JPH0423394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加熱器の周囲の温度変化等による発
熱体の熱放出に変化があつた場合に、発熱体の平
均温度の変化を低減するように、自動的に設定温
度を修正することができると共に、加熱器の初期
通電時における発熱体の平均温度の立ち上がり特
性を改善することができる加熱器の温度制御装置
に関する。

一般に、電気毛布等の加熱器は感熱層を有する
感熱発熱線又は、発熱専用の発熱線と感熱線の２
本を一緒に本体に内蔵しており、例えば前記電気
毛布では毛布生地内に一定間隔に設けた袋状のワ
イヤー通り路に通線して発熱体を形成している。

このため前者の場合は、感熱発熱線自体の温
度、後者の場合は発熱線近傍の温度を制御する事
になり、人体が感じる電気毛布等の平均温度を制
御する事ができなかつたので、初期通電時の電気
毛布等の平均温度が希望温度に達する前に感熱発
熱線又は感熱線温度が設定温度に達してしまい、
平均温度が安定するのに時間を要した。また寒冷
地等では朝方の室温の低下で電気毛布等の平均温
度が低下し、ダイヤル等で設定温度の修正が必要
であつたり、使用途中電気毛布等より一担離れて
再度使用したとき、冷えた人体に対し反応が鈍
く、寒かつたりした。

以上のような不具合は、いずれも感熱層がある
程度反応して発熱線への通電率を高くし通電量を
増加しているが、電気毛布の平均温度を充分に希
望温度まで上昇させるに至つてない事から発生し
ている。

また、特開昭54−75635号公報、特公昭50−
33472号公報、特開昭50−44072号公報等には、初
期通電時における加熱器の立ち上がり特性を向上
させるために、通常の加熱回路に立ち上げ用の急
速加熱回路を付加したものが提案されている。

しかしながら、これらの加熱器の場合は、初期
通電時の立ち上げが終了した時点で、この急速加
熱回路から通常の加熱回路に通電状態を移行させ
るものであり、この時点からの通常の加熱回路に
設定されていた出力で加熱を継続するように構成
されているので、この加熱器の使用中に加熱器周
辺に温度変化が生じると、その影響を受けて加熱
器自体の温度もそれに伴つて変化してしまうとい
う問題があつた。

本発明の目的は、加熱器の周辺温度の変化に伴
つて加熱器自体の温度が変化した場合に、これを
検出して、この温度変化の影響を受けないよう
に、この加熱器に予め設定してある温度を自動的
に修正することによつて、加熱器自体の平均温度
をほぼ一定に保持すると共に、加熱器の初期通電
時には、加熱器自体の平均温度を迅速に上昇させ
ることができる優れた加熱器の温度制御装置を提
供することである。

前記目的を達成するための本発明に係る加熱器
の温度制御装置は、発熱体の温度を設定する温度
設定回路から出力され、それぞれの設定温度に対
応する基準電圧信号と、温度信号検出回路により
検出される温度信号とによつて動作する通電制御
素子で発熱体の温度を制御する加熱器において、
発熱体の実際の温度に対応する信号電圧を検出す
る通電率検出取出回路を通電制御素子に並列に設
けると共に、温度設定回路には、前記信号電圧が
基準電圧からの所定の値以上にズレると、通電率
検出信号取出回路から通電制御素子に、実際の温
度を設定温度に近づけるように設定温度の値を当
初の値から修正した修正電圧信号をフイードバツ
クする基準電圧補正回路を設けた構成である。

以下、本発明を図に示す実施例によつて詳細に
説明する。

第１図は電気毛布に実施した本発明の加熱器の
温度制御装置の回路構成を示す。この図において
１は発熱導体、２はナイロン等の熱溶融性感温
体、３は熱溶融感温体２が過昇して溶融した場合
に発熱導体１と短絡する短絡導体、４はその短絡
電流により発熱する抵抗、５は発熱抵抗４の熱を
受けて溶断し電源を遮断する温度ヒユーズであ
り、これらは過昇防止回路を構成している。

６は抵抗、７は感熱線の一次電極、８は温度が
上昇するとインピーダンスが下がる負の温度−イ
ンピーダンス特性を有する感熱層、９は感熱線の
二次電極で、１０は感熱層への直流分を遮断する
結合コンデンサ、１１は抵抗であり、以上は電源
電圧を抵抗６と感熱層８とで分圧し、更に結合コ
ンデンサ１０と抵抗１１で分圧し、抵抗１１の両
端に現われる交流の温度信号として取り出してい
る温度信号検出回路である。

１２はダイオードで交流の温度信号を整流し、
１３はコンデンサで整流した温度信号を平滑する
ので、コンデンサ１３の両端には前記温度信号が
直流温度信号として現われる。

１４は抵抗、１５は整流用ダイオード、１６は
平滑コンデンサで電源に接続し、直流電源を構成
している。

１７，１８，１９はそれぞれ基準電圧回路を構
成する抵抗で直流電源に接続され、抵抗１７と抵
抗１８との接続点は温度信号と比較する基準電圧
を発生している。

２０，２１も基準電圧回路を構成する抵抗で前
記直流電源に接続され、抵抗２０と抵抗２１との
接続点は後述する通電率検出信号と比較する基準
電圧を発生している。

２２は発熱導体１と直列に接続されたリレー、
サイリスタ、トライアツク等の通電制御素子であ
る。

２３はダイオード、２４は抵抗、２５はコンデ
ンサで、その直列回路が通電制御素子２２と並列
に接続されていて、２６は抵抗でコンデンサ２５
に並列に接続され通電制御素子２２がOFFのと
き、発熱導体１、ダイオード２３、抵抗２４を通
じてコンデンサ２５が充電され、通電制御素子２
２がONのとき抵抗２６でコンデンサ２５を放電
し、その充放電はコンデンサ２５の容量と抵抗２
４の値と抵抗２６の値で決定される時定数によつ
て平均化された電圧が、コンデンサ２５と抵抗２
４との接続点に通電率に応じた電圧変化として現
われる。以上は通電率検出信号取出回路を構成し
ている。

一方、２７は前記基準電圧回路と共に温度設定
回路を構成する第一の電位比較器で、入力端子に
は前述のコンデンサ１３の両端に現われる温度信
号と抵抗１７と抵抗１８の接続点の基準電圧を接
続し、基準電圧より温度信号電圧が高い時出力し
て通電制御素子２２をONし、温度上昇により感
熱層８のインピーダンスが低下し、基準電圧より
温度信号が低下したとき通電素子２２をOFFに
する。

２８は前記基準電圧回路と共に温度設定回路の
基準電圧補正回路を構成する第二の電位比較器
で、入力端子には前述の通電率検出信号取出回路
のコンデンサ２５と抵抗２４の接続点に現われる
通電率検出信号と、抵抗２０と抵抗２１の接続点
の基準電圧を接続し、基準電圧より通電率検出信
号が低い場合、抵抗１８と抵抗１９の接続点の電
位を下げ、それにより第一の電位比較器２７の基
準電圧を下げるように、この第一の電位比較器２
７に修正電圧信号をフイードバツクして、設定温
度の値を当初の値より高く修正する。

以上のように構成した加熱器の温度制御装置を
用いて、本発明では次のような方法で加熱器の温
度制御を行なう。すなわち、通電初期状態および
周囲温度低下状態にて加熱器の発熱体への通電率
が高くなつた時、通電率検出信号取出回路からの
出力信号が小さくなるようにし、これを入力する
補正回路に設定する基準電圧を、前記出力信号電
圧より大きくしておく。そして、前記通電率の高
い状態では補正回路からの出力電圧も低くなるよ
うにして、この状態で補正回路が接続する温度設
定回路の基準電圧設定回路の基準電圧を下げる。
これにより通電率が高い状態で温度信号電圧が低
下しても、基準電圧が低下しているために通電率
が高い状態で保持され、加熱器の設定温度が高く
なるのである。

逆に通電率が低くなつた場合は、高くなつた通
電率検出信号取出回路からの出力電圧により補正
回路からの出力電圧を高くし、今度は温度設定回
路の基準電圧を上げて加熱器の設定温度を低くす
るのである。

第２図は本発明の加熱器の温度制御装置を電気
毛布に実施した場合の各部変化及び通電率変化を
表わしたグラフであり、装置としては第１図のも
のを使用している。そして、電気毛布の上下には
５cm厚の綿布団を使用している。以下この第２図
に従つて本発明を具体的に説明する。

２９は発熱線１への通電率を示すグラフ、３０
は感熱線温度を示すグラフ、３１は65mm×65mm×
0.5tの銅板を電気毛布中心部に置き、その銅板温
度を測定して電気毛布平均温度としたグラフ、３
０′，３１′は同様に測定した従来の電気毛布のそ
れぞれ感熱線温度と電気毛布平均温度を示したグ
ラフである。

通電初期においては、100％の通電率で温度上
昇していて通電制御素子２２の両端電圧が現われ
ず、第二の電位比較器２８は第一の電位比較器２
７の基準電圧を下げ感熱線温度T₂に設定してい
る。

やがて感熱線温度が温度T₂に達し通電制御素
子２２がON−OFFを開始すると、OFF時間中に
コンデンサ２５は充電されON時間中に放電する
動作を始める。最初は通電制御素子２２のON時
間が長く、OFF時間が短かいので通電率が基準
の通電率がＡ（Ａは０から100までの実数）（％）
より高く、通電率検出信号電圧が低いが、経過時
間が時間t₂に達すると、ON時間が短かく、OFF
時間が長くなり、通電率がＡ（％）以下になり、
それに伴ない通電率検出信号も高くなつて第二の
電位比較器２８の出力も高くなり第一の電位比較
器２７の基準電圧を高くし設定温度を下げ感熱線
の温度T₁に設定する。

ここで比較のために鎖線で示したグラフ３１′
は、従来の電気毛布の平均温度の立上り特性で安
定するまでに時間t₀から時間t₂までの時間を要し
ている。

さらに時間が経過し室温３２が低下して来た場
合、それに従つて通電率も徐々に増加し室温３２
が温度T₃まで低下して通電率がＡ（％）を超える
時間t₃に達すると、再び前述と同様に通電率検出
信号電圧が低下し、第二の電位比較器２８が第一
の電位比較器２７の基準電圧を下げるようにフイ
ードバツク制御し、感熱線の設定温度を自動的に
温度T₂に上昇させる。

ここで、鎖線で表した設定温度の自動修正機能
と、初期通電時の急速加熱機能を有していない電
気毛布の平均温度３１′は、時間t₀から時間t₂ま
での間と、時間t₃以降において、所望の温度より
低下したままであり、また、特開昭54−75635号
公報、特公昭50−33472号公報、特開昭50−44072
号公報等に提案されている、初期通電時の急速加
熱機能のみ有している電気毛布の平均温度は、時
間t₀から時間t₃までの間に限つて実線３１で示す
特性を得ることができるが、時間t₃以降は設定温
度の自動修正機能を有していないために、室温の
低下の影響を受けて鎖線３１′で示す特性となり、
所望の温度より低下したままとなるので、この電
気毛布の使用者は寒く感じてしまう。

これに対して、本実施例の電気毛布は初期通電
時の急速加熱機能のみならず、設定温度の自動修
正機能も有しており、電気毛布の周囲の温度が変
化し、それに伴つて電気毛布自体の温度が低下し
た場合に、これを検出して初期の設定温度の値か
らΔTだけ高い値に修正するようにフイードバツ
ク制御できるので、時間t₃以降も電気毛布の体感
温度はほぼ一定に保たれ、使用者は快適な温度を
得ることができる。

更に時間が経過して時間t₄に達し、室温が温度
T₃以上に上昇すると、通電率も低下してＡ（％）
以下となり感熱線の設定温度が温度T₁に復帰す
る。

以上本発明の加熱器の温度制御装置を一実施例
で説明したが、通電率検出信号取出回路は発熱導
体１に並列に接続して設定温度補正手段を動作さ
せても同様の結果を得る事ができる。

また、通電率検出電圧に対し、第二の電位比較
器２８の出力をデジタル出力で行なつたが、通電
率検出信号電圧に対し第二の電位比較器２８の出
力をアナログ出力で、第一の電位比較器２７の基
準電圧を変化させて連続的に温度補正しても良
い。

また、電気毛布以外の加熱器の温度制御装置に
おいても、温度センサーを発熱体の希望温度にし
ようとする部分に取付不可能な場合や、その部分
に取付可能であつても発熱源からの熱伝導が悪
く、温度デイフアレシヤルが大きくなつてしまう
場合等に本発明を実施すると、発熱体の温度立上
り速度の改善及び周囲温度変化等で熱放出変化が
あつた場合の温度補正が可能であり、非常に有効
な手段であり利用価値が大きいものである。

さらに、加熱器の温度信号検出回路としては、
同心円状の一対の電極間に介在させた高分子感温
層を有する可撓感熱発熱線を用いたものでも良
く、過昇防止回路として同心円状の一対の電極間
に介在させたナイロン等の熱溶融性、高分子感温
層を有した可撓発熱線を用いても良いものであ
る。

本発明の加熱器の温度制御装置は、発熱体の温
度を設定する温度設定回路から出力され、それぞ
れの設定温度に対応する基準電圧信号と、温度信
号検出回路により検出される温度信号とによつて
動作する通電制御素子で発熱体の温度を制御する
加熱器において、発熱体の実際の温度に対応する
信号電圧を検出する通電率検出信号取出回路を通
電制御素子に並列に設けると共に、温度設定回路
には、前記信号電圧が基準電圧から所定の値以上
にズレると、通電率検出信号取出回路から通電制
御素子に、実際の温度を設定温度に近づけるよう
に設定温度の値を当初の値から修正した修正電圧
信号をフイードバツクする基準電圧補正回路を設
けたので、以下の効果を奏することができる。

加熱器の周囲の温度が変化し、それに伴つて加
熱器自体の温度が変化した場合に、これを検出し
て、この温度変化の影響を受けないように、この
加熱器に予め設定してある初期の設定温度を自動
的に修正するようにフイードバツク制御できるの
で、加熱器周辺の温度変化に左右されることな
く、常時この加熱器自体の平均温度をほぼ一定に
保持することができる。

また、本発明の加熱器の初期通電時には、この
加熱器自体の平均温度を急速に上昇させることが
できるので、使用者は所望の設定温度を迅速に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱器の温度制御装置の一実
施例の回路構成図、第２図は本発明の加熱器の温
度制御装置の動作を説明するために通電率および
各部温度の変化を時間と共に示したグラフであ
る。 １……発熱導体、２……感温体、３……短絡導
体、４……発熱抵抗、５……温度ヒユーズ、７…
…感熱線一次電極、８……感熱層、９……感熱線
二次電極、２２……通電制御素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発熱体の温度を設定する温度設定回路から出
   力され、それぞれの設定温度に対応する基準電圧
   信号と、温度信号検出回路により検出される温度
   信号とによつて動作する通電制御素子で発熱体の
   温度を制御する加熱器において、発熱体の実際の
   温度に対応する信号電圧を検出する通電率検出信
   号取出回路を通電制御素子に並列に設けると共
   に、温度設定回路には、前記信号電圧が基準電圧
   から所定の値以上にズレると、通電率検出信号取
   出回路から通電制御素子に、実際の温度を設定温
   度に近づけるように設定温度の値を当初の値から
   修正した修正電圧信号をフイードバツクする基準
   電圧補正回路を設けたことを特徴とする加熱器の
   温度制御装置。 ２ 通電率検出信号取出回路が、ダイオードと抵
   抗とコンデンサとを直列に接続し、且つ前記コン
   デンサに抵抗を並列に接続してなる回路であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱
   器の温度制御装置。