JPH085090A

JPH085090A - 暖房機の温度制御装置

Info

Publication number: JPH085090A
Application number: JP13281594A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Iwaki; 伸浩岩城
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】室内温度および電源電圧の変動に応じて発熱
体への通電を制御する。【構成】サーミスタ５および電源電圧検知手段４１に
よって室温および電圧の変化を検知して、設定温度に応
じたサイクルタイムのオン時間の補正値が決められる。
設定温度に対する基準のサイクルタイムのオン時間に、
各補正値が加減されて補正される。補正されたサイクル
タイムに基づいて発熱体３が通電されてカーペット本体
１の温度が上昇する。サイクルタイムのオン時間が経過
すると、発熱体３への通電が停止されてカーペット本体
１の温度が低下していく。この動作が繰り返されて、カ
ーペット本体１の表面温度が設定温度に対して一定の温
度範囲に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱体を備えた電気カ
ーペットや床暖房等の暖房機の温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気カーペットは、図４，５の如
く、カーペット本体１と該本体１の温度等の制御を行う
温度制御装置２とから構成されている。カーペット本体
１は、カーペット生地である表生地と裏生地とからなる
二重構造とされ、表生地と裏生地との間にカーペット本
体１を熱する発熱体３が挟み込まれている。発熱体３
は、通電により発熱するヒータ線３ａと、ヒータ線３ａ
の温度を感知する検知線３ｂとからなり、これらが線状
に一体形成されている。そして、発熱体３は、カーペッ
ト本体１を２分するよう左右に配置され、左右同時ある
いは左右別々に発熱可能とされている。

【０００３】温度制御装置２は、カーペット本体１の端
部に取付けられたコントローラ内に配置され、カーペッ
ト本体１の発熱体３に接続されている。温度制御装置２
は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＰＵ等からなるマイコン４と、
室内温度を検知するサーミスタ５および温度を設定する
温度調節ボリューム６等を備えた入力回路７と、発熱体
３への通電を切換えるリレー等を備えたスイッチング回
路９と、使用状況等をＬＥＤ１０の点灯により表示する
表示回路１１と、動作のタイミングをとるための周波数
を発振する発振回路１２とからなる。そして、この温度
制御装置２では、図６に示すようにスイッチング回路９
のリレーの一定時間のサイクルタイムにおけるオン時間
とオフ時間との比率を可変する通電率制御によって発熱
体３への通電を行い、カーペット本体１の温度制御を行
っている。なお、図４中、１３は交流電源である。

【０００４】この通電率制御による発熱体３への通電
は、使用者が電源を入れて所望温度に設定すると、入力
回路７の温度調節ボリューム６によって電圧信号に変換
された温調入力信号Ｖａがマイコン４に入力され、予め
格納された温調入力信号Ｖａの値に応じたサイクルタイ
ムが読み出される。一方、入力回路７のサーミスタ５に
よって電圧信号に変換された室温入力信号Ｖｃがマイコ
ン４に入力され、予め格納された室温入力信号Ｖｃに応
じたサイクルタイムのオン時間の可変値が読み出され
る。そして、サイクルタイムのオン時間に、室温入力信
号Ｖｃによるオン時間の可変値が加減されて補正され
る。すなわち、設定温度に対して室温が高ければリレー
のオン時間が短くなり、逆に室温が低ければリレーのオ
ン時間が長くなる。

【０００５】次に、この補正されたサイクルタイムに基
づいてリレーが作動される。まず、マイコン４からスイ
ッチング回路９に信号が送出されてトランジスタＴＲ１
がオンする。すると、電源１３からの電流がリレーのコ
イル８ａに流れ、リレーの接点８ｂが閉じて発熱体３に
電流が流れてカーペット本体１の温度が上昇する。そし
て、サイクルタイムのリレーのオン時間が経過すると、
マイコン４からの信号送出が停止され、トランジスタＴ
Ｒ１がオフしてリレーコイル８ａへの通電が停止し、リ
レー接点８ｂが開いて発熱体３への通電が停止する。そ
の後、サイクルタイムの周期が経過すると、トランジス
タＴＲ１が再びオンして発熱体３に通電され、以上の動
作が繰り返されて、カーペット本体１の表面温度が一定
の温度範囲に保たれる。

【０００６】また、このような通電率制御による発熱線
への電力供給を行う暖房装置が、特開平５−２０３１６
８号公報に開示されている。この暖房装置は、図７の如
く、暖房装置本体１５にヒータ線１６が配線されるとと
もに床温度センサ１７が配線され、主制御部１８に、操
作部１９、スイッチング回路２０および入力回路２１が
接続され、入力回路２１に床温度センサ１７および室温
センサ２２が接続されている。これは、室温センサ２２
の検出温度を入力回路２１に取り込み、主制御部１８は
その検出温度によって定められた通電率に基づいてスイ
ッチング回路２０を駆動し、スイッチング回路２０の導
通状態および非導通状態によりヒータ線１６に電力供給
されて、暖房装置本体１５の温度制御が行われるもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電気カーペ
ットの通電率制御では、室内温度の変化に対してマイコ
ン４からの出力信号によりリレーのオン時間を長くした
り短くしたりして、室内温度によるカーペット本体１の
表面温度の変化を防止しているが、例えば他の電気製品
使用による消費電力の増大や、何らかの理由によって電
源電圧が変動することがある。この場合、通電率制御に
よる発熱体３への通電を行っていると、その電圧変動が
直接発熱体３の消費電力に影響をおよぼすため、室内温
度が同じでも電源電圧が低くなるとカーペット本体１の
表面温度が低下し、逆に電源電圧が高くなるとカーペッ
ト本体１の表面温度が上昇して快適性を損なってしま
う。

【０００８】また、従来の電気カーペットでは、サイク
ルタイムの可変値が室内温度により決められており、設
定温度の高低に関係なく、室内温度によって一定の補正
が行われる。さらに、特開平５−２０３１６８号公報の
暖房装置では、設定温度に関係なく、検出温度によって
定められた通電率でヒータ線１６に電力供給されてい
る。このように、設定温度に拘わらず、室内温度による
一定の補正や電力供給を行うと、設定温度の高いところ
（温調「強」付近）では、電圧変動に対する設定温度の
変化がほとんどないが、設定温度の低いところ（温調
「弱」付近）では、ＡＣ１００Ｖに対して電源電圧が高
くなれば設定温度の上昇幅が大きくなり、逆に電源電圧
が低くなれば設定温度の上昇幅が小さくなるため、設定
温度の低いところでの電圧変動に対するカーペット本体
の表面温度のバラツキが大きくなってしまうといった不
都合が生じていた。

【０００９】本発明は、上記に鑑み、室内温度および電
源電圧の変動に応じて発熱体への通電を制御して常に設
定温度に保持しうる暖房機の温度制御装置の提供を目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図１，５の如く、暖房機本体１に発熱体３が配さ
れ、該発熱体３への通電をパルス幅を可変して暖房機本
体１が設定温度になるよう制御したり、あるいは一定時
間のサイクルタイムにおけるオン時間とオフ時間との比
率を可変して暖房機本体１が設定温度になるよう通電率
制御をするものであり、室内の温度を検知する室温検知
手段５と、電源の電圧変化を検知する電源電圧検知手段
４１とを備え、前記室温検知手段５および電源電圧検知
手段４１からの出力信号に基づいて、パルス幅の可変値
を決定したり、あるいはサイクルタイムのオン時間の可
変値を決定する温度修正手段４２が設けられている。

【００１１】そして、温度修正手段４２による可変値
は、暖房機本体１の設定温度に応じて変化する。

【００１２】

【作用】上記課題解決手段において、室温検知手段５に
よって室内温度を検知して、設定温度に応じたパルス幅
あるいはサイクルタイムのオン時間の室温による可変値
が決められる。一方、電源電圧検知手段４１によって電
圧変化を検知すると、設定温度に応じたパルス幅あるい
はサイクルタイムのオン時間の電圧変化による可変値が
決められる。

【００１３】そして、設定温度に対するパルス幅あるい
はサイクルタイムのオン時間に、室温および電圧変化に
よる各可変値が加減されて最終的な可変値が決められ
る。このとき、設定温度に対して室温が高ければパルス
幅あるいはオン時間が短くなり、室温が低ければパルス
幅あるいはオン時間が長くなる。また、ＡＣ１００Ｖに
対して電源電圧が高ければパルス幅あるいはオン時間が
短くなり、電源電圧が低ければパルス幅あるいはオン時
間が長くなる。

【００１４】次に、この最終的な可変値によるパルスあ
るいはサイクルタイムに基づいて発熱体３が通電され
て、暖房機本体１の温度が上昇する。そして、パルス幅
あるいはサイクルタイムのオン時間が経過すると、発熱
体３への通電が停止されて、暖房機本体１の温度が低下
していく。その後、パルスあるいはサイクルタイムの周
期が経過すると、再び発熱体３に通電されて、暖房機本
体１の温度が上昇する。以後、この動作が繰り返され
て、暖房機本体１の表面温度が設定温度に対して一定の
温度範囲に保たれる。

【００１５】

【実施例】本実施例の電気カーペットは、図１，５の如
く、カーペット本体１と該本体１の温度等の制御を行う
温度制御装置３０とから構成されている。カーペット本
体１は、カーペット生地である表生地および裏生地と、
カーペット本体１を熱する発熱体３とからなり、発熱体
３は表生地と裏生地との間に挟み込まれ、図５に示すよ
うにカーペット本体１を２分するよう左右に配置され、
左右同時あるいは左右別々に発熱可能とされている。

【００１６】発熱体３は、図２の如く、通電により発熱
するヒータ線３ａと、ヒータ線３ａの温度を感知する検
知線３ｂと、ヒータ線３ａおよび検知線３ｂを絶縁する
感熱材３１とからなり、これらが線状に一体形成されて
いる。ヒータ線３ａは発熱体３の中心となる巻芯３２の
外周に巻かれ、その外周に感熱材３１であるナイロンが
被覆され、その外周に検知線３ｂが巻かれ、その外周に
ＰＶＣ（塩化ビニル）３３が被覆されている。なお、発
熱体３のヒータ線３ａが何らかの理由によって異常に温
度上昇すると、感熱材３１の絶縁抵抗が急激に低下し
て、後述するスイッチング回路に配置されたサイリスタ
に電流が流れて、ヒータ線３ａへの通電が遮断されて発
熱体３の異常過熱が防止される。

【００１７】温度制御装置３０は、カーペット本体１の
端部に取付けられ電源スイッチや温度設定等を設定する
キー入力部、および運転状況等をＬＥＤの点灯により表
示する表示部とを備えたコントローラ内に配置され、カ
ーペット本体１の発熱体３に接続されている。温度制御
装置３０は、図１に示すように、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＰ
Ｕ等からなるマイコン４と、キー入力部による設定内容
に応じてマイコン４へ出力信号を送出する入力回路７
と、マイコン４からの出力信号に基づいてカーペット本
体１への通電等を切換えるスイッチング回路９と、使用
状況によりＬＥＤ１０を点灯させる表示回路１１と、動
作のタイミングをとるための周波数を発振する発振回路
１２とからなる。

【００１８】スイッチング回路９には、発熱体３への通
電を切換えるリレーと、スイッチング回路９内の電流量
をコントロールするサイリスタＳＣＲとを備えており、
リレーがオンオフすることにより発熱体３に電流が流れ
て発熱体３が発熱する。入力回路７には、コントローラ
によって設定される温度設定に応じた出力信号（温調入
力信号Ｖａ）をマイコン４に送出する可変抵抗器からな
る温度調節ボリューム６と、室内温度を検知するコント
ローラに配置された室温検知手段としてのサーミスタ５
とを備えている。温度調節ボリューム６は、例えば設定
温度が『強』『中』『弱』の３段階であれば、それに応
じて３段階の温調入力信号Ｖａを出力する。また、サー
ミスタ５は、室温が高くなると抵抗値が小さくなってマ
イコン４への出力信号（室温入力信号Ｖｃ）は小さくな
り、室温が低くなると室温入力信号Ｖｃは大きくなる。
なお、図１中、８ａはリレーのコイル、８ｂはリレーの
接点、１３は交流電源でスイッチング回路９に接続され
ている。

【００１９】そして、温度制御装置３０は、温度調節ボ
リューム６およびサーミスタ５からの出力信号に基づい
て、図６に示すようにリレーの一定時間のサイクルタイ
ムにおけるオン時間とオフ時間との比率を可変する通電
率制御によって発熱体３への通電を行い、カーペット本
体１の温度制御を行う。なお、ここで言う通電率制御
は、従来技術において述べたものと同じであるため、詳
細な説明は省略する。また、従来と同じ構成部品には同
じ符号を付している。

【００２０】ところが、例えば他の電気製品使用による
消費電力の増大や、何らかの理由によって電気カーペッ
トに供給される電源の電圧が変動することがある。この
場合、通電率制御によって発熱体３への通電を行ってい
ると、電圧変動が直接発熱体３の消費電力に影響をおよ
ぼすため、カーペット本体１の表面温度が低下したり上
昇したりして快適性を損なってしまう。

【００２１】そこで、本実施例の温度制御装置３０に
は、電源の電圧変化を検知する電源電圧検知手段４１が
配置され、図３の如く、電源電圧検知手段４１およびサ
ーミスタ５からの出力信号に基づいてサイクルタイムの
オン時間を可変する補正値を決定する温度修正手段４２
が設けられている。

【００２２】電源電圧検知手段４１は、交流電源１３か
らの交流電圧を直流電圧（電圧入力信号Ｖｂ）に変換す
るもので、図１の如く、電解コンデンサＣ１とこれに並
列接続された抵抗Ｒ１とを備え、一側がスイッチング回
路９およびマイコン４に接続され、他側が入力回路７に
接続されている。そして、電源電圧がＡＣ１００Ｖに対
して高くなると電圧入力信号Ｖｂは大きくなり、電源電
圧が低くなると電圧入力信号Ｖｂは小さくなる。

【００２３】温度修正手段４２は、サイクルタイムのオ
ン時間を補正するもので、温度調節ボリューム６の温調
入力信号Ｖａに応じた基準となるサイクルタイムに、電
源電圧検知手段４１の電圧入力信号Ｖｂに応じた補正値
とサーミスタ５の室温入力信号Ｖｃに応じた補正値とを
加減して補正し、その可変されたサイクルタイムにより
リレーが作動される。

【００２４】そして、温度修正手段４２による各補正値
は、カーペット本体１の設定温度に応じて変化するよう
構成されており、設定温度に応じたサーミスタ５による
補正値と、設定温度に応じた電源電圧検知手段４１によ
る補正値とが予めマイコン４のＲＯＭに格納されてい
る。つまり、室内温度および電源電圧が同じ場合でも、
設定温度が変わると補正値も変わるようになっている。
なお、温度設定に応じた基準となるサイクルタイムは予
めマイコン４のＲＯＭに格納されている。

【００２５】また、サイクルタイムの周期Ｔは、１５０
秒以上で２４０秒以下になるよう設定されている。これ
は、リレーの寿命およびカーペット本体１の表面温度の
変化を考慮しており、サイクルタイムの周期Ｔを短くす
ればリレーのオンオフ回数が多くなって、リレーの劣化
が早くなる。逆に周期Ｔを長くすればオン時間およびオ
フ時間が長くなり温度変化の度合いが大きくなって、カ
ーペット本体の表面温度に影響を与えて、結果的に快適
性が失われてしまうためである。

【００２６】上記構成において、使用者が電源を入れて
所望温度（例えば『中』）に設定すると、入力回路７の
温度調節ボリューム６から設定温度に応じた温調入力信
号Ｖａがマイコン４に入力され、温調入力信号Ｖａに応
じた基準となるサイクルタイムがＲＯＭから読み出され
る。一方、サーミスタ５が室内温度を検知して、室内温
度に応じた室温入力信号Ｖｃがマイコン４に入力され、
設定温度に応じた室温入力信号Ｖｃによるオン時間の補
正値がＲＯＭから読み出される。また、電源電圧検知手
段４１が電源電圧の変化、すなわちＡＣ１００Ｖに対す
る電圧変化を検知すると、電圧入力信号Ｖｂがマイコン
４に入力され、設定温度に応じた電圧入力信号Ｖｂによ
るオン時間の補正値がＲＯＭから読み出される。

【００２７】そして、基準サイクルタイムのオン時間
に、各オン時間の補正値が加減されて補正される。この
とき、設定温度に対して室温が高ければオン時間が短く
なり、室温が低ければオン時間が長くなる。また、ＡＣ
１００Ｖに対して電源電圧が高ければオン時間が短くな
り、電源電圧が低ければオン時間が長くなる。

【００２８】次に、この補正されたサイクルタイムに基
づいてリレーが作動される。まず、マイコン４からスイ
ッチング回路９に信号が送出されて、トランジスタＴＲ
１がオンする。すると、電源１３からの電流がリレーの
コイル８ａに流れて、リレーの接点８ａが閉じられ、カ
ーペット本体１の発熱体３に電流が流れて、ヒータ線３
ａが発熱してカーペット本体１の温度が上昇する。そし
て、サイクルタイムのリレーのオン時間が経過すると、
マイコン４からの信号送出が停止され、トランジスタＴ
Ｒ１がオフになってリレーコイル８ａへの通電が停止
し、リレー接点８ｂが開いて発熱体３への通電が停止さ
れる。そして、カーペット本体１の温度が低下してい
く。

【００２９】その後、サイクルタイムの周期Ｔが経過す
ると、トランジスタＴＲ１が再びオンして発熱体３に通
電されて、カーペット本体１の温度が上昇する。以後、
この動作が繰り返されて、カーペット本体１の表面温度
が設定温度に対して一定の温度範囲に保たれる。なお、
室内温度および電源電圧が変化すれば、その都度サイク
ルタイムのオン時間の補正が行われ、設定温度が変われ
ば、室内温度および電源電圧によるオン時間の補正値も
変わり、その補正値に応じたサイクルタイムの補正が行
われる。

【００３０】このように、温度修正手段４２により一定
時間のサイクルタイムにおけるオン時間の補正を行い、
通電率制御によって発熱体３に通電するので、室内温度
および電源電圧の変化によるカーペット本体１の表面温
度の変化の度合いを小さく抑えることができる。

【００３１】しかも、温度修正手段４２による可変値
は、カーペット本体１の設定温度に応じて変わるので、
設定温度に応じた適性な補正が行われ、カーペット本体
１の表面温度が設定温度に対して一定の温度範囲に保た
れる。したがって、特に従来問題であった設定温度が低
い場合における表面温度の変化の度合いが小さくなり、
さらなる電気カーペット使用時の快適性が向上し、電気
カーペットとしての信頼性が高まる。

【００３２】また、サイクルタイムの周期Ｔを１５０秒
以上で２４０秒以下に設定しているので、リレーのオン
オフ回数およびオンオフ時間が適性に保たれ、リレーの
劣化を防ぐとともに電気カーペットの使用時の快適性を
確保することができ、電気カーペットとしての延命効果
および安全性が向上する。

【００３３】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、上
記実施例では、一定時間のサイクルタイムにおけるオン
時間とオフ時間との比率を可変して発熱体３への通電を
制御する通電率制御について述べたが、マイコンからの
パルス信号により発熱体への通電を行う温度制御におい
て、パルス信号のパルス幅を可変してもよい。また、サ
イクルタイムのオン時間を可変したが、オフ時間を可変
するようにしてもよい。

【００３４】そして、発熱体３への通電は、リレーによ
って切換えていたが、サイリスタ等のスイッチング素子
を使用してもよい。また、発熱体３としてヒータ線３ａ
を用いた線状の発熱体３としたが、面状の発熱体でもよ
い。

【００３５】さらに、上記実施例では、設定温度を３段
階の段階的な可変としたが、連続的に可変させてもよ
い。

【００３６】さらにまた、暖房機を電気カーペットとし
たが、床に直接発熱体を配置した床暖房機や電気毛布等
の暖房機でも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、パルス幅あるいは一定時間のサイクルタイムに
おけるオン時間を、室内温度および電源電圧の変化に応
じて補正を行い、通常の温度制御あるいは通電率制御に
よって発熱体に通電するので、室内温度および電源電圧
の変化による暖房機の表面温度の変化の度合いを小さく
抑えることができる。

【００３８】しかも、温度修正手段による可変値は、暖
房機の設定温度に応じて変わるので、設定温度に応じた
適性な補正が行われ、暖房機本体の表面温度が設定温度
に対して一定の温度範囲に保たれる。したがって、特に
従来問題であった設定温度が低い場合における表面温度
の変化の度合いが小さくなり、さらなる暖房機使用時の
快適性が向上し、暖房機としての信頼性が高まるといっ
た優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電気カーペットの温
度制御装置の構成図

【図２】発熱体の構成図

【図３】温度制御装置のブロック図

【図４】従来の電気カーペットの温度制御装置の構成図

【図５】同じくカーペット本体の構成図

【図６】通電率制御のサイクルタイムを示す図

【図７】他の従来例を示す暖房装置の構成図

【符号の説明】

１カーペット本体３発熱体５サーミスタ３０温度制御装置４１電源電圧検知手段４２温度修正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】暖房機本体に発熱体が配され、該発熱体
への通電はパルス幅を可変して前記暖房機本体が設定温
度になるよう制御する暖房機の温度制御装置において、
室内の温度を検知する室温検知手段と、電源の電圧変化
を検知する電源電圧検知手段とを備え、前記室温検知手
段および電源電圧検知手段からの出力信号に基づいてパ
ルス幅の可変値を決定する温度修正手段が設けられたこ
とを特徴とする暖房機の温度制御装置。
【請求項２】暖房機本体に発熱体が配され、該発熱体
への通電は一定時間のサイクルタイムにおけるオン時間
とオフ時間との比率を可変して前記暖房機本体が設定温
度になるよう通電率制御を行う暖房機の温度制御装置に
おいて、室内の温度を検知する室温検知手段と、電源の
電圧変化を検知する電源電圧検知手段とを備え、前記室
温検知手段および電源電圧検知手段からの出力信号に基
づいてサイクルタイムのオン時間の可変値を決定する温
度修正手段が設けられたことを特徴とする暖房機の温度
制御装置。
【請求項３】温度修正手段による可変値は暖房機本体
の設定温度に応じて変化することを特徴とする請求項１
または２記載の暖房機の温度制御装置。