JPH04104320U - 温度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は温度制御回路に関し、測定精度の高
い温度制御回路を提供することを目的とする。 【構成】 信号を受けて回路動作を抑止する抑止入力端
を持つ制御部を備える温度制御回路であって、温度制御
回路はセンサ部に直列に接続される抵抗部を含む温度感
応回路部を有し、抵抗部とセンサ部の共通接点には、温
度制御回路がオンしたときに温度制御回路の動作制御点
を確立するため制御部に供給される信号が現れるものに
おいて、センサ部に直列に接続され主電流路を形成する
２つの電極を有しかつセンサ部を経て流れる電流が存在
する限り導通する半導体スイッチと、半導体スイッチの
２つの電極の間に接続され、かつ制御部の抑止入力端に
接続され半導体スイッチが非導通のときに温度制御回路
の動作を抑止するように作用する抑止入力端に信号を提
供する誘導性素子を有するように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は温度制御回路に関し、特に、該温度制御回路内の温度応答回路部にお ける「開放回路」を検出する温度制御回路構成に関し、この検出では該温度制御 回路の動作を終了させる制御信号を用いる。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

従来技術として、米国特許第4,816,642 号（発明者、リチャード、エル、デニ ソン）にはトライアック加熱制御集積回路（ＩＣ）を有する温度制御回路を開示 しており、このＩＣはモトローラ社の製品モデルＣＡ３０５９及びＣＡ３０７９ として市場で入手することができる。このＣＡ３０５９及びＣＡ３０７９はゼロ 電圧切換に言及しており、ＣＡ３０５９が保護回路及び抑止入力端を有する点を 除いてはこのゼロ電圧切換と同じである。ＣＡ３０５９及びＣＡ３０７９の文献 には「外部抑止機能」をもたらす抑止入力端に言及している。この文献には「サ イリスタで駆動する電流を除去する」ために効果的であるとして少なくとも１０ マイクロアンペアで１．２ボルトの入力を示唆している。前記の米国特許第4,81 6,642 号に開示のように、ＣＡ３０５９の保護回路は多重の温度制御への適用を 排除するようないくつかの設計的な強制を伴っている。

【０００３】 実際に開放回路は温度応答回路部内で生じるが温度応答回路部により制御され る温度制御回路の動作の終了が必要となる。このような動作終了による保護が無 いと、このような開放回路を備える回路の動作は温度の損傷を来すか又は人的な 安全障害を来す。前記の米国特許第4,816,642 号に開示されている温度制御回路 がホットメルト接着剤アプリケータに使用されるならば、回路の温度感応素子が 「開放」しているときに高い制御不能な高温が発生する。通常、このようなアピ リケータの加熱素子にはその電源線に温度フューズを使用するが、この温度フュ ーズはアピリケータの加熱ブロックの温度が約３７１°Ｃに達すると回路を開放 する。

【０００４】 このような保護方法は操作員を保護するがアピリケータを保護しない。接着剤 カートリッジを使用するホットメルト接着剤アピリケータにおいては、温度制御 回路の温度フューズで与えられる方法よりもさらに保護が必要となる。温度フュ ーズが開放する前に発生する制御不能な温度レベルは、温度応答回路部にて「開 放」が発生したときに人的な安全障害を作るような破裂を接着剤カートリッジに 生じる。アピリケータが単一の制御温度レベルで動作するように設計されている 場合には、ＣＡ３０５９ゼロ電圧切換装置は、この装置の保護回路が単一の制御 温度で使用される温度センサが開放又は短絡したときに保護する様に設計されて いるので所定の保護を行うことができる。しかしながら、前述のように、モトロ ーラ社のＣＡ３０５９ゼロ電圧切換は多重の温度へ適用するときには使用するこ とができない。

【０００５】 さらにモトローラ社の文献によれば、温度制御回路の動作を抑止する抑止機能 を活性化する外部信号の特性を示唆しているが、如何にしてそのような信号が得 られ、実際には開放している温度センサで装置の抑止入力に与えるかを示唆して いない。さらに、モトローラ社のＣＡ３０５９は保護回路を有しているので、回 路保護のための抑止入力端はあまり期待されていない。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】

本考案は、回路の動作を抑止する信号を受ける抑止入力端を持つ制御部を備え る温度制御回路であって、該温度制御回路はセンサ部に直列に接続された抵抗部 を備える温度感応回路を有し、抵抗部とセンサ部の共通接点には制御回路がオン したときに制御回路の動作制御点を確立する制御部に供給される信号が現れるよ うになっており、該温度制御回路は、該センサ部に直列に接続される半導体スイ ッチであって主電流路を形成する２つの電極を有し、かつ該センサ部を経て流れ る電流が存在する限り導通する半導体スイッチと、該半導体スイッチの２つの電 極の間に接続され、かつ該制御部の抑止入力端に接続され、該半導体スイッチが 非導通であるときに該温度制御回路の動作を抑止するように作用する抑止入力端 に信号を提供する誘導性素子を備えることを特徴とする。

【０００７】

【実施例】

図１に、本考案の温度制御回路の一実施例回路を示す。本考案の温度制御回路 は、操作員により選択することができる各種の抵抗値を備えた温度応答回路部２ ０により種々の温度制御が可能である。温度応答回路部２０はさらに感応素子２ ２を有するセンサ部を備え、感応素子２２は、操作員により選択される温度応答 回路２０内の抵抗と直列に接続され、かつ負の温度係数を有する抵抗により構成 される。感応素子２２は制御されるべき温度を検知するためのものである。

【０００８】 本温度応答回路２０に導電体２４及び２６を経てＡＣ電源が投入されると、感 応素子２２を経て選択された抵抗２０の共通接点２８に電圧が現れる。この電圧 は導電体３０を経てブロックで示す制御部３２の接続点１３に供給される。後述 するように制御部３２はゼロ電圧切換の機能を有する。 図２は図１の制御部３２に使用されるゼロ電圧切換回路のブロック図である。 この回路はモトローラ社のモデルＣＡ３０５９により入手可能な回路である。こ の回路の番号１、２、４、５、７−１１で示す接続点はＣＡ３０５９ゼロ電圧切 換切換を記載した文献の参照番号と対応する。図２のゼロ電圧切換切換は、図示 のように、リミッタ３６及び電源部３７をＡＣ電源に対して設け、ＡＣ電源はリ ミッタ３６の接続点５に供給される。電源部３７の出力は約６．５ＶのＤＣ電圧 であり接続点２に現れる。図２の回路はさらに、ゼロクロス検出部３８と、差動 増幅部３９と、ＡＮＤ回路４０と、トライアック・ドライバ４１と、２つの抵抗 ４２及び４３を有する。

【０００９】 ゼロクロス検出部３８は、リミッタ３６と電源部３７の共通接点と、ＡＮＤ回 路４０の第１の入力の間に接続され、ＡＣ電源がゼロを横切ったときの信号を提 供する。差動増幅部３９の出力はＡＮＤ回路４０の第２の入力に接続され、差動 増幅部の正側の入力端１３が負側の入力端に対して正のときは常に、ＡＮＤ回路 ４０に対して信号を供給する。差動増幅部３９の負の入力には接続点９を経て正 の電圧が供給される。接続点９は、接続点１０及び１１に接続される。好適な例 として抵抗４２は１０ＫΩ、抵抗４３は９．６ＫΩであり、これらは直列に接続 され、抵抗４２は電源部３７の出力端である接続点２に接続され、抵抗４３は接 地５０に接続され、これらの抵抗により出力端２の電圧を分圧している。

【００１０】 抵抗４３の両端の正の電圧は接続点１１，１０，９を経て差動増幅部３９の負 の入力端に供給される。ＡＮＤ回路４０の第３の入力はトランジスタ３４のコレ クタ及びベースを経て接続点１に接続される。接続点１はゼロ電圧切換回路３２ の入力端となる。トランジスタ３４のエミッタはダイオード２１を経て接地５０ に接続される。トランジスタ３４のベース電極は接続点１に接続される。モトロ ーラ社の文献では接続点１の信号は１は少なくとも１０マイクロアンペアで１． ２ボルトであり、この電圧では遮断されるべき接続点４において如何なる電流駆 動も生じる。しかし、この文献にはゼロ電圧切換回路３２を使用する如何なる回 路の接続で得られるか開示していない。

【００１１】 図１において、トライアック・ドライバ４１の出力であり、かつゼロ電圧切換 回路３２の出力でもある接続点４からの信号は後段の電子スイッチ（半導体スイ ッチ）の動作を制御するために使用される。図１の回路に示すように、トライア ック（双方向トライオード・サイリスタ）５３を半導体スイッチとして使用する 。

【００１２】 ゼロ電圧切換回路３２の出力である接続点４はトライアック５３のゲート電極 に接続される。トライアック５３の一方の側は抵抗性加熱素子５４を経てＡＣ電 源に接続される。トライアック５３の他方の側は導電体２６を経て接地５０に接 続される。従って、ＡＣ電源に接続されているときに、電流路は抵抗性加熱素子 ５４及びトライアック５３で形成され、抵抗性加熱素子５４はトライアック・ド ライバ４１からのゲートパルスでオンするトライアック５３によりＡＣ電圧の各 半サイクルで活性化され、トライアックがトライアック駆動部４１の出力４から ゲートパルスを受け、ＡＣ電圧の各ゼロクロスにて回路３２の差動増幅部３９が ＡＮＤゲート４０に出力信号を提供する。

【００１３】 さらに、付加回路として、温度制御のためにモトローラ社から入手し得るゼロ 電圧切換回路３２の使用が可能であり、米国特許第4,816,642 号に記載の温度制 御点の数を操作員により選択させるためのものである。このような付加回路には 直列に接続された抵抗４４及び４５を設け、抵抗４４を接続点２に接続し、抵抗 ４５を導電体２６に接続する。抵抗４４及び４５の共通接続点はダイオード４６ を経てゼロ電圧切換回路３２の接続点１３に接続される。そして、接続点２と接 地５０の間には容量４７が接続され、この容量はゼロ電圧切換回路３２の電源部 ３７の出力フィルタ容量として機能する。電流制限抵抗４８はＡＣ電源に接続さ れる導電体２４とゼロ電圧切換回路３２の接続点５の間に接続される。

【００１４】 仮に温度応答回路部の選択された抵抗２０が、抵抗４９及びトランジスタ５５ のエミッタ─ベースを経ないで直接的に接続点２に接続され、さらに感応素子２ ２が抵抗５１及びトランジスタ５２のベース─エミッタを経ないで導電体２６に 直接的に接続されると、このような回路はモトローラ社のゼロ電圧切換回路（モ デルＣＡ３０５９及びＣＡ３０７９）に示す機能ブロック図に沿って動作するこ とになる。負の温度係数を有する感応素子２２の抵抗は選択抵抗２０よりも大き く、抵抗２２の電圧は導電体３０を経てゼロ電圧切換回路３２の端子１３、即ち 、差動増幅部３９の正の入力端１３に現れる。この電圧は差動増幅部３９の負の 入力端９に供給される正の電圧よりも大きい値となる。

【００１５】 大きい値をとるときに差動増幅部３９はＡＮＤ回路４０に対して信号を送出す る。ゼロクロス検出部３８はＡＣ電源の各半サイクル毎にパルスを発生し、この 出力はＡＮＤ回路４０を経てトライアック・ドライバ４１に送られ、トライアッ ク・ドライバ４１の出力によりトライアック５３がオンする。 従って、トライアック５３はＡＣ電圧の各半サイクル毎にオンするが、抵抗性 加熱素子５４を流れる電流で発生する熱が感応素子２２により検知される温度と なり、感応素子２２の抵抗を所定の一点に合わせ、この点は感応素子２２の両端 の電圧が差動増幅部３９の負の入力端９に提供される電圧よりも正側に大きくな らないような点である。従って、ＡＮＤ回路４０への差動増幅部３９の出力は、 トライアック５３がＡＣ電圧の各半サイクルに対して残るように行われる。加熱 素子を流れる電流はトライアックがオフのとき停止するので、感応素子２２によ り検知された温度は降下し、感応素子２２の抵抗は差動増幅部３９の入力１３に 信号を生ずるように増大し、結果的にトライアックが各半サイクルで開始点でオ ンする出力を提供するのに十分に増大し、この半サイクルで加熱素子は感応素子 ２２で検知される温度まで上昇する。

【００１６】 ２つのトランジスタ４４、４５及びダイオード４６は、モトローラ社の文献に 示すゼロ電圧切換回路ＣＡ３０５９及びＣＡ３０７９には開示されていないが、 操作員がより低い温度設定に対して回路２０の抵抗を選択し得るようにするため に設けられる。この設定は制御がより高い温度制御点を維持するように動作する ときに行われる。これらの抵抗４４、４５及びダイオード４６が無いときは、動 作上、差動増幅部３９の入力端１３は負の入力端９に対して充分に負になり、差 動増幅部３９の出力信号はトライアック５３をオンオンすることになる。このよ うな抵抗及びダイオードの使用方法は米国特許第4,816,642 号に詳細に開示され ている。導体２６とゼロ電圧切換回路３２の接続点１３の間の容量６０はフィル タの機能を有する。

【００１７】 上述の回路は例えばホットメルト接着剤アプリケータの動作温度の制御に使用 されている。例えば感応素子２２が開放状態にあるときに生じる制御できない高 温による損傷からアプリケータを保護するために温度ヒューズが使用され、この 温度ヒューズはアプリケータの加熱ブロックが約３７１°Ｃのときに開放するよ うに加熱素子５４に直列に設けられる。一方、このような方法をアプリケータの 保護に用いる場合に、アプリケータがホットメルト接着剤を使用する時は操作員 の保護にはなっていない。このホットメルト接着剤はこのような高温ではカート リッジが破裂するのでこれを使用することができない。

【００１８】 以下に本考案を詳細に説明する。本考案は上述の問題点を解決するもので、ゼ ロ電圧切換回路３２の接続点１への信号の供給方法を提供するものであり、感応 素子２２を経て電流が流れないときに加熱素子５４を経て流れる電流が終了する ようにゼロ電圧切換回路３２の抑止接続点１に信号を供給するものである。解決 手段として、前述のトランジスタ５２の使用があり、このトランジスタ５２のエ ミッタ電極は導電体２６に接続され、そのベース電極は抵抗５１を経て感応素子 ２２に接続される。トランジスタ５２のコレクタ電極は抵抗５６を経てピンコネ クタ２に接続される。このピンコネクタ２にはゼロ電圧切換３２のＤＣ電源が接 続される。

【００１９】 「開放」回路の問題解決にはトランジスタ５７を含み、抵抗５７の一端はトラ ンジスタ５２のコレクタ電極に接続され、他端は導電体２６に接続される。抵抗 ５６と５７の共通接続点５８はトランジスタ５２のコレクタに接続され、さらに ゼロ電圧切換３２の抑止ピンコネクタ１に接続される。抵抗５６及び５７は電圧 を抵抗分割するためのもので、接点５８からは抑止ピンコネクタ１を経てゼロ電 圧切換３２に信号を提供する。これは、トランジスタ５２がトライアック５３の 導通、従って加熱素子５４を流れる電流を終了させるために導通していないとき である。勿論、トランジスタ５２は感応素子２２やこれに直列に接続された素子 の「開放」時には導通しない。

【００２０】 トランジスタ５２が導通している限り、接続点５８の電圧信号はコレクタとエ ミッタ間の電圧降下に制限され、この電圧降下はゼロ電圧切換３２の抑止ピンコ ネクタ１を経てトライアック５３の動作を抑止するのに十分なほど大きくはない 。トランジスタ５２のベースに接続された抵抗５１は感応素子２２がある理由で 短絡されるときに必要となる。抵抗５１が無くて感応素子２２が短絡していると 結果的にゼロ電圧切換回路３２のピン１３の電圧となり、この電圧はトライアッ ク５３を導通させる接続ピン９の電圧について十分に低くなる。抵抗５１を加え るこにより、抵抗４４及び４５によりピン１３に現れる電圧は、短絡した感応素 子３２があるときに、接続ピン９における電圧より十分に低くないレベルに上昇 し、トライアック５３を導通させるためにの電圧でトライアック５３をゼロ電圧 切換３２によりオンさせるのに十分に高くない電圧である。

【００２１】 抵抗５１及びトランジスタ５２のベース−エミッタ接続は温度応答回路部の操 作員により選択された抵抗で補正されるオフセットを来す。これはトランジスタ ５５のベース−エミッタを接続することにより補正され、このトランジスタ５５ はトランジスタ５２と同じ形式であり、抵抗４９は抵抗５１と同じ値であり、こ れらはゼロ電圧切換３２に電圧を供給する接続ピン２と選択される抵抗２０に直 列に接続される。トランジスタ５２と抵抗５１の使用により作られるオフセット 問題に対してのこの解決法は、同じ制御回路の選択された抵抗２０の使用を許容 し、同じ温度選択点を要求しそしてゼロ電圧切換３２の抑止接続点１を使用して いない。付加抵抗５１を導入するよりはむしろ、所望の最も高温制御点に対する 選択された抵抗部分に使用された抵抗は、この制御点に抵抗５１の抵抗値を加え た値に等しい抵抗値により置き換えることができる。

【００２２】 回路への抵抗５２の導入は種々のトランジェント及びノイズ信号に回路を感応 させ、これらのトランジェントとノイズは異なる温度設定が選択されるように選 ばれる。この問題は容量５９の使用により解決でき、この容量５９は抵抗５１及 びトランジスタ５２のベース−エミッタの間に接続され、この容量と抵抗により この雑音をろ波する。本考案の温度応答回路部における抵抗と温度の関係の一例 として、２．５５ＫΩ→２４１°Ｃ、 ３．６８ＫΩ→２１６°Ｃ、 ４．９２ ＫΩ→１９９°Ｃ、 ７．１９ＫΩ→１７９°Ｃ、 １７．５５ＫΩ→１４３° Ｃ、 ２８．０５ＫΩ→１２７°Ｃ、 ７９．３５ＫΩ→９３°Ｃ、 で与えら れる。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば精度の高い温度制御回路を達成すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例回路図である。

【図２】図２は図１の制御部の詳細ブロック図である。

【符号の説明】

２０ 温度応答回路部 ２２ 感応素子 ３２ 制御部 ３４，５２，５５ トランジスタ ３６ リミッタ ３７ 電源部 ３８ ゼロクロス検出部 ３９ 差動増幅部 ４０ ＡＮＤゲート ４１ トライアック ４２，４３，４４，４５，５６，５７ 抵抗 ４７，５９，６０ 容量 ５３ トライアック ５４ 抵抗性加熱素子

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】信号を受けて回路動作を抑止する抑止入力
   端を持つ制御部を備える温度制御回路であって、該温度
   制御回路はセンサ部に直列に接続される抵抗部を含む温
   度感応回路部を有し、該抵抗部と該センサ部の共通接点
   には、該温度制御回路がオンしたときに該温度制御回路
   の動作制御点を確立するため該制御部に供給される信号
   が現れるものにおいて、該センサ部に直列に接続される
   半導体スイッチであって、該半導体スイッチは主電流路
   を形成する２つの電極を有し、かつ該センサ部を経て流
   れる電流が存在する限り導通し、該半導体スイッチの２
   つの電極の間に接続され、かつ該制御部の該抑止入力端
   に接続される誘導性素子であって、該誘導性素子は該半
   導体スイッチが非導通のときに該温度制御回路の動作を
   抑止するように作用する抑止入力端に信号を提供するこ
   とを特徴とする温度制御回路。
2. 【請求項２】該温度応答回路部は該抵抗部と直列に接続
   された誘導性素子を含み、該抵抗部は該半導体スイッチ
   により該センサ部と直列に接続される該誘導性素子と同
   等である請求項１に記載の温度制御回路。
3. 【請求項３】該半導体スイッチはベース電極とエミッタ
   電極とコレクタ電極を有する第１のトランジスタであ
   り、該ベース電極は該センサ部に接続され、該エミッタ
   電極及びコレクタ電極は該半導体スイッチの主電流路を
   形成する電極である請求項１に記載の温度制御回路。
4. 【請求項４】該ベース電極及びエミッタ電極は該センサ
   部と直列に接続され、該温度応答回路部は該第１のトラ
   ンジスタと同等の第２のトランジスタを含み、該第２の
   トランジスタのベース電極及びエミッタ電極は該抵抗部
   に直列に接続される請求項３に記載の温度制御回路。
5. 【請求項５】該温度制御回路はさらに、該センサ部と該
   第１のトランジスタのベース電極との間に接続された第
   １の抵抗と、該第１の抵抗と同等でかつ該抵抗部と該第
   ２のトランジスタのベース及びコレクタ電極により直列
   回路を形成するように接続された第２の抵抗を有する請
   求項４に記載の温度制御回路。