JPH0547453A - 面状採暖具の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 面状感熱発熱体の温度・電圧特性が一種類で
ない場合でも、一種類の制御回路で制御できること。 【構成】 感熱発熱線Ｈの発熱線２と検知線４を抵抗Ｒ
ｘを介して接続する。発熱線２から感熱材料３を通して
検知線４に流れ込む電流が、検知線４と抵抗Ｒｘを流れ
て、検知線４と抵抗Ｒｘの両端に感熱発熱線Ｈの温度に
応じて、補正温度・電圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）が得られ
る。この補正温度・電圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）は、検知線
４の各微小部分に感熱材料３から漏れてきた電流により
生じた電圧の積分値と検知線４を流れたすべての電流が
抵抗Ｒｘを流れることで発生した電圧との和によって与
えられる。従って、抵抗Ｒｘの値を選ぶことにより、感
熱発熱線Ｈの温度・電圧特性電圧Ｖ_TC（ｔ）が発熱サイ
ズの違い等により異なった場合でも、任意の温度で補正
温度・電圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）を同一に補正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として電気カーペッ
トや電気フロアヒータ等の床暖房装置に用いられる面状
採暖具の温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、通電に伴って発熱する線路よ
りなる発熱線と、導体線路よりなる検知線とを、温度に
応じてインピーダンスが変化する感熱材料を介して対向
させてなるワイヤー状感熱発熱線をジグザグ状に配設し
てなる面状感熱発熱体が提供されている。

【０００３】このような感熱発熱体では、発熱線から感
熱材料を介して検知線に至る漏れ電流の電流量の変化に
応じて発熱線の温度変化を知ることができる。従って、
この種の感熱発熱体において発熱体の温度を制御するに
は図１１に示すように、発熱線２をスイッチ要素Ｓを介
して商用電源Ｅに接続し、感熱発熱線Ｈの感熱材料３を
通して発熱線２から検知線４に流れる漏れ電流により検
知線４の両端に発生する温度・電圧特性電圧を検出する
制御回路Ａ′を設け、温度・電圧特性電圧の大きさに応
じてスイッチ要素Ｓを開閉制御すれば良いのである（特
公昭６０−１５８７６９号公報）。

【０００４】尚、制御回路Ａ′は、バイアス回路１２、
増幅回路１３、平滑回路１４、スイッチング回路１５、
リレー駆動回路１６、オフ時間タイマー回路１８、電源
回路１７等で構成されている。ここにおいて制御回路
Ａ′は、検知線４の一端に接続され、検知線４の他端は
発熱線２の一端と商用電源Ｅとの接続点に接続されてい
る。この接続方式では、スイッチ要素Ｓがオフになる
と、発熱線２から検知線４への漏れ電流がなくなり、検
知線４での温度検出が行えなくなる。

【０００５】従って、スイッチ要素Ｓがオフになって発
熱線２の温度が低下したとき、発熱線２に通電して設定
温度を保つようにするために、制御回路Ａ′にはスイッ
チ要素Ｓがオフになって一定時間経過するとスイッチ要
素Ｓを強制的にオンさせるオフ時間タイマー回路１８が
設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな温度制御装置において、面状感熱発熱体の面積違い
等により、温度・電圧特性が一種類でない場合、設定値
を変えた温度制御回路が面状感熱発熱体の温度・電圧特
性の種類だけ必要となる。また、面状感熱発熱体と温度
制御回路がコネクタを介して着脱自在にしていて、着脱
部のコネクタの形状がすべて同一である場合において
は、誤って面状感熱発熱体の温度・電圧特性に合致しな
い温度制御回路が取り付けられた場合、正しく温度制御
が行われなくなるという問題があった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、面状感熱発熱体の温度・電圧特性が一種類でな
い場合でも、インピーダンス体の値を変更して温度・電
圧特性の補正量を変えることで、一種類の制御回路で制
御できる面状採暖具の温度制御装置を提供することを目
的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、通電に伴って
発熱する線路よりなる発熱線と、導体線路よりなる検知
線とを、温度に応じてインピーダンスが変化する感熱材
料を介して対向させてなるワイヤー状感熱発熱線をジグ
ザグ状に配設してなる面状感熱発熱体と、上記ワイヤー
状感熱発熱線の一方の端の発熱線と検知線とをあるイン
ピーダンス体を介して接続した後に、発熱線を商用電源
の一端に接続し、発熱線の他方の端を商用電源の他端に
接続し、発熱線より感熱材料を介して検知線に流れ込む
電流によって直列接続された検知線とインピーダンス体
の両端に発生する補正された温度・電圧特性電圧を検出
して上記面状感熱発熱体の温度制御を行う制御回路とを
設けたものである。

【０００９】

【作用】而して、面状感熱発熱体の温度・電圧特性が面
積等の違いによって一種類でない場合でも、ワイヤー状
感熱発熱線の一方の端で発熱線と検知線の間に設けたイ
ンピーダンス体の値を変えて、温度・電圧特性の補正量
を変えることで、制御回路が同一のもので温度制御でき
るようにしている。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例
を説明する。図２には、本発明に係る感熱発熱線Ｈの概
略構成が示されている。同図において、感熱発熱線Ｈは
中糸１に発熱線２がスパイラル状に巻き付けられ、それ
らを覆うように、中糸１の中心軸と同軸状に感熱材料３
が押出成形されている。円柱状に押出成形された感熱材
料３に、さらに、検知線４が密着するようスパイラル状
に巻き付けられ、その周囲を絶縁材料５で覆われた構造
を有している。

【００１１】図３には、図２に示した感熱発熱線Ｈを商
用電源Ｅに接続し、検知線４の両端に、感熱発熱線Ｈの
温度に応じて温度・電圧特性電圧Ｖ_TC（ｔ）が発生する
ようにした結線図が示されている。感熱発熱線Ｈの一方
端の発熱線２と検知線４は互いに短絡され、かつ、商用
電源Ｅに接続されている。感熱発熱線Ｈの他方端では、
発熱線２のみが商用電源Ｅに接続されている。

【００１２】このように結線することによって、発熱線
２と検知線４との間の感熱材料３に電圧が印加されるよ
うになり、発熱線２から感熱材料３を通して検知線４に
電流が流れ込む。前記電流は、発熱線２と検知線４が短
絡されている側に向かって検知線４を流れる。前記電流
によって検知線４の両端に電圧が発生する。前記電流の
量は、感熱材料３のインピーダンス｜Ｚ｜によって支配
されている。

【００１３】前記インピーダンス｜Ｚ｜は、負の大きな
温度係数を持っているため、温度の変化に従って変化す
る。したがって、感熱発熱線Ｈの検知線４の両端に、感
熱発熱線Ｈの温度に応じて温度・電圧特性電圧Ｖ
_TC（ｔ）が発生することになる。図４には、感熱発熱線
Ｈの発熱線２の抵抗値温度特性を２種類、高Ｗ型を実線
で、低Ｗ型を破線で示している。同じ温度で較べて、低
Ｗ型の発熱線２の抵抗値は高く、高Ｗ型の発熱線２の抵
抗値は低くなっている。印加される電圧が一定である場
合、抵抗値が低いほど発熱電力量は多くなるのである。

【００１４】図５には、感熱発熱線Ｈの検知線４の抵抗
値温度特性を２種類、高Ｗ型を実線で、低Ｗ型を破線で
示している。高Ｗ型感熱発熱体Ｈの検知線４と低Ｗ型感
熱発熱線Ｈの検知線４とでは温度係数が異なっている。
図６には、感熱発熱線Ｈの感熱材料３のインピーダンス
｜Ｚ｜温度特性を２種類、高Ｗ型を実線で、低Ｗ型を破
線で示している。同じ温度で較べて、低Ｗ型の感熱材料
３のインピーダンスは高く、高Ｗ型の感熱材料３のイン
ピーダンスは低くなっている。

【００１５】図７には、図３に示すように、感熱発熱線
Ｈを商用電源Ｅに接続した場合に、検知線４の両端に発
生する温度・電圧特性を２種類、高Ｗ型を実線で、低Ｗ
型を破線で示している。高Ｗ型と低Ｗ型とでは、感熱発
熱線Ｈを構成する発熱線２、感熱材料３、検知線４の温
度特性が異なるため、検知線４の両端に発生する温度・
電圧特性と異なるものとなっている。

【００１６】検知線４の両端に発生する電圧Ｖ_TCがある
一定の値になると、発熱線２への通電を停止させて温度
制御を行った場合、高Ｗ型と低Ｗ型では制御される温度
が異なってしまうのである。図８図には、感熱発熱線Ｈ
の一方の端の発熱線２と検知線４をインピーダンス体で
ある抵抗Ｒｘを介して接続した後に、発熱線２を商用電
源Ｅの一端に接続し、発熱線２の他方の端を商用電源Ｅ
の他端に接続して、発熱線２から感熱材料３を通して検
知線４に流れ込む電流が、直列接続された検知線４と抵
抗Ｒｘを流れることによって、直列接続された検知線４
と抵抗Ｒｘの両端に感熱発熱線Ｈの温度に応じて、補正
温度・電圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）が得られるように工夫し
た等価回路図が示されている。

【００１７】感熱発熱線Ｈの検知線４に抵抗Ｒｘを直列
接続して、発熱線２から感熱材料３を通して検知線４に
流れ込んだ電流が抵抗Ｒｘを流れるようにしているの
で、抵抗Ｒｘを流れる電流量に応じて抵抗Ｒｘの両端間
に電圧が生じている。このようにして、感熱発熱線Ｈと
商用電源Ｅを図３のように結線して得られる温度・電圧
特性電圧Ｖ_TC（ｔ）を抵抗Ｒｘの両端間に生じる電圧分
だけ持ち上げて補正した補正温度・電圧特性電圧Ｖ
_C （ｔ）を得るようにしている。

【００１８】また、温度・電圧特性電圧Ｖ_TC（ｔ）を持
ち上げて補正する手段は、抵抗のみならず、ソレノイ
ド、コンデンサ及びそれらの複合体等が利用できること
はいうまでもない。図９に、図８に示した温度・電圧特
性補正回路によって得られる補正温度・電圧特性電圧Ｖ
_C （ｔ）を示す。図７に実線で示した高Ｗ型感熱発熱線
Ｈの温度・電圧特性電圧Ｖ_TC（ｔ）を補正量ゼロとし、
破線で示した低Ｗ型感熱発熱線Ｈの温度・電圧特性電圧
Ｖ_TC（ｔ）を上記高Ｗ型感熱発熱線Ｈの温度・電圧特性
電圧Ｖ_TC（ｔ）の６０℃における値に一致させるため、
抵抗Ｒｘの値を２１３Ωに選んだ場合の補正温度・電圧
特性電圧Ｖ_C （ｔ）をそれぞれ実線と破線で示す。

【００１９】高Ｗ型感熱発熱線Ｈと低Ｗ型感熱発熱線Ｈ
の補正温度・電圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）は、６０℃で同じ
電圧となっている。従って、補正温度・電圧特性を６０
℃付近の電圧にコントロールすることによって、高Ｗ
型、低Ｗ型共に６０℃に保つことができるのである。図
１０に、本発明の電気カーペットの斜視図を示す。感熱
発熱線Ｈを一定間隔にジグザグ状に配設して面状感熱発
熱体ＨＳを形成して、表面温度が均一になるようにして
いる。感熱発熱線Ｈの両端は、温度・電圧特性補正回路
Ｃを内蔵した温度・電圧特性補正部Ｅに接続され、制御
回路Ａを持つ制御部Ｄと前記温度・電圧特性補正部Ｅは
コネクタＢで接続されていて着脱可能になっている。

【００２０】前記制御部Ｄと前記温度・電圧特性補正部
Ｅ及び前記コネクタＢによって面状感熱発熱体ＨＳのコ
ントローラＦが形成され、コントローラＦには、商用電
力を得るための電源コードＷが備えられている。図１に
本発明の面状採暖具の温度制御装置の等価回路図を示
す。感熱発熱線Ｈの発熱線２の一方の端は、コネクタＢ
の接点要素、リレーのスイッチ要素Ｒｙ及び電源スイッ
チＳＷを介して商用電源Ｅに接続され、他方の端は、抵
抗Ｒｘを介して検知線４の端と接続した後、コネクタＢ
の接点要素を介して商用電源Ｅに接続されていて、発熱
線２に電流が流れ、発熱するようにしている。

【００２１】発熱線２と検知線４の間に電圧が印加さ
れ、感熱材料３のインピーダンス｜Ｚ｜が温度に応じて
変化するため、発熱線２から感熱材料３を通して、検知
線４に流れ込む電流量も温度に応じて変化する。検知線
４に流入する電流量が変化すれば、検知線４を流れる電
流量も変化するため、直列に接続された検知線４と抵抗
Ｒｘの両端に感熱発熱線Ｈの温度に応じた補正温度・電
圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）が生じるのである。

【００２２】検知線４に流れる電流量は、商用電源Ｅの
電圧と感熱材料３のインピーダンス｜Ｚ｜によって決ま
る。また、直列に接続された検知線４と抵抗Ｒｘの両端
間に発生する補正温度・電圧特性電圧Ｖ_C （ｔ）は、検
知線４の各微小部分に感熱材料３から漏れてきた電流に
より生じた電圧の積分値と検知線４を流れたすべての電
流が抵抗Ｒｘを流れることによって発生した電圧との和
によって与えられる。

【００２３】従って、検知線４に直列に設けた抵抗Ｒｘ
の値を選ぶことにより、感熱発熱線Ｈの温度・電圧特性
電圧Ｖ_TC（ｔ）が発熱サイズの違い等により異なった場
合でも、任意の温度で補正温度・電圧特性電圧Ｖ
_C （ｔ）を同一に補正することができるようにしてい
る。検知線４の抵抗Ｒｘに接続された側とは反対側の端
は、コネクタＢの接点要素を介して整流平滑回路６に入
力されている。整流平滑回路６は比較器７の一方の端子
に接続されていて、整流平滑回路６によって整流平滑さ
れ直流化した補正温度・電圧特性電圧Ｖ_DC（ｔ）が比較
器７の一方の端子に入力されている。比較器７の他方の
端子には、商用電源Ｅの電圧を直流電源回路８によって
直流化し、温度調整回路９によって直流電源回路８の出
力直流電圧を任意の値に分割した直流電圧が印加されて
いる。

【００２４】比較器７の出力は、リレー駆動回路１０に
入力されていて、前記温度調整回路９と前記整流平滑回
路６の出力直流電圧のうち後者の直流電圧が、前者の直
流電圧を下まわっている間は、前記比較器７は前記リレ
ー駆動回路１０に出力し、リレーを駆動して発熱線２に
電流が流れ発熱させるようにしている。また、前記温度
調整回路９の出力直流電圧を前記整流平滑回路６の出力
直流電圧が上まわった場合には、ただちに、リレーがオ
フして発熱線２に電流が流れることを中止するようにし
ている。しかし、リレーがオフしてしまうと検知線４の
両端には電圧が発生しなくなるため、一度オフすると二
度とオンしなくなってしまう。

【００２５】従って、リレーがオフしてから一定時間経
過後、リレー駆動回路１０に出力してリレーをオンさせ
るタイマー回路１１を設けている。このようにしてリレ
ーをオン，オフさせることによって、感熱発熱体Ｈの温
度を制御できるのである。尚、バイアス抵抗Ｒ₃ は、検
知線４の断線の時にオフレベルにするための抵抗であ
る。

【００２６】このように、感熱発熱線Ｈの検知線４に直
列に抵抗Ｒｘを設けて、補正温度・電圧特性を得るよう
にすることによって、感熱発熱線Ｈを構成する、発熱線
２、感熱材料３、検知線４の温度特性が変化した場合に
おいても、任意の温度で同一の補正温度・電圧特性電圧
Ｖ_C （ｔ）を得ることができ、制御回路Ａは何ら変更す
る必要がなくなるのである。

【００２７】従って、感熱発熱体の特性の異なるものを
補正回路によって、疑似的に同一とみなせる様にし、同
じコントローラで同じ温度に制御できる装置を提供でき
るものである。また、面状感熱発熱体と制御回路Ａとが
コネクタＢを介して着脱自在に接続可能としている場
合、制御回路Ａは一種類なので、特性の異なる温度制御
回路を誤って組み合わせてしまうことがなく、温度制御
が狂うことがなく、常に安全温度に制御されるものであ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述のように、通電に伴って発
熱する線路よりなる発熱線と、導体線路よりなる検知線
とを、温度に応じてインピーダンスが変化する感熱材料
を介して対向させてなるワイヤー状感熱発熱線をジグザ
グ状に配設してなる面状感熱発熱体と、上記ワイヤー状
感熱発熱線の一方の端の発熱線と検知線とをあるインピ
ーダンス体を介して接続した後に、発熱線を商用電源の
一端に接続し、発熱線の他方の端を商用電源の他端に接
続し、発熱線より感熱材料を介して検知線に流れ込む電
流によって直列接続された検知線とインピーダンス体の
両端に発生する補正された温度・電圧特性電圧を検出し
て上記面状感熱発熱体の温度制御を行う制御回路とを設
けたものであるから、面状感熱発熱体の温度・電圧特性
が面積等の違いによって一種類でない場合でも、ワイヤ
ー状感熱発熱線の一方の端で発熱線と検知線の間に設け
たインピーダンス体の値を変えて、温度・電圧特性の補
正量を変えることで、制御回路が同一のもので温度制御
できる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の回路図である。

【図２】感熱発熱線の要部斜視図である。

【図３】感熱発熱線の電源との接続を示す図である。

【図４】温度と発熱線の抵抗値との関係を示す図であ
る。

【図５】温度と検知線の抵抗値との関係を示す図であ
る。

【図６】温度と感熱材料のインピーダンスとの関係を示
す図である。

【図７】温度と検知線の両端間電圧との関係を示す図で
ある。

【図８】温度・電圧特性補正回路を接続した場合の回路
図である。

【図９】温度と補正温度・電圧特性電圧との関係を示す
図である。

【図１０】電気カーペットの斜視図である。

【図１１】従来例の回路図である。

【符号の説明】

２ 発熱線 ３ 感熱材料 ４ 検知線 Ｈ 感熱発熱線 ＨＳ 面状感熱発熱体 Ａ 制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電に伴って発熱する線路よりなる発熱
   線と、導体線路よりなる検知線とを、温度に応じてイン
   ピーダンスが変化する感熱材料を介して対向させてなる
   ワイヤー状感熱発熱線をジグザグ状に配設してなる面状
   感熱発熱体と、上記ワイヤー状感熱発熱線の一方の端の
   発熱線と検知線とをあるインピーダンス体を介して接続
   した後に、発熱線を商用電源の一端に接続し、発熱線の
   他方の端を商用電源の他端に接続し、発熱線より感熱材
   料を介して検知線に流れ込む電流によって直列接続され
   た検知線とインピーダンス体の両端に発生する補正され
   た温度・電圧特性電圧を検出して上記面状感熱発熱体の
   温度制御を行う制御回路とを設けたことを特徴とする面
   状採暖具の温度制御装置。