JPS58195213A - 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、採暖具等の温度制御装置に於て自己保持手段
及び時限装置の動作により双方向性スイッチング素子の
導通を双方向としてヒータに全波の電力を印加せしめて
その温度上昇を早ぐせ（−め、そしてそのとき−暖具等
の温度も十分上昇せしめる為設定温度に無関係にいった
ん最高温度まで上昇せしめ、一定時間後に設定温度に切
り替えて設定温度を保持する。そしてこの設定温度保持
中の通電時は双方向性スイッチング素子の導通を一方向
としてヒータに半波の電力を印加したものにあっては、
例えば設定温度保持中に設定温度を高目に変更すると温
度上昇時双方向性スイッチング素子の導通は一方向でヒ
ータには半波の電力（５０優の電力）しか印加されない
ので温度上昇が遅れる。

本発明は係る点を鑑み発明されたもので、設定温度と検
出温度に一定値以上の差（設定温度〉検出温度）が生じ
た時も双方向性スイッチング素子の導通を双方向とした
ものである。従って通電当初等採暖具の温度も冷えてい
るときは自己保持手段を動作せしめ（追随して時限装置
も自動的に動作）いったんヒータを最高温度まで全波通
電で上昇せ【７めそして一定時間最高温度を保持して採
暖具を十分暖めた後設定温度に自動的に切り替り半波通
電で設定温度を保持し、そして設定温度を高目に変えた
時は自動的に全波通電に切り替り全波通電で、変更後の
設定温度まで温度は上昇し、そしてその変更後の設定温
度を半波通電で保持する。

従ってヒータはいつも最高の電力で温度上昇し、ｆ：、
ｌｌの電力で設定温度を保持するので、極めて合理的で
使用勝手が良く、しかもメンテナンス等経済的である。

　　　　　　− □ 以丁本発明の温度制御装置の一実施例を図面に沿って詳
細に説明する。

第１図に於て、交流電源１に負荷（ヒータ）２、双方向
性スイッチング素子（以下トライアックで説明する）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る。該ツェナーダイオード６０
両端にダイオード１６を介してコンデンサ４７が接続さ
れて直流電源をなしている。また該ツェナーダイオード
６の両端に抵抗７，８が接続され、該抵抗７．８の接続
端はトランジスタ１２のベースに接続され、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、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）に大々接続されている。また該トランジスタ
１２のコレクタは抵抗Ｉ３を介してトランジスタ４１の
ベースに接続されている。

そして上記抵竺４とダイオード５の接続端と直流電源の
低側間に抵抗１４を介して整流ブリッジ１５の入力端子
（交流側）が接続され、該整流プ　　　　　１リツジ１
５の出力端子（直流側）はトランジスター２１のベース
、エミッタに大々接続され、該トランジスタ２１のベー
ス−エミッタ間に抵抗１９が接続されている。また該ト
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。尚また該トランジスタ２１の
コレクタは抵抗２２及び接点３９を介してトランジスタ
菊のベースに接続されている。該接点８９の開閉は駆動
回路３３の動作に応動して行なわれる。そして上記トラ
ンジスタ４０．”４１は並列に接続されていて、夫々エ
ミッタは上記直流電源の低側に接続されている。該トラ
ンジスタ４０．４１のコレクタは夫々抵抗４２を介して
トランジスタ４４のベースに接続され、該トランジスタ
４４のエミッタは直流電源の低側にコレクタはトランジ
スタ４５のベースに接続され、該ベース−エミッタ間と
抵抗４３が接続されている。上記トランジスタ４５のコ
レクタは直流電源の高側に、エミッタは抵抗４６を介し
てトライアック３のゲートに接続されている。

また、温度センサ（省略）を含む温度検出手段２３及び
、温度設定用可変抵抗器２５（以下ボリウムと称す）を
含む温度設定手段２４の出力が比較器２７（以下コンパ
レータと称す）に入力されている。該ポリウム２５の両
端に接点２６が接続されていて、該接点２６は駆動回路
３８の動作に応動して開閉される。また上記コンパレー
タ２７の出力は積分回路２９の入力及び反転回路２８（
以下インバータと称す）の入力に接続されている。

該インバータ２８の出力はダイオード１８．抵抗１７を
介してトランジスタ２１のベースに、ダイオード１０．
抵抗９を介してトランジスタ１２のベースに夫々接続さ
れている。また該インバータ２８の出力は保持回路３４
に接続されている。上記積分回路２９の出力及び基準信
号発生回路３０の出力は比較器８１（以下コンパレータ
と称す）に入力されていて、該コンパレータ３１の出カ
ケオア回路３２の一方に入力されている。上記保持回路
３４ＶＣは保持回路駆動用プッンユオンスイッチ３５が
接続されていて、該保持回路３４の出力は時限装置３６
（以下タイマと称す）Ｋ入力されていて、該タイマ３６
の出力はオア回路の一方の入力と接続されている。

該オア回路３７の他方の入力には保持回路３４の出力が
接続されている。該オア回路８７の出力は駆動回路３８
に入力されていて、該駆動回路３８の出力はオア回路３
２の他方の入力に接続されている。捷た該オア回路３２
の出力は駆動回路３３の入力と接続されている。

第２図に於て、（イ）は獣ンパレータ２７の出力信号、
（ロ）は保持回路３４の出力信号、（ハ）はタイマ３６
の出力信号、（ニ）はトライアック３のゲート信号、（
ホ）はヒータ２の通電（トライアック３の導通）波形で
ある。またＴ１は保持回路３４の動作期間、Ｔ２はタイ
マ平６の動作期間、Ｔ３は設定温度θ１　（第３図）？
保持期間、Ｔ４　は設定温度と検出温度に一定値以上の
差が生じている■゛ （設定温度〉検出温度）期間、Ｔ５は設定温度θ２の保
持期間である。　　　　、 第３図に於て、θ１．θ２は設定温度、θｍｉｎは設定
温度の可変可能な最低温度１．θｍａｘは設定温度の可
変可能な最高温度、Ｔｌｅ　Ｔ２１　Ｔ３＃　Ｔ４１Ｔ
５は第２図と同一である。

以上構成の温度制御装置に於て、例えば通電当初（初期
）にブツシュオンスイッチ３５（ブツシュした時にのみ
閉成し、離すと開成する常開のスイッチ）を閉成し保持
回路３４を駆動するとその出力はオア回路３７に入力さ
れている為、オア回路３７は高レベルの信号を出力し駆
動回路３８を駆動せしめる。すると接点２６は閉成され
てポリウム２５は電電的に短絡される（このことは設定
温度を最高θｒｎａｘ　　に設定したことを意味する）
。

そしてまた駆動回路３８の動作によりオア回路３２が高
レベル信号を出力し駆動回路３３を駆動せしめる。該駆
動回路３３の動作により接点３９が閉成される。そして
このとき、トランジスタ２１のベースには整流ブリッジ
１５により全波整流され□ た脈流信号が印加されているので、トランジスタ（ ２１は交流電源のゼロクロス時に短期間ＯＦＦとなり、
それ以外ではＯＮ状態になる。従ってトラ　　　　　　
λンジスタ２１のコレクタ電位は交流電源１に同期して
ゼロクロス時に高レベルのパルス信号として導出される
。該パルス信号は抵抗２２．接点３９を介してトランジ
スタ４ｏのベースに印加される。

従って該トランジスタ４ｏけ交流電源１に同期しテセロ
クロス時のみ短期間導通するのでバッファとしてのトラ
ンジスタ４４．４５はトランジスタ４０に追随して動作
するのでトライアック３には第２図（ニ）（Ｔ１の期間
）の如くの、交流電源１のゼロクロス時に同期したパル
ス信号がゲート信号として印加されて、トライアック８
は双方向に導通しヒータ２には第２図（ホ）（Ｔ１の期
間）の如くの全波の電力が印加されるのでヒータ２は急
げきに温度上昇する。そして期間Ｔ、　　を経て温度が
最高温度θｍａｘに上昇すると温度検出回路２３の信号
によりコンパレータ２７は低レベルの出力信号を導出１
７、該出力信号はインバータ２８により反転されて高レ
ベルの信号となる。該インバータ２８の高レベルの出力
信号はダイオード１８゜抵抗１７を介してトランジスタ
２１のベースに、ｔた、ダイオード１０．抵抗９を介し
てトランジスタ１２のベースて印加されるトランジスタ
２１゜１２はＯＮ状態にある。従ってトランジスタ４０
゜４１はＯＦＦになり、トライアック３もＯＦＦとなり
ヒータ２は通電されずに温度は下降する。そしてこのと
き、インバータ２８の出力信号（前記高レベル信号）に
より保持回路３４の動作は解除される。（次にグツシュ
オンスイッチ３５をＯＮせしめるまでこの解除状態は続
く）。するとタイマ３６は上記保持回路８４の解除状態
検出時より駆動する（Ｔ２期間）（第２図（／う）そし
て高レベルの信号をその期間導出し、オア回路３７の出
力も高レベル信号である為駆動回路３８は依然として高
レベル信号を導出する為、ボリウム２５の電剣的短絡（
接点２６の閉成）及び駆動回路３３の動ｆ￥（接点３９
の閉成）は続く、従ってヒータ２の温度がθｒｎａｘよ
り下ると、コンパレータ２７は高レベル信号を導出する
のでインバータ２８の出力は低レベルとなり、トランジ
スタ２１のコレクタには前述の交流電源１のゼロクロス
時に同期したパルス信号を導出し、従ってトランジスタ
４０゜４４．４５はこれと追随して動作するのでトライ
アック３は双方向にまた導通する。この様にしてＴ２の
期間ヒータ２は最高温度θｍａｘを保持し採暖具を十分
暖ためる。そしてＴ２の期間が経過するとタイマ３６の
出力信号は導出されなくなり、従ってオア回路３７の出
力信号も導出されない為駆動回路３８も動作しない。従
ってボリウム２５の電気的短絡（接点２６の閉成）も解
除される。すると温度設定回路２４はボリウム２５の値
に相当する出力信号を出力するのでコンパレータ２７は
高レベルの信号を出力せずインバータ２８の出力信号に
より、またトランジスタ２１．１２はＯＮ状態を持続す
る為トライアック３はＯＦＦとなる。

そしてヒータ２の温度がボリウム２５による設定値θ１
まで下降するとコンパレータ２７は高レベルの出力信号
を導出する。桓しまた短時間で設定値θ１を越え、これ
をくり握すので積分回路２９１、 の出力信号レベルは基準信号発生回路３０の出力信号レ
ベルよりも低く、従ってコンパレータ３１の出力は導出
されない（低しベ／Ｉ／）。従ってオア回路へ２も出力
を導出せず駆動回路３３は動作せず、接点３９は開成さ
れる。そしてこのときはトランジスタ１２のベースには
ダイオード５により半波整流された信号が印加されてい
るので、トランジスタ１２は交流電源１の１サイクル毎
の立上り時に短期間ＯＦＦ　Ｌ、、コレクタにパルス信
号を導出する（交流電源１の立下り時は不要な為省略、
また負の半サイクル時はトランジスタ１２はＯＦＦであ
るがコレクタに信号は導出しない）。そして該パルス信
号は抵抗１８を介してトランジスタ４１のベースに印加
される為トランジスタ４１は交流電源１の１サイクル毎
の立上り時にパルス状に導通し、バッファとしてのトラ
ンジスタ４４．４５もこれに追随して導通する。従って
トライアック３のゲート信号は第２図（ニ）のＴ３の期
間の如く１サイクル毎の初ｉに印加されるので、トライ
アック３は第２図（ホ）（Ｔ３の期間）の如く、一方向
にのみ導通する。従ってヒータ２には半波の電力が印加
される。そしてヒータ温度がθ１　より高　　　　　　
ｌくなると、またコンパレータ２７は出力信号を導出し
なくなりインバータ２８の出力によりトランジスタ１２
はＯＮ状態になり、コレクタには高レベル信号（パルス
信号）が導出されずにトランジスタ４１はＯＦＦとなる
。従ってトライアック３もＯＦＦとなりヒータ温度は下
降する。この様にして設定温度θ１　を半波通電にて保
持する（Ｔ３の期間）。

そして、そのとき設定温度を０ｌ−Ｌ−リ−ｐ−２（θ
２〉θ１　）に変更する（ポリウ、ム２５の値を変える
）と、温度検出回路２３と温度設定回路２４の信号に一
宇値以上の差が生じる為、コンパレータ２７は比較的長
時間高レベル信号を導出するので、積分回路２９の出力
レベルも基準信号発生回路３０の出力レベルよりも高レ
ベルとなり、従ってコンパレータ３１の出力は高レベル
信号を導出する。

従ってオア回路３２の出力も高レベル信号を導出し駆動
回路３３も動作し接点３９を閉成する。

従って前述の如くトランジスタ２１のコレクタ信号がト
ランジスタ４０のベースに印加されるのでトライアック
３は双方向に導通し、ヒータ２はまだ全波の電力が印加
されるので急げきに温度上昇する。（第２図、第３図、
Ｔ４の期間）そして設定温度θ２になるとコンパレータ
２７の出力は低レベルとなり、積分回路２９の出力レベ
ルが基準信号発生回路３０の出力レベルより低くなり、
従ってコンパレータ３１及びオア回路３２は高レベル信
号を導出しない為、駆動回路３３は動作せず接点８９は
開成される。そして以後は前述の如く半波通電にて設定
温度θ２を保持する（期間Ｔ５）。

以上の如く温度上昇時は全波通電によりヒータは急げき
に温度上昇しく保持回路を駆動すると最高温度まで上昇
）、自動的に半波通電に切り替わり設定温度を保持する
ので非常に使用感、利便性に富み、また保持回路タイマ
回路により十分採暖具を暖めることができ（自動的に設
定温度に切り替わる）、更に使い勝手の良い採暖具等の
温度制御装置が提供できる。

【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図は第１図の主要各部の信号波形図、第３図は本
′：発明の温度制御装置のヒータの温度特性図である。 図面中、２はヒータ、３は双方向性スイッチング素子、
２３は温度検出手段、２４は温度設定手段、３４は保持
回路、３６は時限装置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、温度設定手段、温度検出手段、自己保持手段及び時
   限装置を有し、温度設定手段及び温度検出手段の信号に
   対応してトライアック等の双方向性スインチング素予め
   導通を制御することによりヒータの通電を制御し、上記
   自己保持手段を動作せ；〜めることにより１記温度設定
   手段に無関係に設定温度を一宇に固定せ１．めるととも
   に双方向性スイッチング素子の導通を双方向とし、Ｌ記
   温度検出手段が上記自己保持手段の動作による固定温度
   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
   時限装置を駆動せしめ、該時限装置の動作停止とともに
   上記設定温度の固守を解除し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於て、上記自己保
   持手段や時限装置の動作停止中に上記温度設定手段の信
   号と温度検出手段の信号に一定値以上の差が生じた時上
   記双方向性スイッチング素子の導通を双方向とする手段
   を具備してなることを特徴とする温度制御装置。