５の反転入
力端子に与えられる（第４図ｂ参照）。また、感
熱層３ｃのインピーダンスは電気毛布本体１の温
度に追従して変化するから、導体３ｂ，３ｄ間に
発生する交流検出電圧Vs及びサージ吸収回路１
５から出力される検出電圧Viは電気毛布本体１
の温度に追従したものとなる。

この場合、検出電圧Viは、コンデンサ１４を
介して交流電源端子５と接続されているので、電
源電圧に対して位相差が生じている。尚、この位
相差は、殆どコンデンサ１４の存在に依存してい
るもので、感熱層３ｃの容量成分により生ずる位
相差は無視しても差支えない程度であるので、以
下、感熱層３ｃの容量成分による位相差はないも
のとして説明する。

次に、サージ吸収回路１５を介して温度検出回
路５２に入力された検出電圧Viは、オペアンプ
３５にて緩衝増幅され、これがダイオード３６に
て整流されると共にコンデンサ３７にて平滑され
て直流化され、直流検出電圧Vdとなる（第４図
ｃ参照）。従つて、直流検出電圧Vdは電気毛布本
体１の温度に追従した電圧となる。例えば電気毛
布本体１の温度が設定温度のとき、交流検出電圧
Vsは約AC50Vとなり、検出電圧Viは約AC1.5V
となり、直流検出電圧Vdはプラス電源線１６Ａ
に対して約AC−2.1Vとなるようにサージ吸収回
路１５の抵抗１１，１２の抵抗値及び抵抗１３の
インピーダンス及びコンデンサ１４の容量リアク
タンスが設定されている。

一方、ツエナダイオード１８の両端には最大値
が一定化された交流電圧が発生し、プラス電源線
１６Ａ及びマイナス電源線１６Ｂ間にはダイオー
ド２０にて整流され且つ電解コンデンサ２１にて
平滑された低圧の例えば−6.3Vの直流電圧（Vcc
−Vee）が印加される。そして、同期回路２３の
トランジスタ３０のベース・エミツタ間には全波
整流器２４にて直流化された電圧Vaが印加され
るから、該トランジスタ３０は交流電源端子４，
５間に印加された交流電源の零電圧近傍にてその
交流電源に同期して遮断し、トランジスタ３１は
トランジスタ３０の導通時に導通してコレクタが
「Ｌ」レベル（Vee）となり、また、トランジス
タ３０の遮断時に遮断して「Ｈ」レベル（Vcc）
となる。

トランジスタ４３はベースに「Ｈ」レベルが与
えられた時に導通してコレクタが「Ｌ」レベルと
なり、この時に、ゲート回路３８の出力端子たる
ツエナダイオード３９と抵抗４１の共通接続点は
ツエナダイオード３９の順方向電圧降下によりプ
ラス電源線１６Ａの電圧Vccに対して所定電圧の
低い第１の基準電圧−Vr1となる。また、このト
ランジスタ４３はベースに「Ｌ」レベルが与えら
れた時に遮断してゲート回路３８の出力端子が
「Ｈ」レベル（Vcc）となる。そして、トランジ
スタ４３のベースには同期回路２３の出力が与え
られるから、第１の基準電圧−Vr1が同期回路２
３によりサンプリングされ、ゲート回路３８の出
力端子に第４図ｃに示すサンプリング結果信号
V1が出力される。

そして、直流化回路３２から出力される直流検
出電圧Vdがオペアンプ４４の非反転入力端子に
入力され、且つゲート回路３８のサンプリング結
果信号V1がオペアンプ４４の反転入力端子に入
力されて、両者が該オペアンプ４４にて比較され
る。

而して、直流化回路３２から出力される直流検
出電圧Vdは、回路が正常に作動している時には、
電気毛布本体１の温度が室温程度のときでも第１
の基準電圧−Vr1より高い値を出力するようにな
つており、従つてV1＝−Vr1となつてVdが−
VR1より高い時にオペアンプ４４はオフとなり、
その他のVdが−Vr1より低い時にオペアンプ４
４はオンとなる。一方、オペアンプ６５の非反転
入力端子にはダイオード６６の順方向電圧降下
（約0.7V）によりプラス電源線Vccに対して約
0.7V低い第３の基準電圧−Vr3が与えられてお
り、反転入力端子にはサージ吸収回路１５から出
力される検出電圧Viが与えられており、従つて
該オペアンプ６５の出力端子の電圧Vpは検出電
圧Viが−Vr3よりも低い時に「Ｈ」レベルとな
り、検出電圧Viが−Vr3より高い時に「Ｌ」レベ
ルとなる（第４図ｄ破線参照）。

即ち、コンデンサ１４が正常で、サージ吸収回
路１５からの検出電圧Viが交流電源V_ACに対して
所定の位相差がある時には、電圧Vpの「Ｈ」レ
ベル期間の末期が交流電源V_ACの零電圧近傍に合
致するが、コンデンサ１４の接続端子部分が断線
等をおこしてサージ吸収回路１５からの検出電圧
Viが交流電源V_ACに対して位相差がなくなると、
オペアンプ６５の出力端子の電圧Vpが交流電源
V_ACの零電圧近傍で「Ｌ」レベルとなる（第４図
ｄ期間T3参照）。

そして、ゲート回路４５のダイオード４６ｃと
抵抗４７の共通接続点は３個のダイオード４６ａ
乃至４６ｃの順方向電圧降下（約0.7V×３）に
よりプラス電源線１６Ａの電圧Vccに対して約
2.1V低い第２の基準電圧−Vr2となつているが、
コンデンサ１４が正常でオペアンプ６５出力端子
の電圧Vpが交流電源V_ACの零電圧近傍で「Ｈ」
レベルになる時にはゲート回路４５の出力端子即
ち抵抗４８とオペアンプ４９の反転入力端子との
共通接続点がオペアンプ４４の出力により交流電
源V_ACの零電圧近傍でサンプリングされ、第４図
ｄに示すサンプリング結果信号V2が出力される。
この信号V2は交流電源の零電圧近傍で、−Vr2と
なり、それ以外の時Veeとなる。そして、オペア
ンプ４９の反転入力端子に信号V2が入力され、
オペアンプ４９の非反転入力端子に直流検出電圧
Vdが入力されて両者がオペアンプ４９にて比較
される。

そして、電気毛布本体１の温度が設定温度より
低くて、直流検出電圧Vdが信号V2のピーク電圧
（電圧−Vr2）よりも低い期間T1においては、オ
ペアンプ４９の出力電圧Vo1が交流電源の零電圧
近傍にて電圧Vee迄立ち下がる波形となり、ま
た、電気毛布本体１の温度が設定温度より高く
て、直流検出電圧Vdが電圧−Vr2よりも高い期
間T2においては、オペアンプ４９の出力電圧
Vo1が電圧Vccと等しい一定電圧波形となる（第
４図ｅ参照）。この出力電圧Vo1がトランジスタ
５４のベースに抵抗５６を介して入力されるか
ら、期間T1において、電圧Vo1が「Ｌ」レベル
の時（電圧Veeと等しい時）にトランジスタ５４
は導通し、電圧Vo1が「Ｈ」レベルの時（電圧
Vccと等しい時）にトランジスタ５４は遮断す
る。このトランジスタ５４の遮断時に抵抗５９、
コンデンサ５８、抵抗５７を順に介して第１図に
Icで示すように電流が流れ、該コンデンサ５８に
負荷が貯えられ、該トランジスタ５４がオンした
時に該トランジスタ５４のコレクタとコンデンサ
５８の共通接続点の電圧Vcが上昇するから（第
４図ｆ参照），サイリスタ６のゲートに第４図ｇ
に示すように交流電源の零電圧近傍でコンデンサ
５８に貯えられた電荷がゲート電流Igとして流れ
込んで、該サイリスタ６が交流電源の正の半サイ
クル期間導通し、以つてヒータ線２ｂの両端に第
４図ｈで示すように交流電圧Vhが印加され、ヒ
ータ線２ｂが発熱するようになり、また、期間
T2においては、サイリスタ６が遮断される。

一方、コンデンサ１４の接続端子部分が断線す
ると、検出電圧Viは高くなり直流検出電圧Vdは
低くなるが、抵抗１３のインピーダンス及びコン
デンサ１４の容量リアクタンスが略等しく設定さ
れているから、抵抗１２の断線や過熱感知線２ｄ
がヒータ線２ｂに短絡した場合に比べて電圧上昇
が低く、従つて直流検出電圧Vdが第１の基準電
圧−Vr1よりも低くなることはなく（第４図ｃ参
照）、オペアンプ４４のオン・オフは正常時と同
様に行われる。ところが、この場合には、前述し
たようにオペアンプ６５の出力端子の電圧Vpが
交流電源V_ACの零電圧近傍で「Ｌ」レベルになる
期間T3においては、オペアンプ４４がオフとな
つてもサンプリング結果信号V2は「Ｌ」レベル
のままとなり、オペアンプ４９の出力電圧Vo1が
電圧Vccと等しい一定電圧波形となり、従つて、
サイリスタ６は点弧されず遮断される。

このように上記構成によれば、サージ吸収回路
１５のコンデンサ１４の接続端子部分が断線した
時には、位相検出回路６４の作用によつて電気毛
布本体１の温度と無関係に温度検出回路５２の検
出動作を無効化すると共に、ヒータ２ｂへの通電
を断つことができるので、外来サージに対する機
能が停止した状態のまま動作されることがなくな
り、非常に安全性に優れたものとなる。また、位
相検出回路６４は同時に交流電源V_ACの正負を判
別するから、サイリスタ６に順方向電圧が印加さ
れる時のみ該サイリスタ６にゲートパルス信号を
与えることができる。

［考案の効果］ 本考案は以上の説明から明らかなように、温度
センサーの検出電圧を入力とするサージ吸収回路
の出力電圧を直流化して基準電圧と比較する温度
検出回路を設け、この温度検出回路の出力により
スイツチング素子を制御する制御回路を設けたも
のにおいて、交流電源の電圧と前記サージ吸収回
路の出力電圧との位相差を検出しその位相差が所
定値以下の時のみ前記温度検出回路の検出動作を
無効化して前記温度制御回路による制御動作を停
止させる位相検出回路を設け、コンデンサの接続
端子部分の断線時に温度検出回路の検出動作を無
効化するようにしたものであるから、温度センサ
ーに加わる外来サージによつて温度検出回路が破
損されることを防止するためのサージ吸収回路の
コンデンサの容量を小さくして電源周波数が変化
した時の制御温度の差を極力小さくできるように
した場合でもコンデンサの接続端子部分の断線を
確実に検知してヒータ等の負荷への通電を断つこ
とができ、安全性を向上できる温度制御装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであり、第
１図は電気的構成図、第２図は加熱感知発熱体の
内部構成図、第３図は感熱体の第２図相当図、第
４図は各部の電圧また電流波形を示す作用説明図
である。 図面中、１は電気毛布本体、２は加熱感知発熱
体、２ｂはヒータ線（負荷）、３は感熱体（温度
センサー）、６はサイリスタ（スイツチング素
子）、１４はコンデンサ、１５はサージ吸収回路、
１６は直流電源回路、２３は同期回路、３２は直
流化回路、５２は温度検出回路、５３は制御回
路、６４は位相検出回路である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流電源にヒータ等の負荷とスイツチング素子
   とを直列接続し、該スイツチング素子の開閉によ
   り負荷を通断電制御するようにしたものにおい
   て、２個の検知電極間に感熱抵抗体を介在させ前
   記交流電源に接続された温度センサーと、この温
   度センサーの検出電圧を入力とし交流電源からの
   サージ入力をバイパスさせるコンデンサを備えた
   サージ吸収回路と、このサージ吸収回路の出力電
   圧を直流化して基準電圧と比較する温度検出回路
   と、この温度検出回路の出力により前記スイツチ
   ング素子を制御する制御回路と、前記交流電源の
   電圧と前記サージ吸収回路の出力電圧との位相差
   を検出しその位相差が所定値以下のときには前記
   温度検出回路の検出動作を無効化して前記制御回
   路による制御動作を停止させる位相検出回路とを
   具備してなる温度制御装置。