JPS58175026A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトライアック等の双方向性スイッチング素子等
によりヒータの通電を制御する温度制御装置に於て、自
己保持手段動作中の任意の期間トライアック等の双方向
性スイッチング素子の導通を双方向とするとともに温度
設定を温度調節手段に無関係に一定の設定に固定し、該
固定温度に到達後上記自己保持手段を解除するとともに
温度の固定をも解除し、更に該自己保持手段の解除中は
双方向性スイッチング素子の導通を一方向とした温度制
御装置に関し、特に採暖具（ヒータ）等の温度上昇（速
熱性）を向上せしめた温度制御装置に関するものである
。

以下本発明の温度制御装置の一実施例を図面とともに説
明するが、温度制御装置の自己保持手段動作中の温度調
節手段に無関係に設定温度の固定は温度調節手段による
可変範囲の最高温度に固定した場合について説明する。

第１図に於て、交流電源１に負荷（ヒータ）２及び双方
向性スイッチング素子（以下トライアッりで説明する）
３が直列に接続されて主回路を構成している。該主回路
に並列に抵抗４．ダイオード５．ツェナーダイオード６
の直列回路が接続されていて、上記ツェナーダイオード
６の両端にダイオード１９を介してコンデンサ６０が接
続されて直流電源をなしている。またツェナーダイオー
ド６の両端には抵抗７．１０が接続され、該抵抗７．１
０の接続端はｎｐｎトランジスタ１２のペースに接続さ
れ、該トランジスタ１２のエミッタは直流電源の低側（
ツェナーダイオード６のアノードライン）に接続され、
コレクタは抵抗１１を介してツェナーダイオード６のカ
ソードライン（直流電源の平滑前）に接続されている。

上記ダイオード５．ツェナーダイオード６の直列回路に
並列に抵抗１４を介して全波整流ブリッジ１５の入力側
（交流端子）が接続されていて、該全波整流ブリッジ１
５の出力側（直流端子）にはｎｐｎ）ランジスタ２１の
ペース及びエミッタが接続され、該ペースエミッタ間に
は抵抗１８が接続されている。該トランジスタ２１のコ
レクタは抵抗２０を介して直流電源の高側に接続されて
いる。また該トランジスタ２Ｉのコレクタは抵抗２２を
介してｎｐｎ　）ランジスタ５３のペースに接続され、
前述のトランジスタ１２のコレクタはまた抵抗１３を介
してｎｐｎトランジスタ５４のペースに接続されている
。上記トランジスタ５３゜５４は並列に接続されている
。上記直流電源には抵抗２３．温度検出手段としてのサ
ーミスタ２４及び抵抗２９・３０．温度調節手段として
のボリウム３１よりなる抵抗ブリッジ回路が接続され、
該抵抗ブリッジ回路の出力端は夫々差動アンプをなすｎ
　ｐ　ｎトランジスタ２５．２６のペースに接続され、
該差動アンプをなすトランジスタ２５．２６のエミッタ
は短絡されて抵抗２７を介して直流電源の低側に、トラ
ンジスタ２５のコレクタは直流電源の高側に、トランジ
スタ２６のコレクタは抵抗２８を介して直流電源の高側
に接続されている。該トランジスタ２６のコレクタと抵
抗２８の接続端は上記差動アンプの出力端をなし、該出
力端はｐｎｐｎトランジスタ２５−スに接続され、該ト
ランジスタ３３のエミッタは直流電源の高側に、コレク
タはｎｐｎ）ランジスタ３５のペースに接続され、該ト
ランジスタ３５のコレクタは直流電源の高側に接続され
ている。該トランジスタ３５のペースと直流電源の低側
間に抵抗３４が接続され、該トランジスタ３５のエミッ
タはダイオード９゜抵抗８を介してトランジスタ１２の
ペースに、更にダイオード１７．抵抗１６を介してトラ
ンジスタ２１のペースに接続されている。そして更に抵
抗４０．ダイオード４１を介して自己保持手段のｎｐｎ
）ランジスタ４７のペースに接続されている。該トラン
ジスタ４７のコレクタは抵抗４６を介して直流電源に接
続され、該トランジスタ４７のペースはダイオード４４
．抵抗４３の直列回路を介して抵抗３８とｎｐｎ）ラン
ジスタ３９のコレクタの接続端に接続されている。該ト
ランジスタ３９のコレクタは抵抗３８を介して直流電源
に接続され、該トランジスタ３９のペースはブツシュオ
ンスイッチ３７（ブツシュした時のみ閉成し離せば開成
する）、抵抗３６の直列回路を介して直流電源の高側に
接続されている。また上記トランジスタ４７のコレクタ
及びトランジスタ３９のペースはダイオード４２により
短絡されている。

更にトランジスタ４７と抵抗４６の接続端は抵抗４５を
介してｎｐｎ）ランジメタ３２０ベースに接続されてい
て、該トランジスタ３２はボリウム３１に並列に接続さ
れている。上記抵抗４６とトランジスタ４７の°接続端
は抵抗４８を介してｎｐｎトランジスタ４９のペースに
接続され、該トランジスタ４９は直流電源に接続された
抵抗５０，５］の抵抗５１に並列に接続されている。該
抵抗５０゜５１の接続端はｎｐｎ）ランジスタ５２のペ
ースに接続され、該トランジスタ５２は前述の並列接続
されたトランジスタ５８．５４のトランジスタ５３のベ
ースエミッタ間に接続されている。該トランジスタ５８
．５４のコレクタは抵抗５６を介してｐｎｐｎトランジ
スタ２フースに接続され、該トランジスタ５７のエミッ
タは直流電源の高側に接続され、また該トランジスタ５
７のベースエミッタ間に抵抗５５が接続されている。ま
だトランジスタ５７のコレクタはｎｐｎトランジスタ５
８のベースに接続され、該トランジスタ５８のコレクタ
は直流電源の高側に、エミッタは抵抗５９を介してトラ
イアック３のゲートに接続されている。

第２図に於て、（５）はブツシュオンスイッチ３７をＯ
ＮＬ、自己保持手段が動作中でトライアック３も双方向
に導通している場合ζ（靭は自己保持手段が解除されて
いるときでトライアック３が一方向にのみ導通している
場合、イはトランジスタ２１のコレクタ電圧波形、口は
トランジスタ１２のコレクタ電圧波形、ハはトライアッ
ク３のゲート化−号波形、二は負荷（ヒータ）２の通電
（トライアック３の導通）波形である。

第３図に於て、囚は通電初期自己保持手段を動作せしめ
た場合で、（匂は設定温度保持中に自己゛保持手段を動
作せしめた場合、βｍａｘは温度調節手段（ボリウム３
１）により設定可能な最高温度、βｍｉｎは温度調節手
段（ボリウム３１）による設定可能な最低温度、β０は
ボリウム８１により設定された温度、α′は通電初期自
己保持手段が動作している期間、α１は設定温度保持中
に自己保持手段を動作せしめた場合のその動作期間であ
る。

以上構成の採暖具等の温度制御装置に於て、先ず自己保
持手段が動作していなくて温度が低いとき、抵抗ブリッ
ジの出力はす〒ミスタ２４側の方が高電位でボリウム３
１側の方が低電位である為、トランジスタ２５がＯＮ、
トランジスタ２６がＯＦＦである。従ってトランジスタ
２６のコレクタ電位（差動アンプの出力）は■（高）で
、トランジスタ３８．３５はＯＦＦである。そしてまた
自己保持手段のトランジスタ８９．４７に於てもトラン
ジスタ３９がＯＦＦである為、トランジスタ４７は抵抗
３８−４８．ダイオード４４を介してベース電流が流れ
る為トランジスタ４７はＯＮでアル。従ってトランジス
タ３２．４９には夫々ベース電流が供給されずにトラン
ジスタ８２．４９はＯＦＦであり、トランジスタ５２は
べ一哀電流が抵抗５ｏを介して供給される為トランジス
タ５２はＯＮであす、トランジスタ２１のコレクタ電位
（第２図（Ｂ）イ）は、トランジスタ５２によシ短絡さ
れてトランジスタ５３のベースに印加されずトランジス
タ５３はＯＦＦである。

このとき、トランジスタ１２のベースには抵抗４、ダイ
オード５．ツェナーダイオード６により半波整流された
脈流が抵抗７を介して印加されており、従ってトランジ
スタ１２のコレクタ電位（第２図（Ｂ）口）は交流電源
１の１サイクル毎のゼロクロス時に第２、図（Ｂ）口に
示す如くのパルス状の信号として生成される。そして該
パルス信号が抵抗１３を介してトランジスタ５４のベー
スに印加すれる為、トランジスタ５４は交流電源１の１
サイクル毎のゼロクロス時にパルス状にＯＮする。従っ
てトランジスタ５７のペース電流もこれに同期してパル
ス状に流れる為、トランジスタ５７．５８　ハパルス状
にＯＮして、第２図（Ｂ）ハ・の如くの交流電源の１サ
イクル毎のゼロクロス時に同期してパルス信号がトライ
アック３のゲート信号として印加され、該トライアック
３は第２図（６）二の如くの一方向のみの導通となりヒ
ータ２を通電する。そして温度が上昇してボリウム８１
による設定値（β０）に達すると、抵抗ブリッジの出力
は反転し、ボリウム３１側の方がサーミスタ２４側より
高電位となる為、差動アンプのトランジスタ２５，２６
の動作も反転しトランジスタ２５がＯＦＦ、　トランジ
スタ２６がＯＮとなる。すると差動アンプの出力（トラ
ンジスタ２６のコレクタ電位）がＣ１（低）となり、ト
ランジスタ３３にペース電流が流れる為トランジスタ３
３．８５はＯＮし、該トランジスタ３５．ダイオード９
．抵抗８を介してトランジスタ１２のベースに連続的に
ベース電流が印加される為、トランジスタ１２は連続的
にＯＮとなり、該トランジスタ１２のコレクタ電位は略
０ボルトなシパルス信号は生成されなく力る。従ってト
ランジスタ５４がＯＦＦする為トランジスタ５７．５８
もＯＦＦで、トライアック３にゲート信号が供給されず
にトライアック３もＯＦＦである。

以上のくり返しにょシ設定温度を保持する。

また、次に例えば設定温度保持中にブツシュオンスイッ
チ３７をブツシュオンすると、抵抗３６゜ブツシュオン
スイッチ３７を介してトランジスタ３９はＯＮする。す
るとトランジスタ４７のベースは、抵抗４３．ダイオー
ド４４を介してトランジスタ３９により短絡される為ト
ランジスタ４７はＯＦＦとなり、該トランジスタ４７の
コレクタ電位はＣＸなって、ダイオード４２を介してト
ランジスタ３９のベースにベース電流が供給される為、
トランジスタ３９のＯＮ、トランジスタ４７のＯＦＦ状
態は持続される（自己保持手段が自己保持している）。

従ってトランジスタ３２は抵抗４６．４５を介してベー
ス電流が流れる為、トランジスタ３２はＯＮで電気的に
ボリウム３１を短絡する。このことは温度調節手段が最
高温度に設定されたと等価である。そしてまた、トラン
ジスタ４９には、抵抗４６．４８を介してベース電流が
供給される為トランジスタ４９がＯＮとなり、トランジ
スタ５２にはベース電流が供給されずにトランジスタ５
２はＯＦＦである。

このとき、トランジスタ２１のベースには全波整流ブリ
ッジ１５によって全波整流された脈流が印加されており
、従ってトランジスタ２１は交流電源の各ゼロクロス時
にＯＦＦとなる為、トランジスタ２１のコレクタ電位は
第２図囚イの如くの交流電源に同期したパルス信号とな
る。該パルス信号は抵抗２２を介してトランジスタ５３
のベースに印加される為トランジスタ５３は交流電源に
同期してそのゼロクロス時のみＯＮとなる（トランジス
タ５４は前述の如くの動作をしているがその影響は受け
ない）。従ってトランジスタ５７．５８もトランジスタ
５３の動作に追随して動作する為、トライアック３のゲ
ートには第２図（５）ノ１の如くのパルス信号が供給さ
れ、該トライアック３は双方向に導通され（第２図（５
）二）ヒータ２には１００％の電力が印加される為ヒー
タ２の温度上昇はトライアック３の一方向導通時に比し
て早くなる。そして温度はボリウム３１がトランジスタ
３２により短絡されている為該ボリウム３１の値に関係
なく宵変範囲の最高温度（βｍａｘ）まで上昇する。最
高温度βｍａｘまで上昇すると抵抗ブリッジの出力はボ
リウム側の方が高電位でサーミスタ２４側の方が低電位
となる為、差動アンプどしてはトランジスタ２６がＯＮ
、２５がＯＦＦとなり、トランジスタ８５．８６はＯＮ
となる。するとダイオード１７．抵抗１６を介して、ま
たダイオード９゜抵抗８を介してトランジスタ２１及び
トランジスタ１２のベースに連続的にペース電流が印加
されてトランジスタ２］、１２は連続的にＯＮとなる為
、トランジスタ２１．１２のコレクタ電位は略０ボルト
でパルス信号は生成されない。従ってトランジスタ５８
．５４はＯＦＦである為トランジスタ５７゜５８もＯＦ
Ｆでトライブック３のゲートにゲート信号が供給されな
い為、トライアック３はＯＦＦでヒータ２は通電されな
い。またこのとき抵抗４０、ダイオード４１を介してト
ランジスタ４７のベースにペース電流が供給される為ト
ランジスタ４７はＯＮとなる。するとダイオード４２を
介してトランジスタ３９のベースが短絡される為トラン
ジスタ３９は０ＦＦＬ、抵抗８８φ４３．ダイオード４
４を介してトランジスタ４７のベースにペース電流が供
給される為、トランジスタ３９のＯＦＦ、）ランジスタ
４７のＯＮは持続される（自己保持手段は解除された）
。すると、トランジスタ３２及びトランジスタ４９做ベ
ースにベース電流が供給されずにＯＦＦする。従ってト
ランジスタ３２によってボリウム３１が短絡されなくな
り、温度調節手段（ボリウム３１）によって設定された
温度まで温度は下りその温度を持続するが、このときは
トランジスタ４９のＯＦＦによりトランジスタ５２がＯ
Ｎの為、トランジスタ５８がＯＦＦで前述の如くに、ト
ランジスタ１２の動作に追随したトランジスタ５４及び
トランジスタ５７．５８の動作によりトライアック３は
一方向のみの導通となる。また上記自己保持手段お動作
を通電初期にすると第３図（４）の如くの温度特性とな
り、α′の期間自己保持手段が動作しトライアック３は
両方向に導通している。まだ温度調節手段による設定温
度を保持しているとき自己保持手段を動作せしめると、
第３図（Ｂ）の如くとなりα′の期間自己保持手段が動
作し、トライアック３は双方向に導通している。

以上説明の如く、設定温度保持中等自己保持手段が動作
していないときはトライアックの導通は一方向でヒータ
は半波の通電又は停止である為電力は半分で良く省エネ
等に効果がある。そして通電初期等ヒータ温度の上昇を
早くしたいとき（速熱性が必要なとき）ボタン操作一つ
でトライアックは双方向に導通し、ヒータは全波で通電
されて１００％の電力で温度上昇する為極めて早く上昇
ししかも−ったん最高温度まで上昇して採暖具が周囲温
度を十分暖めた後自動的に半波の通電に切り換り、温度
調節手段による設定温度を保持するので極めて有用で使
用感の良い温度制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の温度制御装置の一実施例を示す回路図
、第２図囚、（Ｂ）は第１図の主要各部の波形図、第３
図は第１図のヒータの温度特性図である０ 図面中、２はヒータ、３は双方向性スイッチング素子を
示す。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）（Ａ） 第２ （Ｂ） 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、温度検出手段、温度調節手段及び自己保持手段を有
   し、上記温度検出手段及び温度調節手段の信号に対応し
   て、トライアック等の双方向性スイッチング素子の導通
   を制御することによりヒータの通電を制御するに際し、
   上記自己保持手段を動作せしめることにより上記温度調
   節手段に無関係に設定温度を一点に固定せしめるととも
   にその期間中はトライアック等の双方向性スイッチング
   素子の導通を双方向とした温度制御装置に於て、上記温
   度検出手段が上記自己保持手段による固定温度を検出し
   たとき自己保持手段の動作を解除するとともに自己保持
   手段の動作解除中は上記トライアック等の双方向性スイ
   ッチング素子の導通を一方向に制御する制御手段を具備
   してなることを特徴とする温度制御装置。