JPH0527826Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電気毛布、電気カーペツト等に用いる
採暖用温度制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の温度制御装置は、第３図に示す
ように高分子サーミスタから成るセンサ線７と発
熱線８が平行に蛇行配設された電気カーペツト９
に接続され、センサ線７の平均温度によつて制御
される。

ここでセンサ線と発熱線の構造は、実用新案出
願公告昭50−6496号公報、特許出願公告57−
18209号公報等に詳細に述べられているが、簡単
にその構成を説明する。

センサ線は中心より巻芯、一次巻線、塩化ビニ
ル系高分子サーミスタ層、二次巻線、塩化ビニル
系絶縁層、ポリエチレン被覆層の順序で構成され
ている。一方、発熱線は中心より巻芯、発熱用抵
抗巻線、ナイロン樹脂、短絡検知線、塩化ビニル
絶縁層、ポリエチレン被覆層の順序で構成されて
いる。

（考案が解決しようとする課題） このような電気カーペツトは、２畳程の大きさ
になると消費電力も750W程度と大きく、センサ
線の断線による発熱線の連続通電、局部蓄熱によ
る過熱、制御回路の故障による過熱等の故障があ
り、従来より種々の保護回路が提案されてきた
が、いずれの回路に於いても、センサ線全域に於
いて過熱を感度より検出し保護機能を作用させる
ことができず、焼損を避けられないような重大な
欠点があつた。

この理由は、一般に経済性の点から発熱線より
センサ線の方が短く、検出能力が低下している上
に、センサ線が長尺であるため、局部加熱部分が
小さければセンサ電流の増加分が温度の信号電流
に比べあまり大きくならず、センサ全体としては
あまり変化がないように検出されるためである。

本考案の目的は前述した欠点を除去し、故障や
局部蓄熱に対し経済的で安全性の高い保護機能を
有する温度制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本考案による温度
制御装置は、採暖物に配設されたセンサ線７に直
列に接続された抵抗R₃の両端からの検出電圧が
第１の電圧比較器２に入力され、第１の基準電圧
と比較されて得られる出力と、発熱線８内の短絡
検知線３と直列に接続され且つ温度ヒユーズと熱
的に結合された抵抗R₁の両端からの検出電圧が
第２の電圧比較器４に入力され、第２の基準電圧
と比較されて得られる出力、との論理積出力によ
り、電力制御スイツチ５が駆動することで制御さ
れている。

（作用） 前記のように構成された温度制御装置は、セン
サ線の温度上昇、または、センサ線内の各巻線間
の短絡による、抵抗R₃端の検出電圧Vi₁の増加に
対しては、第１の電圧比較器の出力Vo₁はＬレベ
ルとなり、ヒータ線の温度上昇、例えばセンサ線
の断線等による抵抗R₁端の検出電圧Vi₂の増加に
対しては、第２の電圧比較器の出力Vo₂はＬレベ
ルとなる。

このような場合は、第１および第２の電圧比較
器の出力は論理積がとられ、その出力Voによつ
て電力制御スイツチが通電を遮断し、前記の状態
が解除されれば該制御スイツチが通電するという
復帰性の温度制御機能が作用する。

一方、トランジスタTrの短絡や電力制御スイ
ツチの接点融着等の回路部品が故障した場合は、
復帰性の温度制御機能が制御不能状態になり、発
熱線が過熱し発熱用抵抗線と短絡検知線のナイロ
ン樹脂層が溶融し、前記抵抗線と検知線が短絡
し、大きな短絡電流が抵抗R₁に流れる。これに
よつて抵抗R₁が過熱され、その熱で温度ヒユー
ズTFが熔断されるという非復帰性の保護機能が
作用して回路全体の電力を遮断する。

以上のように、発熱線の温度上昇によりセンサ
線が高温を検知すると、通常レベルの各巻線間電
流を検知した状態では、その状態が解除されれば
採暖器としては危険ではなくなるので復帰性の温
度制御機能にしてあるが、回路部品の故障等によ
つて発熱線の各巻線間に大きな電流が流れる場合
は、制御不能となる重大な故障になつたことを示
すので、非復帰性の保護機能としてある。

このように本考案は、温度ヒユーズに熱的結合
されている抵抗を短絡検知線に直列に接続し発熱
線の各巻線間に流れる電流を抵抗の端子電圧で検
出し、その大小により復帰性の温度制御機能を作
用させるか非復帰性の保護機能を作用させるか自
動選択を、簡単な構成でありながら可能にしたも
のである。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案を更に詳しく説明
する。第３図に示す如く、２畳用カーペツトに配
設されたセンサ線７は、通常入手できる０℃で
2.5MΩ、25℃で1.5MΩ、50℃で250KΩのもので
あり、長さ35mで配設した。発熱線８は消費電力
750Wのものを85m配設した。

温度制御装置は第１図に示す如く、センサ線の
二次巻線１に抵抗R₂，R₃を直列接続し、
AC100Vを印加する。前記二次巻線１から得られ
る電圧の変化はCR₂，C₂で構成される整流・平滑
回路を経て第１の電圧比較器２に入力され、抵抗
R₄，R₅，R₆で得られる第１の基準電圧Vr₁と比
較される。

一方、発熱線８内の短絡検知線３と抵抗R₁は
直列に接続され、その接続点から得られる発熱線
内の漏洩電流はCR₃，R₇，C₃，CR₅で構成される
整流・平滑・クランプ回路を経て第２の電圧比較
器４に入力され、第２の基準電圧Vr₂と比較され
る。電圧比較器２，４の出力Vo₁，Vo₂は論理積
回路を通して出力Vo得るのが一般的であるが、
本実施例で使用した電圧比較器２，４の出力段が
オープン・コレクタ形であるため、論理積回路を
使用しなくても第１図のような接続で論理積出力
Voが得られる。出力VoはTrを介して電力制御
スイツチ５を駆動する。電力制御スイツチの接点
には発熱線８内の発熱用抵抗線６が接続され、
Vr₁で規定された温度になるよう通電が制御され
る。

又、抵抗R₁は温度ヒユーズTFと熱的に結合さ
れている。発熱線８の各巻線３，６間の漏洩電流
はナイロン樹脂の感温特性によるものであり、そ
の温度とインピーダンス特性を第２図に示す。こ
こで回路定数は次の通りである。

R₁は330Ω（1W）のソリツド抵抗、温度ヒユー
ズTFは熔断温度96℃（10A）のものを使用した。

R₂＝2MΩ、R₃＝150KΩ、R₇＝12KΩ、R₈＝
20KΩ、R₉＝20KΩ（2W）、C₁＝C₂＝C₃＝47μF
（35V）とした。CR₁〜CR₄は順電流1A、逆電圧
200Vの整流ダイオード、CR₅は逆電圧9Vのツエ
ナー・ダイオード、トランジスタTrは2SC1573
とした。抵抗R₄，R₅，R₆はVr₁＝6.25V、Vr₂＝
1.24Vとなるように各々7.5KΩ、6.8KΩ、1.5KΩ
とした。このような定数で温度制御点は50℃、発
熱線８の過熱保護温度を90℃とした。なお、電圧
比較器２，４にはデユアル・コンパレータ
μPC393（NEC製）を、電力制御スイツチ５には
電磁リレーを使用した。

このような条件で復帰性（温度制御機能）、非
復帰性（保護機能）の確認を行つたところ次のよ
うであつた。

(1) センサ線の断線 センサ線の一端を開放して測定したところ、Ａ
点電位はゼロになり、発熱線への連続通電の結
果、Ｂ点電位が基準電圧Vr₂を越え発熱線８の表
面温度が約88℃で電磁リレーが遮断された。即
ち、発熱線の各巻線間の漏洩電流の増加を感度よ
く検出し、復帰性の温度制御機能が作動した結果
である。

(2) センサ線内の各巻線間の短絡 センサ線内の各巻線の任意の箇所を短絡した結
果、Ａ点電位が基準電圧Vr₁を越え、復帰性の温
度制御機能により瞬時に電磁リレーが遮断され
た。

(3) 局部蓄熱 カーペツト表面の隅の部分に約30cm四方の座布
団を乗せ測定したところ、座布団直下の発熱線の
表面温度が約97℃、それ以外の部分の温度が平均
65℃で電磁リレーが遮断された。この場合測定の
結果、Ａ点の電圧変化よりもＢ点の電圧変化の方
が大きかつたが、抵抗R₁を加熱させる程の電流
は流れず、発熱線側の復帰性の温度制御機能が有
効に作動した。

(4) 制御回路部の故障 電圧比較器２，４の出力端子をはずし、電磁リ
レーを連続通電させたところ、発熱線表面の最高
温度が約125℃のとき、抵抗R₁の加熱により温度
ヒユーズTFが熔断し、ナイロン樹脂の熔融温度
約150℃には余裕を持ちながら、発煙・燃焼を伴
わず全回路は遮断された。これは、非復帰性の保
護機能が作動した結果である。

(5) 発熱線内の各巻線間の短絡 発熱線内の各巻線間を短絡されたところ、Ｂ点
の電圧が基準電圧Vr₂を越え瞬時に電磁リレーが
遮断された。又、前記(4)と同様な手段で制御回路
を故障させた状態で短絡状態にしたところ、約40
秒で温度ヒユーズTFが熔断された。この時の発
熱線の表面温度は約91℃であつた。これも非復帰
性の保護機能が作動した結果である。

本実施例に示す如く、一般には吸湿性が高く、
感温特性が不安定なナイロン樹脂も一度高温にし
脱湿すれば、再現性良く動作するものであり、比
較的低温域での温度制御には不適当であるが十分
な高温域では、その感温特性を過熱保護信号とし
て利用できることが可能である。

また、比較的軽微な異常に対しては、復帰性の
温度制御機能を作用させ、メインテナンスを容易
にするとともに、制御回路の故障という重大な異
常に対しては、非復帰性の保護機能を作用させ、
安全をはかるという２重安全構造とすることが可
能である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によればセンサ線
からの温度信号のみならず、十分高温に於いては
発熱線の感温特性を積極的に利用することによつ
て過熱保護機能を得ることができ、温度ヒユーズ
熔断回路との組み合わせにより、短尺なセンサ線
からの温度検出に加え発熱線自身の過熱を感度よ
く検出できるので、簡単な回路構成ではあるが、
極めて安全性の高い温度制御機能と保護機能を付
加することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の採暖用温度制御装置の一実施
例を示す回路構成図、第２図は本考案の温度イン
ピーダンス特性図、第３図は電気カーペツト本体
の要部平面図である。 １……二次巻線、２……第１の電圧比較器、３
……短絡検知線、４……第２の電圧比較器、５…
…電力制御スイツチ、６……発熱用抵抗線、７…
…センサ線、８……発熱線、９……電気カーペツ
ト、R₁〜R₉……抵抗、CR₁〜CR₄……整流ダイオ
ード、CR₅……ツエナーダイオード、C₁〜C₃……
電解コンデンサ、Vr₁，Vr₂……基準電圧、TF…
…温度ヒユーズ、Tr……トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 採暖物に配設されたセンサ線７に直列に接続さ
   れた抵抗R₃の両端からの検出電圧が第１の電圧
   比較器２に入力され、第１の基準電圧と比較され
   て得られる出力と、発熱線８内の短絡検知線３と
   直列に接続され且つ温度ヒユーズと熱的に結合さ
   れた抵抗R₁の両端からの検出電圧が第２の電圧
   比較器４に入力され、第２の基準電圧と比較され
   て得られる出力との論理積出力により、電力制御
   スイツチ５が駆動される採暖用温度制御装置。