JPH0542792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は電気カーペツト等の温度制御回路にお
ける温度過昇防止回路に関する。

（背景技術） 第５図は従来の温度制御回路を示したものであ
り、発熱量の異なる２つの電極（ヒータ）を有す
る、いわゆる発熱量切替型の電気カーペツトを対
象としたものである。

図においてH₁，H₂は発熱体２を構成する電極
であり、互いの電極は温度に対し負のインピーダ
ンス特性を有するプラスチツク・サーミスタを介
して結合されている。また、Ｓは２回路４接点の
切替スイツチであり、スイツチ・ブロツクS₁〜S₄
は連動して動作し、S₁，S₃は発熱量切替用（ヒー
タ切替用）のスイツチ・ブロツク、S₂，S₄は温度
検出電極切替用のスイツチ・ブロツクである。す
なわち、切替スイツチＳが図示の位置にある場合
には電極H₂が通電制御用のリレー接点ry₁，ry₂
の一端に接続されてヒータ電極として使用され、
電極H₁は温度検出電極として動作する。また、
逆の位置に切り替えられた場合にはヒータ電極と
温度検出電極が交替し、発熱量の切替を行うこと
ができるようになつている。

一方、温度制御は回路ブロツク３〜９により行
われ、温度情報は切替スイツチＳのスイツチブロ
ツクS₄の可動接点とリレー接点ry₂の一端との接
続経路に鎖交するように配置された零相変成器
ZCTから得るようにしている。すなわち、電極
H₁，H₂は負のインピーダンス特性を有するプラ
スチツク・サーミスタを介して結合されているた
め、ヒータ電極となつた電極から温度検出電極と
なつた電極へ向かつてヒータの全面からリーク電
流が流れ、この電流の値は発熱体２の温度上昇と
ともに増大する性質を有することから、その電流
値をもつて温度を検出するための信号として使用
できる。なお、零相変成器ZCTの２次側に発生
する出力は微弱であると共に交流信号であるた
め、増幅回路１０で所定の振幅に増幅した後、平
滑回路３で整流・平滑を行い、直流的な温度検出
信号を得るようにしている。そして、この温度検
出信号はスイツチング回路４により設定温度に対
応した電圧と比較され、設定値を越えているか越
えていないかによりオフもしくはオンの信号をリ
レー駆動回路８に与え、リレー接点ry₁，ry₂の開
閉を行つてヒータ電極への通電制御を行つてい
る。

一方、電流ヒユーズFu、サイリスタSCR等は
温度過昇防止回路を構成するものであり、安全性
を高めるために温度制御のための回路ブロツク３
〜９と独立に動作が行えるようになつている。す
なわち、温度検出電極となつた電極はスイツチ・
ブロツク₂を介して抵抗R₂，R₂の接続点に接続さ
れており、この接続点は通常は温度検出電極およ
び電流ヒユーズFuを介してサイリスタSCRのカ
ソード側に接続されているためサイリスタSCR
のゲートには電圧が印加されないが、リレー接点
ry₁，ry₂の溶着や温度制御回路の故障等によりヒ
ータ電極へ連続通電となつて温度が異常に上昇し
た場合、ヒータ電極から温度検出電極へ流れるリ
ーク電流により電流ヒユーズFuが溶断し、これ
により抵抗R₁，R₂の接続点が開放されてサイリ
スタSCRにゲート信号が与えられ、サイリスタ
SCRが導通して直列に接続された発熱用抵抗R₄
に通電し、商用電源１の接続経路に挿入された温
度ヒユーズTFを溶断してヒータ電極への通電を
停止し、安全モードへ移行するようになつてい
る。

ところで、従来の温度制御回路および温度過昇
防止回路は上述のように動作するものであつた
が、次のような欠点を有していた。すなわち、 温度過昇防止回路の動作点は電流ヒユーズ
Fuの溶断特性に左右されるので、装置毎にバ
ラツキが発生し易い。

切替スイツチＳの４つのスイツチ・ブロツク
は連動するものであるが、各接点の動作速度に
はバラツキがあるため、切替時の過度動作によ
り接点間がアーク接続となり、電流ヒユーズに
大電流が流れ、温度過昇時でないにも拘わらず
温度過昇防止回路が動作し、通電不能となるこ
とがある。例えば、切替スイツチＳが第５図に
図示の位置から逆の位置に切り替える場合にお
いて、スイツチ・ブロツクS₁の可動接点がアー
ク接続によりまだ電極H₂と接続されている時
にスイツチ・ブロツクS₄の可動接点が電極H₂
側に切り替わつてしまうと、電流ヒユーズFu
（数100ｍＡの定格電流）に商用電源１から電極
H₂を通つて電流が流れ、電流ヒユーズFuを溶
断させてしまうことになる。

切替スイツチＳに２回路４接点のものを使用
しなければならないため、形状の大型化を招
き、また、接点数が多くなることから信頼性の
低下を招く。

等の欠点である。

次に、第６図は上記の暖房能力切替型を更に進
めた全面左右ワツト切替型の電気カーペツトのパ
ターン構成の例を示したものであり、第７図はそ
の回路構成である。ここで、全面左右ワツト切替
型とは、暖房能力の切替が行えると共に左右の面
積のうち不要な側の暖房を行わないようにするこ
とを可能にしたものであり、左右切替スイツチ
S′により左右への通電・遮断を選択できるように
なつている。

しかして、この場合、第７図に示すように電極
の数が４個（H₁〜H₄）となることから、切替ス
イツチＳとして２回路８接点のものが必要とな
り、上記の欠点〜が同様に発生するだけでな
く、については一層深刻となる。なお、第７図
においてはリレー接点ry₁，ry₂および零相変成器
ZCTより左側の構成を省略してあるが、その構
成は第５図に示したものと同様であり、また同一
部分には同一符号を付してある。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ
り、その目的とするところは、暖房能力切替型も
しくは全面左右ワツト切替型の電気カーペツト等
の温度制御回路に適用でき、動作温度にバラツキ
がなく確実に動作すると共に、切替スイツチの接
点数の削減を達成することのできる温度過昇防止
回路を提供することにある。

（発明の開示） 以下、実施例を示す図面に沿つて本発明を詳述
する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図で
あり、発熱体がワツト数の異なる２個の電極で構
成される暖房能力切替型の電気カーペツトの温度
制御回路に適用したものである。

図において構成を説明すると、電極H₁，H₂は
温度に対して負のインピーダンス特性を有するプ
ラスチツク・サーミスタを介して結合され、発熱
体２を構成している。具体的な素子の構成を第３
図に示すが、イはフイルム状のプラスチツク・サ
ーミスタ２ａの一方の面に電極H₁，H₂を配設
し、他方の面に反射電極２ｂを設けて電極H₁，
H₂間を結合したもの、ロはフイルム状のプラス
チツク・サーミスタ２ａの一方の面に電極H₁を
配設し、他方の面の対向した位置に電極H₂を配
設したものである。また、ハはコード式のヒータ
を構成したものであり、芯材２ｃの回りに電極
H₁と電極H₂とをプラスチツク・サーミスタ２ａ
を介して巻き付け、その周囲を絶縁被覆２ｄで覆
つたものである。

第１図に戻つて構成を説明すると、電極H₁，
H₂の一端は互いに接続されてリレー接点ry₂の一
端に接続され、他端は切替スイツチＳ（２回路２
接点）の連動するスイツチ・ブロツクS₁，S₂の固
定接点ａ，ｂ，ｃ，ｄに接続されている。ここ
で、スイツチ・ブロツクS₁は発熱量切替スイツチ
に、スイツチ・ブロツクS₂は温度検出電極切替ス
イツチに夫々相当するものであり、スイツチ・ブ
ロツクS₁，S₂の可動接点は常に互いに異なる電極
H₁，H₂に接触するようになつている。そして、
スイツチ・ブロツクS₁の可動接点はリレー接点
ry₁の一端に接続され、スイツチ・ブロツクS₂の
可動接点は電圧検出回路を構成するトランジスタ
Trのエミツタに接続されている。また、リレー
接点ry₁，ry₂の他端には電源スイツチSWおよび
温度ヒユーズTFの両端Ａ，Ｂを介して商用電源
１が接続されている。

一方、温度過昇防止回路を構成するサイリスタ
SCRと、前記の温度ヒユーズTFと熱的に結合さ
れた発熱用の抵抗R₇とは互いに直列に接続され、
リレー接点ry₁，ry₂の発熱体側接点間に並列接続
されており、サイリスタSCRのゲートはトラン
ジスタTrのコレクタに接続されている。次いで、
抵抗R₇、サイリスタSCRの直列回路と並列に抵
抗R₄，R₅，R₆の直列回路が接続されており、抵
抗R₅，R₆の接続点はトランジスタTrのベースに
接続され、トランジスタTrのエミツタと抵抗R₄，
R₅の接続点間には抵抗R₂が接続されている。

一方、電極H₁の両端の給電線には零相変成器
ZCTが鎖交すべく２本の給電線がコア内を貫通
して設けられており、零相変成器ZCTの２次側
出力は温度制御を行うための回路ブロツクに導か
れている。すなわち、零相変成器ZCTの２次側
出力端子は増幅回路１０に接続され、増幅回路１
０の出力は漏電検出回路７の出力と共に平滑回路
３にOR入力されるようになつている。なお、平
滑回路３は入力された信号を整流・平滑して直流
化を行うものであり、その出力はスイツチング回
路４および過昇防止回路５に接続され、スイツチ
ング回路４の出力によりリレー駆動回路８が動作
するようになつている。また、オフ時間タイマ６
はスイツチング回路４の出力信号がローレベルに
なつてから所定の時間が経過するまでスイツチン
グ回路４の出力をローレベルに保持するためのも
のであり、リセツト入力端子Ｒがスイツチング回
路４の出力端子に接続され、出力端子はスイツチ
ング回路４の入力側に接続されている。すなわ
ち、スイツチング回路４の出力がローレベルにな
るとリレー接点ry₁，ry₂がオフとなるため、ヒー
タ電極には商用電圧が印加されなくなり、温度検
出電極にリーク電流が流れなくなるので、この際
にスイツチング回路４が再び反転してしまわない
ようにするためのものである。また、９は電源回
路であり、各回路部に直流電源を供給するための
ものである。

動作にあつては、切替スイツチＳの操作により
電極H₁，H₂のどちらをヒータ電極とするかが選
択でき、切替スイツチＳが図示の位置にあつては
電極H₁がヒータ電極となり、電極H₂は温度検出
電極として動作する。

しかして、零相変成器ZCTは一方の電極H₁の
給電線にしか鎖交していないが、いずれの電極が
ヒータ電極となつても電極間に配設されたプラス
チツク・サーミスタを通つて流れるリーク電流を
検出することができる。すなわち、電極H₁がヒ
ータ電極となつた場合を考えると、零相変成器
ZCTのコア内には商用電源１から電極H₁へ流れ
込む電流と電極H₁から流れ出す電流とが互いに
逆方向に流れることとなり、その差は温度検出電
極となつた電極H₂へのリーク電流であるため、
零相変成器ZCTの２次側にはそのリーク電流に
応じた信号が発生する。また、電極H₂がヒータ
電極となつた場合を考えると、電極H₂からのリ
ーク電流が電極H₁を通つてリレー接点ry₂側へ流
れることから、この場合にもリーク電流に応じた
信号を得ることができる。

通常の温度制御について動作を説明すると、発
熱体２の温度が低い場合はプラスチツク・サーミ
スタのインピーダンスが高く、ヒータ電極からプ
ラスチツク・サーミスタを介して温度検出電極に
流れる電流は小さく、よつて零相変成器ZCTの
２次側巻線に誘起する電圧は小さな値となる。し
たがつて、増幅回路１０の増幅出力電圧も小さ
く、平滑回路３によつて直流化された信号はスイ
ツチング回路４の比較レベルに達しないため、リ
レー駆動回路８はリレー接点ry₁，ry₂をオン状態
に保ち、ヒータ電極に通電を続けて加熱を行う。

次に、発熱体２の温度が設定温度に達するとス
イツチング回路４が反転動作してリレー駆動回路
８に信号を送出し、リレー接点ry₁，ry₂をオフせ
しめてヒータ電極への通電を停止する。しかし
て、ヒータ電極が商用電源１と切り放されること
により温度検出電極へ流入していたリーク電流は
消失してスイツチング回路４は再び反転動作を行
おうとするが、直前のオフ動作時にオフ時間タイ
マ６が動作を開始して一定時間リレー駆動回路８
のオフ動作を保持しているので、接点ry₁，ry₂は
即座にオンとならず、オフ時間タイマ６で設定さ
れる一定の冷却時間をおいて再びオンに復帰す
る。その後も上記の動作を繰り返し、よつて発熱
体２は一定温度に保たれることになる。

次に温度過昇防止回路の動作について説明す
る。

通常、温度検出電極の抵抗値は約20Ω程度であ
り、また、ヒータ電極から流入する電流も通常は
20ｍＡ以下の小さなものであるため、温度検出電
極の両端に生じる電圧は0.5V以下である。よつ
て、スイツチ・ブロツクS₂を介し温度検出電極か
らエミツタに信号が与えられるトランジスタTr
はオフの状態が保つており、サイリスタSCRへ
もゲート信号が与えられないためサイリスタ
SCRは通常はオフの状態を保つている。

ここで、何らかの回路故障が生じ、温度制御が
不能となつてヒータ電極が連続通電となると、発
熱体２の温度上昇に従つてヒータ電極から温度検
出電極へ流れる電流が増大していく。第２図は一
般に用いられている発熱体における温度と、上記
のヒータ電極から温度検出電極へ流れるリーク電
流によつて温度検出電極に生ずる電圧との関係の
一例を示したものであるが、リール電流は温度に
対し指数関数的に増加する傾向を有するため、温
度検出電極に生じる電圧は具体的には 50℃に対して0.5V 60℃に対して2.0V 70℃に対して4.5V の如きものとなる。

そこで、例えば抵抗R₂〜R₆の比を適当に選ん
でトランジスタTrのベース電圧が1.3Vとなるよ
うに設定し、ベース・エミツタ間電圧を0.7Vと
すると、温度検出電極からエミツタに印加される
電圧が約2Vとなつた時にトランジスタTrはオン
し、サイリスタSCRにゲート信号が与えられる。
これによつて発熱用の抵抗R₇に通電が行われて
発熱し、これと熱的に結合された温度ヒユーズ
TFを溶断せしめ、商用電源１と回路との経路を
遮断してヒータ電極への通電を停止し、安全モー
ドへ移行することができる。なお、抵抗の比を変
えることにより、サイリスタSCRを動作させる
温度を任意に選ぶことができる。

一方、切替スイツチＳのスイツチ・ブロツクS₂
が導通不良を起こした場合にあつては、温度情報
がトランジスタTrへ伝わらなくなり、温度過昇
時の動作が保証されなくなる危険があるが、この
実施例にあつては抵抗R₂を介してトランジスタ
Trのエミツタを抵抗R₄，R₅の接続点と接続し、
スイツチ・ブロツクS₂の可動接点が浮いた際に抵
抗R₂を介してトランジスタTrのエミツタに電流
を流し、サイリスタSCRを導通して温度ヒユー
ズTFを溶断するようにしている。

また、商用電源１の電圧が変動し、例えば上昇
したとすると、ヒータ電極から温度検出電極へ流
入する電流が増加するため、温度検出電極の電圧
は同じ温度に対して高い値を示すことになる。し
かしながら、トラジスタTrのベースには抵抗R₄，
R₅および抵抗R₆により商用電源１の電圧を一定
の分圧比で降圧したものが与えられているため、
上記の電圧上昇と同率でベース電圧も高くなつて
おり、よつてトランジスタTrがオンする電圧は
高まり、動作点の変動の発生を防止することがで
きる。

次に、第４図は本発明の他の実施例を示したも
のであり、全面左右カツト切替型の電気カーペツ
トの温度制御回路に適用したものである。

構成したとしては、発熱体２Ａを構成する電極
H₁，H₂の一端と発熱体２Ｂを構成する電極H₃，
H₄の一端とを互いに接続してリレー接点ry₂の一
端に接続し、電極H₁，H₂の他端を切替スイツチ
Ｓのスイツチ・ブロツクS_1Aの２つの固定接点に
夫々接続し、電極H₃，H₄の他端を切替スイツチ
Ｓのスイツチ・ブロツクS_1Bの２つの固定接点に
夫々接続し、スイツチ・ブロツクS_1A，S_1Bの可動
接点を左右切替スイツチS′の接点S_A′，S_B′を夫々
介してリレー接点ry₁の一端に接続してある。ま
た、スイツチ・ブロツクS₂の固定接点は電極H₂，
H₄の他端間に接続された抵抗R₈，R₉の中点と、
電極H₂，H₃の他端間に接続された抵抗R₁₀，R₁₁
の中点とに夫々接続され、平均値を得るようにな
つている。更に、零相変成器ZCTは電極H₁，H₃
の両端の給電線と鎖交するように設けられてい
る。なお、リレー接点ry₁，ry₂および零相変成器
ZCTより左側の構成は第１図と同様であるため
省略してあり、また第１図と同じ部分には同一符
号を付してある。

しかして、この例にあつては第７図に示した従
来の構成に比べ、切替スイツチＳを２回路８接点
から２回路３接点に減らすことができ、その効果
は極めて大きい。

（発明の効果） 以上のように、本発明にあつては、プラスチツ
ク・サーミスタを介して配設される２個の電極
H₁，H₂よりなる発熱体を少なくとも１組有し、
切替スイツチによりいずれの電極をヒータ電極と
するかを選択し、一方の電極H₁がヒータ電極と
して使用される時は他方の電極H₂は温度検出電
極として使用される暖房器具において、 一方の電極H₁の両極の給電線と鎖交する零相
変成器の出力により温度を検出して一方の電極
H₁であるヒータ電極への通電を制御すると共に、
一方の電極H₁であるヒータ電極の一端を切替ス
イツチを介して商用電源側の一端と接続し、他方
の電極H₂である温度検出電極の一端を切替スイ
ツチを介して電圧検出回路に接続し、２個の電極
H₁，H₂の他端を互いに接続して商用電源側の他
端に接続し、異常温度上昇時には他方の電極H₂
である温度検出電極の電位上昇により電圧検出回
路を動作させて一方の電極H₁であるヒータ電極
への通電を停止するようにしたので、 動作温度にバラツキがなく確実に動作すると共
に、切替スイツチの接点数の削減を達成すること
のできる温度過昇防止回路を提供できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した温度制御回路の一実
施例を示す構成図、第２図はヒータ電極と温度検
出電極間に流れるリーク電流と温度との関係を示
す図、第３図は実際の発熱体の構造図、第４図は
他の実施例を示す構成図、第５図は従来の温度制
御回路の構成図、第６図は全面左右ワツト切替型
電気カーペツトのパターン構成図、第７図は従来
における他の温度制御回路を示す構成図である。 １……商用電源、２，２Ａ，２Ｂ……発熱体、
２ａ……プラスチツク・サーミスタ、２ｂ……反
射電極、２ｃ……芯材、２ｄ……絶縁被覆、３…
…平滑回路、４……スイツチング回路、５……過
昇防止回路、６……オフ時間タイマ、７……漏電
検出回路、８……リレー駆動回路、９……電源回
路、１０……増幅回路、H₁〜H₄……電極、ZCT
……零相変成器、Tr……トランジスタ、Ｓ……
切替スイツチ、S′……左右切替スイツチ、TF…
…温度ヒユーズ、SCR……サイリスタ、R₁〜R₁₁
……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツク・サーミスタを介して配設され
   る２個の電極H₁，H₂よりなる発熱体を少なくと
   も１組有し、切替スイツチによりいずれの電極を
   ヒータ電極とするかを選択し、一方の電極H₁が
   ヒータ電極として使用される時は他方の電極H₂
   は温度検出電極として使用される暖房器具におい
   て、 一方の電極H₁の両端の給電線と鎖交する零相
   変成器の出力により温度を検出して一方の電極
   H₁であるヒータ電極への通電を制御すると共に、 一方の電極H₁であるヒータ電極の一端を切替
   スイツチを介して商用電源側の一端と接続し、 他方の電極H₂である温度検出電極の一端を切
   替スイツチを介して電圧検出回路に接続し、 ２個の電極H₁，H₂の他端を互いに接続して商
   用電源側の他端に接続し、 異常温度上昇時には他方の電極H₂である温度
   検出電極の電位上昇により電圧検出回路を動作さ
   せて一方の電極H₁であるヒータ電極への通電を
   停止することを特徴とした温度過昇防止回路。