JPH0751617Y2 - 電気カーペット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は電気カーペットに関する。

（従来の技術） 第６図は電気カーペットの構成の一部を示す図であっ
て、電源プラグ１つまり交流電源には温度過上昇防止用
の温度ヒューズ２を介してカーペット本体３に配設され
たヒータ４が接続されている。なお、このヒータ４には
感温層５を介して短絡検知線６が巻回されている。又、
電源プラグ１には、温度ヒューズ２及び電源スイッチ７
を介して整流用の各ダイオード8,9が接続されるととも
に温度設定回路10が接続されている。なお、前記温度ヒ
ューズ２は熱結合された傍熱抵抗11によって溶断される
ようになっている。温度設定回路10はカーペット本体３
の表面温度を所望のするための温度設定電圧Vsetを作成
するもので、次のような構成となっている。電源スイッ
チ７に対して整流用ダイオード12、分圧用の各抵抗13,1
4が続され、さらにこの抵抗14に対して平滑用コンデン
サ15が並列接続されている。これにより、交流電圧は整
流用ダイオード12で整流され各抵抗13,14で分圧され、
さらに平滑用コンデンサ15で平滑される。そして、この
平滑出力は、抵抗14に接続された抵抗16、可変抵抗器17
及び各抵抗19,20により分圧され、NPN型トランジスタ21
及び抵抗22のインピーダンス変換を通して温度設定電圧
Vsetとして得られるようになっている。なお、この温度
設定電圧Vsetは可変抵抗18によってカーペット本体３の
表面温度に対応するレベルに設定される。又、スイッチ
23は温度補正用に使用されるもので、このスイッチ23の
開閉により約5degの補正となる。ところで、抵抗20には
NPN型トランジスタ24が接続され、このトランジスタ24
のベースに抵抗25及びダイオード26が接続されている。
さらに、このトランジスタ24のベースは抵抗27を介して
傍熱抵抗11が接続されている。従って、NPN型トランジ
スタ24はダイオード８により整流されたベース電流によ
ってオン・オフを繰返す。これにより、温度設定電圧Vs
etは第７図に示すようにトランジスタ24のオン時の温度
コントロール電圧とオフ時のセンサ２次箔断線検出電圧
とに時分割される。なお、温度コントロール電圧はスイ
ッチ23を閉じたとき（実線）と聞いたとき（点線）とを
示す。

そうして、このようにして作成された温度設定電圧Vset
は図示しない温度信号比較回路に送られ、の温度信号比
較回路でこの温度設定電圧とカーペット本体３に設けら
れた温度センサからの温度検出電圧とが比較されてカー
ペット本体３の表面温度を温度設定電圧に対応する如く
ヒータ４に接続されたリレーをオン・オフ制御するよう
になっている。

ところで、以上のような回路ではダイオード８及び傍熱
抵抗11が断線した場合、ヒータ４への通電をしゃ断して
安全性を向上させている。すなわち、傍熱抵抗11が断線
すると、抵抗27を通してNPN型トランジスタ24へのベー
ス電流が流れなくなる。しかるに、このNPN型トランジ
スタ24はオフ状態となって温度設定電圧Vsetはセンサー
２次箔断線検出電圧となり、これによりヒータ４に接続
されたリレーがオフとなってヒータ４への通電はしゃ断
される。

ところが、温度過上昇防止の為に設けられた短絡検知線
６が故障して断線した場合、NPN型トランジスタ24へは
何等影響なくベース電流が流れる。従って、短絡検知線
６が故障した状態でヒータ４への通電が継続されること
になる。このため、この状態で電気カーペットを動作さ
せることは極めて危険であり、このような不具合を無く
して電気カーペットの安全性をより向上させることが要
求されている。

（考案が解決しようとする課題） 以上のように短絡検知線が故障した場合、そのままの状
態で動作を続けてしまい大変危険である。

そこで本考案は、短絡検知線が断線しても確実にこれを
検出して安全性をより向上できる電気カーペットを提供
することを目的とする。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 本考案は、カーペット本体に配置され、かつ交流電源に
接続されたヒータと、 カーペット本体に配置された温度センサと、 ヒータと交流電源との間に接続されたリレーと、 交流電源に対して温度過上昇防止用の温度ヒューズを介
して接続され、この温度ヒューズと熱結合された傍熱抵
抗と、 ヒューズに対して感温層を介して巻回され、傍熱抵抗を
通して交流電源と通電される短絡検知線と、 傍熱抵抗を介して交流電源と接続され、カーペット本体
の表面温度に対する温度設定電圧を作成し、かつ傍熱抵
抗が断線したときに温度設定電圧を零レベルとする温度
設定回路と、 短絡検知線に接続され、この短絡検知線の断線時の電圧
変化を温度設定回路に伝え、この温度設定回路で作成さ
れる温度設定電圧を所定の断線電圧レベルで一定出力さ
せる短絡検知線の断線検知回路と、 温度設定回路の温度設定電圧と温度センサからの温度検
出電圧とを比較してカーペット本体の方面温度を温度設
定電圧に対応する温度にする如くリレーをオン・オフ制
御し、かつ温度設定回路からの温度設定電圧が零レベル
となったとき、又は温度設定電圧が断線電圧レベルで一
定出力されたときにリレーをオフ制御する温度信号比較
回路と、 を備えて上記目的を達成しようとする電気カーペットで
ある。

（作用） このような手段を備えたことにより、傍熱抵抗が断線す
ると、温度設定回路への電力供給が遮断されて温度設定
電圧は零レベルとなり、又、短絡検知線が断線すると、
短絡検知線の断線検知回路により温度設定回路で作成さ
れる温度設定電圧は断線電圧レベルで一定出力される。
このように温度設定電圧が零レベルとなったとき、又は
温度設定電圧が断線電圧レベルで一定出力されると、こ
れらの場合において、温度信号比較回路によりリレーは
オフ制御され、ヒータに対する通電は停止する。

（実施例） 以下、本考案の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は電気カーペットの電気回路の構成図であり、第
２図は同回路から本考案の特徴とする部分を抽出した回
路構成図である。第１図において30は制御用電源回路で
あり、31はカーペット本体である。このカーペット本体
31にはヒータ32,33が配線されているとともに温度セン
サ34が配線されている。各ヒータ32,33にはそれぞれ感
温層35,36を介して短絡検知線37,38が巻回されている。
そして、各ヒータ32,33及び温度センサ34は制御用電源
回路31から交流電力の供給を受けるようになっている。
又、制御用電源回路30は温度設定回路39及び電源非同期
回路40に整流電流及び定電圧を供給している。温度設定
回路39はカーペット本体31の所望の表面温度に対応した
温度設定電圧Vsetを作成する機能を有するもので、この
温度設定電圧Vsetは温度信号比較回路41に送られてい
る。一方、前記温度センサ34には温度信号検出回路42が
接続され、温度センサ34からの交流の温度検出信号がこ
の温度信号検出回路42によって直流の温度検出信号に変
換されて温度信号比較回路41に送られるようになってい
る。この温度信号比較回路41は、温度設定回路39の温度
設定電圧Vsetと温度センサ34からの温度検出電圧とを比
較してカーペット本体31の表面温度を温度設定電圧Vset
に対応する温度にする如く各ヒータ32,33に接続された
リレーRyA,RyBをオン・オフ制御させる信号を得る機能
を有するものである。

次に本考案の特徴とするところの説明を簡単とするため
に第２図に従って説明する。電源プラグ50には温度過上
昇防止用の温度ヒューズTFを介して各ヒータ32,33が接
続されるとともに前記温度ヒューズTFを介して電源スイ
ッチSW1,抵抗R2及び整流用ダイオードD1,D2が直列接続
されている。なお、ダイオードD2は抵抗R2から見て順方
向、ダイオードD2は同方向から見て逆方向に接続されて
いる。

これらダイオードD1,D2の接続点には温度ヒューズTFと
熱結合された傍熱抵抗R3が接続され、さらにこの傍熱抵
抗R3に分圧抵抗R12を介して温度設定回路39が接続され
ている。なお、TP10点における電圧が温度設定回路39の
設定基準電圧となる。この温度設定回路39は次のような
構成となっている。すなわち、平滑用コンデンサc5が抵
抗R12に並列接続されるとともに分圧用の各抵抗つまり
抵抗R27が抵抗R12に対して直列接続され、さらにこの抵
抗R27に対して抵抗R26及び電界効果トランジスタFETと
温度サーミスタTH1及び抵抗R25との並列回路が接続され
ている。又、抵抗R25にはスイッチSW4と抵抗R24との並
列回路が接続され、さらに可変抵抗VRと抵抗R22との並
列回路が接続されている。可変抵抗VRには抵抗R21を介
してNPN型トランジスタQ11のコレクタが接続されてい
る。一方、NPN型トランジスタQ6のベースには温度サー
ミスタTH1と抵抗R25との接続点に接続され、同トランジ
スタQ6のエミッタには抵抗R18が接続されている。な
お、同トランジスタQ6のコレクターエミッタ間には抵抗
R20,R19が接続されている。又、電界効果トランジスタF
ETのゲートにはダイオードD12,抵抗R14,R15を介してNPN
型トランジスタタQ6のコレクタに接続されている。な
お、ダイオードD12にはコンデンサC7が接続されてい
る。

又、PNP型トランジスタQ4が設けられ、このトランジス
タQ4のコレクタに抵抗R60を介してNPN型トランジスタQ5
のベースが接続され、さらにこのトランジスタQ5のコレ
クタが前記NPN型トランジスタQ11のベースに接続されて
いる。

一方、前記各温度検知線37,38にはそれぞれ分圧抵抗R5
4,R53及びR48,R50が接続されている。これら分圧抵抗R5
4,R53及びR48,R50の各接続点にはそれぞれダイオードD1
9,D20が接続され、さらにこれらダイオードD19,D20が共
通接続されて抵抗R62を介して前記PNP型トランジスタQ4
のベースに接続されている。そして、以上により短絡検
知断線検出回路が構成されている。

次に上記の如く構成された電気カーペットの作用につい
て説明する。

先ず、電源スイッチSW1が投入されると、交流電源から
の交流電圧は各ダイオードD1,D2で整流されて後に抵抗R
12で分圧されて設定基準電圧として温度設定回路39に供
給される。この設定基準電圧はコンデンサC5で平滑さ
れ、さらに各分圧用の抵抗R27,R26,温度サーミスタTH
1、抵抗R25,可変抵抗VR,抵抗R22及びR21で分圧される。
なお、スイッチSW4が閉じられると抵抗R24が接続される
ことによって温度設定電圧Vsetのレベルが変化し、これ
によってカーペット本体31の表面温度が約5deg補正され
る。又、温度サーミスタTH1により室温が低いときは温
度設定を上げる補正を行っている。さらに、暖房面積切
換えスイッチSW2,SW3からの片面オフ信号により電界効
果トランジスタFETをオン状態として温度設定を上げ、
全面使用時に近い温度となるように補正が行なわれる。

一方、交流電圧は抵抗R49を通して温度センサ34に加わ
るので、これら抵抗R49及び温度センサ34で分圧され、
さらに抵抗R51,R52で分圧されて演算増幅器OP3に送られ
る。そして、この電圧は演算増幅器OP3、ダイオードD1
8、抵抗R46及びコンデンサC14で構成されるピークホー
ルド回路により整流平滑され、コンデンサC14の両端に
直流の温度検出信号Vdが得られ、この信号Vdが温度信号
比較回路41に送られる。

一方、正常時にラインＢに対してラインＡがマイナス電
圧の時は、PNP型トランジスタQ4がオンとなって同トラ
ンジスタQ4のベース電流は抵抗R17から同トランジスタQ
4のエミッタベース間を通ってダイオードD19,D20に流
れ、さらに抵抗R53,R50に流れる。又、ラインＢに対し
てラインＡがプラス電圧の時、電流は抵抗R2からダイオ
ードD2を通って傍熱抵抗R3、各短絡検知線37,38、各抵
抗R54,R48さらに各抵抗R53,R50に流れる。これにより、
各点P1,P2にはそれぞれプラスの電圧が現れるので、PNP
型トランジスタQ4のベース電流はしゃ断されて同トラン
ジスタQ4はオフ状態となる。従って、同トランジスタQ4
は電源の周波数に同期してオン・オフし、これに同期し
てNPN型トランジスタQ5及びQ11はオン・オフする。ここ
で、温度設定電圧VsetはNPN型トランジスタQ6と抵抗R18
とのインピーダンス変換回路を通して得られるが、NPN
型トランジスタQ11のオン・オフにより温度設定電圧Vse
tは第３図に示すように同トランジスタQ11のオン・オフ
に同期したレベルとなる。つまり温度設定電圧Vsetは第
３図に示すようにNPN型トランジスタQ11のオン時の温度
コントロール電圧とオフ時のセンサ２次箔断線検出電圧
とに時分割される。なお、温度コントロール電圧はスイ
ッチSW4を閉じたとき（実線）と開いたとき（点線）と
を示す。

しかして、温度信号比較回路41において温度検出電圧Vd
は演算増幅器OP4の反転入力端子に入力し、又温度設定
信号Vsetは同増幅器OP4の非反転入力端子に入力する。
ここで、温度検出電圧Vdが温度設定電圧Vsetよりも低
い場合、演算増幅器OP4の出力はハイレベルとなりPNP型
トランジスタQ10はオフとなる。そこで、コンデンサC1
3,C12がダイオードD13,抵抗R42を通して放電するために
各NPN型トランジスタQ9,Q8のシュミット回路入力はロー
レベルとなり、温度信号比較回路41としてはローレベル
を出力する。次に温度設定電圧Vsetよりも温度検出電
圧Vdが高く、さらにこの温度検出電圧Vdよりもセンサ２
次箔断線電圧が高い場合、演算増幅OP4の出力はハイレ
ベルとローレベルとを繰り返し、コンデンサC13,ダイオ
ードD14及び抵抗R43よる充電、ダイオードD13を通して
抵抗R42への放電が行なわれる。抵抗R42に現れる電圧は
コンデンサC12で平滑されて前記シュミット回路へハイ
レベルとして送られる。これにより、温度信号比較回路
41としてはハイレベルを出力する。次にセンサ２次箔
断線電圧よりも温度検出電圧Vdが高い場合、演算増幅器
OP4の出力はローレベルで一定となり、コンデンサC13へ
は充電のみが行なわれる。しかるに、抵抗R42への電圧
発生がないため温度信号比較回路41としてローレベルを
出力し続ける。

又、電源非同期回路40は次のような動作を行う。演算増
幅器OP1及び各抵抗R32,R33,R34及びコンデンサC9により
構成されるCR発振回路の出力がコンデンサC8により微分
され、この微分信号が抵抗R31,R30で作成される基準レ
ベルに対して同期トリガ信号として与えられ、さらにこ
れが演算増幅器OP2の反転入力端子に送られる。又、こ
の演算増幅器OP2の非反転入力端子には温度信号比較回
路41の出力信号が入力される。ところで、リレー出力
オフからオンとなる場合、演算増幅器OP2の非反転入力
端子は、温度信号比較回路41の出力信号がローレベルか
らハイレベルに変わると、同期トリガ信号の負レベルに
て演算増幅器OP2の出力つまり非同期出力はローレベル
からハイレベルとなり、各リレーRyA,RyBはオンする。
次にリレー出力オンからオフとなる場合、演算増幅器
OP2の非反転入力端子は、温度信号比較回路41の出力信
号がハイレベルからローレベルへの変化で同期トリガ信
号の正レベルにて演算増幅器OP2の出力はハイレベルか
らローレベルに変わり、リレーRyA,RyBはオフとなる。
なお、非同期出力はインバータとして作用するPNP型ト
ランジスタQ2を通して各リレーRyA,RyBに送られてい
る。

さて、この状態にダイオードD2又は傍熱抵抗R3のいずれ
か一方が断線してオープン状態となると、TP10点におけ
る設定基準電圧は第４図に示すように零レベルとなる。
しかるに、温度信号比較回路41へ送られる温度設定電圧
Vsetは零レベルとなる。よって、温度信号比較回路41に
おけるコンパレータOP1の出力には交流成分が現れず、
各リレーRyA,RyBは開いて各ヒータ32,33への通電は停止
する。

次に各短絡検知線37,38のいずれか一方が断線した場合
について説明する。短絡検知線37,38のいずれか一方が
断線すると、点P1又はP2の電位が低下してPNP型トラン
ジスタQ4はオン状態となり続ける。しかして、温度設定
電圧Vsetは第５図に示すようにセンサ２次箔断線検出電
圧で一定となる。このため、温度信号比較回路41のコン
デンサC13への充放電が繰り返されなくなり、各リレーR
yA,RyBはオフ状態となる。この結果、各ヒータ32,33へ
の通電は停止する。

このように上記一実施例においては、傍熱抵抗R3が断線
すると温度設定回路39への電力供給がしゃ断されて温度
設定電圧Vsetは零レベルとなり、又短絡検知線37,38が
断線すると短絡検知断線検知回路により温度設定回路39
で作成される温度設定電圧Vsetが２次箔短絡断線電圧レ
ベルで一定出力するようにしたので、両場合において各
リレーRyA,RyBは共にオフ状態となって各ヒータ32,33へ
の通電は停止される。従って、傍熱抵抗R3の断線の場合
ばかりでなく各短絡検知線37,38が断線した場合にも各
ヒータ32,33への通電は停止される。これにより、故障
時のフェールセーフは向上する。

なお、本考案は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、温
度設定回路39は別の回路構成で温度設定電圧Vsetを作成
するようにしてもよい。なお、この場合、NPN型トラン
ジスタQ11のオフにより温度設定電圧Vsetはセンサ２次
箔断線検出電圧となる構成とする。又、短絡検知線37,3
8の断線は電圧レベルの変化つまり電圧低下又は電圧上
昇として検出すればよく、かつこの場合NPN型トランジ
スタQ11をPNP型トランジスタとすればこのトランジスタ
にハイレベルのベース電流を流してオフ状態とするよう
に構成すればよい。

［考案の効果］ 以上詳記したように本考案によれば、交流電源に接続さ
れる温度ヒューズと熱結合された傍熱抵抗が断線して
も、又この傍熱抵抗の断線ばかりでなくヒータに対して
感温層を介して巻回された短絡検知線が断線しても、こ
れらの場合において共にヒータへの通電を確実に停止で
きて故障時のフェールセーフを向上できる電気カーペッ
トを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本考案に係わる電気カーペットの一
実施例を説明するための図であって、第１図は全体構成
図、第２図は特徴部分を抽出した構成図、第３図乃至第
５図は作用を説明するための図、第６図及び第７図は従
来技術を説明するための図である。 30…制御用電源回路、31…カーペット本体、32,33…ヒ
ータ、34…温度センサ、37,38…短絡検知線、39…温度
設定回路、40…電源非同期回路、41…温度信号比較回
路、42…温度信号検出回路、TF…温度ヒューズ、R3…傍
熱抵抗、R21〜R27…分圧抵抗、VR…可変抵抗、TH1…温
度サーミスタ、Q4…PNP型トランジスタ、Q5,Q6,Q11…NP
N型トランジスタ、R48,R50,R53,R54…分圧抵抗、D19,D2
0…ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カーペット本体に配置され、かつ交流電源
   に接続されたヒータと、 前記カーペット本体に配置された温度センサと、 前記ヒータと前記交流電源との間に接続されたリレー
   と、 前記交流電源に対して温度過上昇防止用の温度ヒューズ
   を介して接続され、この温度ヒューズと熱結合された傍
   熱抵抗と、 前記ヒータに対して感温層を介して巻回され、前記傍熱
   抵抗を通して前記交流電源と通電される短絡検知線と、 前記傍熱抵抗を介して前記交流電源と接続され、前記カ
   ーペット本体の表面温度に対する温度設定電圧を作成
   し、かつ前記傍熱抵抗が断線したときに前記温度設定電
   圧を零レベルとする温度設定回路と、 前記短絡検知線に接続され、この短絡検知線の断線時の
   電圧変化を前記温度設定回路に伝え、この温度設定回路
   で作成される前記温度設定電圧を所定の断線電圧レベル
   で一定出力させる前記短絡検知線の断線検知回路と、 前記温度設定回路の温度設定電圧と前記温度センサから
   の温度検知電圧とを比較して前記カーペット本体の表面
   温度を前記温度設定電圧に対応する温度にする如く前記
   リレーをオン・オフ制御し、かつ前記温度設定回路から
   の温度設定電圧が零レベルとなったとき、又は前記温度
   設定電圧が断線電圧レベルで一定出力されたときに前記
   リレーをオフ制御する温度信号比較回路と、 を具備したことを特徴とする電気カーペット。