JPS60158584A - 電気加熱抵抗器の温度制御及び調節のための装置及び方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気加熱抵抗器の温度を制御し且つ調節する
装置及び方法に関する。

本発明による装置の主要な適用用途は電気毛布の抵抗素
子の加熱温度の制御及び調節であるが、この用途が何ら
の限定をも示唆しないことは理解されるであろう。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

広範囲にわたる加熱器具に使用される抵抗形加熱素子の
加熱温度を調節するための多数の装置が既に知られてお
シ、現在使用されている。

それらの装置の大半は加熱抵抗器とは別個の温度センサ
を使用する。この装置は、現在、主に電気毛布に採用さ
れている。温度センサは電気毛布の内部に配置されるの
で、毛布がかさばり、使用するのに不便である。さらに
、温度センサは、電気毛布の所定の箇所に配置されるた
めに、この箇所を支配する温度にのみ応答し、その他の
箇所の温度に対応する温度には必ずしも応答しない。従
って、とのセンサは毛布の最適の温度調節を行なうこと
ができない。

他の公知の温度調節装置においては、使用される加熱素
子は温度に伴なう抵抗のかなり大きな変化により発生さ
れる自己調節作用を有する。この種の代表的な加熱素子
は正の温度係数を有するセラミック抵抗器から構成され
る。

しかしガから、電気毛布の場合にこの種の加熱素子を使
用することはできない。

さらに他の公知の温度調節装置においては、加熱素子の
寸法の変化を利用して温度を調節する。

しかしながら、この寸法の変化は、電気毛布のような屈
曲自在の加熱器具にこの種の装置の使用と両立しない。

さらに、フランス特許第１，５４８，７２２号に記載さ
れる加熱抵抗器の温度を調節する装置は、抵抗器の温度
が所定の調節可能な閾値に達したときに抵抗器への電流
供給を中断する手段を具備する。

所定の期間にわたシこの電流供給の中断を維持し、この
期間の終了時に電流供給を再開する時間制御手段も設け
られる。

この装置においては、加熱素子の抵抗はこの素子を流れ
る電流の強さの関数であるという仮定に基づいて、加熱
素子を流れる電流の強さの測定がなされる。この仮定は
、供給電圧が一定に保持されるという条件の下でのみ正
しい。しかしながら、実際には、電源回路網又は二次電
源の線間供給電圧にかなりの変動が現われるものと考え
られる。

従って、電源電圧に測定精度をそこなうほど広い範囲で
変動が記録されてしまい、特に、使用者に対する絶対的
な安全という必要条件に適合することがめられる電気毛
布の場合には、危険な事故等を招くことも考えられる。

本発明の目的は、電気加熱抵抗器の温度を制御し且つ調
節する装置を提供すると共に、加熱抵抗器とは別個の温
度センサを使用する必要をなくし、しかも加熱抵抗器が
採用される器具の加熱面全体にわたり最適の温度調節を
可能にすることにより公知の構成の欠点を克服すること
である。装置は加熱抵抗器への供給電圧の変動の影響を
全く受けないように保証する効果を有するので、過熱又
は何らかの事故が発生する危険はなく、従って、この装
置は電気毛布への使用に特に適する。

〔問題点を解決するための手段及び作用）本発明によれ
ば、この装置は、その加熱抵抗器が、加熱抵抗器に関し
て望まれる加熱温度の関数として調節可能である抵抗器
を含むホイートストンブリッジの一部を形成すること、
ホイートストンブリッジは、加熱抵抗器の抵抗値を調節
可能な抵抗器の基準値と比較し且つ加熱抵抗器の値が基
準値と等しいときに加熱抵抗器へ電流供給の中断を開始
するために信号を供給する手段を含む比較器に接続され
ること、及びこの比較器は時間遅延手段に接続されるこ
とを特徴とする。

従って、加熱抵抗器に電流が供給されているとき、比較
器は加熱抵抗器の抵抗値を調節可能な抵抗器によシ決定
され且つ使用者により選択される加熱温度に対応する基
準値と比較する。

この基準値に達すると、比較器は電子時間遅延回路によ
り限定される期間だけ電流の供給を中断する。この期間
が経過したとき、加熱抵抗器への電流の供給は再開され
る。この電流供給を維持するか否かは、比較器により測
定される加熱抵抗器の抵抗値が基準値より低いか又はそ
れと等しいかによシ決定される。

従って、抵抗器の加熱時間は変化するが、加熱中断時間
は一定である。このように、本発明による装置は加熱抵
抗器の外部のセンサを使用せずに加熱抵抗器を完全に温
度制御する。

さらに、本発明による装置においては、ホイートストン
ブリッジに含まれる加熱抵抗器の抵抗値は直接測定され
る。従って、この抵抗の実測値は調節可能な抵抗器の実
測値と比較されるので、装置の動作は確実に保証される
。

このように、装置は加熱抵抗器への電圧供給の変動の影
響を全く受けないので、特に電気毛布の場合に過熱及び
事故の危険は排除される。

本発明の有利な実施例においては、加熱抵抗器に接続さ
れる比較器の入力端子は、装置の直流低電圧源に直接接
続される抵抗器と並列に接続される。この後者の抵抗器
は、ホイートストンブリッジへの電流の供給が遮断され
たときに加熱抵抗器に関して基準値以下の値を比較器に
検出させるように構成される。

比較器は、上述の抵抗器により、ホイートストンブリッ
ジに電流が供給されないときに加熱抵抗器が冷えすぎた
ことを「考慮」する。

本発明の好ましい実施例においては、電子時間遅延回路
は、時間遅延回路により供給される信号を方形波信号に
変換することができる増幅器に接続される。この増幅器
は、加熱抵抗器及びホイートストンブリッジへの電流供
給を制御する機能を有する２個のサイリスタにダートを
介して接続される。

電気毛布の加熱抵抗器の温度制御及び調節に特に適する
実施例においては、装置は、加熱抵抗器の経路に沿って
配設され且つ感熱材料により加熱抵抗器から分離される
導電ワイヤを具備する。この導電ワイヤは、導電ワイヤ
と加熱抵抗器との間の漏れ電流を測定し且つ漏れ電流が
所定の基準値に達したときに加熱抵抗器への電流の供給
を中断する手段を含む回路に接続される。

従って、この装置は、上述のような手段が構じられない
とき加熱抵抗器の局部故障のために使用者が蒙るであろ
うあらゆる事故の危険を排除する。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図の電気回路図において、Ａ及びＢは通常電源に接
続される回路の端子である。それらの端子は、スイッチ
１．２と、ヒユーズ３とを介して給電回路４にも接続さ
れており、この給電回路４は、線間電圧を、本発明によ
る装置の電子構成要素に給電される直流低電圧（たとえ
ば８がルト）に変換する。

本発明の装置は加熱抵抗器５を具備し、この加熱抵抗器
はその利用温度範囲内で感知し得る温度係数ａを有する
。この抵抗器の抵抗値Ｒは関係式Ｒ＝Ｒｏ［１＋ａ（ｔ
−ｔｏ）］に従って温度ｔの関数として変化する。式中
、Ｒｏは温度ｔ。における抵抗値である。

加熱抵抗器５は、この抵抗器の他に２個の抵抗器６及び
７と、４個の抵抗器８．９，１０．１１から成る抵抗器
群とを含むホイートストンブリッジの一部を形成する。

これらの抵抗器の中で、抵抗器１１は電子回路の組立て
段階で調節することができ、抵抗器１０は使用者により
所望の加熱温度の関数として設定することができる。

電子比較器１２の負と正の入力端子はホイートストンブ
リッジの加熱抵抗器５と固定抵抗器７との間の接続点と
、調節可能な抵抗器１０とにそれぞれ接続される。

従って、比較器１２は加熱抵抗器５の抵抗値を検出し、
それを調節可能な抵抗器１０の基準値と比較する。

さらに、比較器１２は、加熱抵抗器５の抵抗値が調節可
能か抵抗器１００基準値と等しいか又はそれよりわずか
に高いとき、すなわち、ホイートストンブリッジが平衡
状態のときに、出力端子に信号を発生する。

８がルトの供給電圧を供給する直流電圧供給回路４に直
接接続される抵抗器１３は、比較器１２の負入力端子と
並列に接続される。この抵抗器１３は、ホイートストン
ブリッジへの電流の供給が遮断されたときに加熱抵抗器
５について基準値よ）低い値を比較器１２が検出するよ
うに設計される。

換言すれば、抵抗器１３は、ホイートストンブリッジに
電流が供給されないときに、比較器１２に、加熱抵抗器
５の温度が低すぎることを「判断コさせる。

比較器１２の出力端子は、所定の一定期間（たとえば数
秒）にわたシ加熱抵抗器５への電流供給の遮断を維持す
ると共にこの期間の終了時には電流供給を再開する電子
時間遅延回路１４に接続される。

この時間遅延回路１４は低いオーム値を有する抵抗器１
６と直列のダイオード１５を具備する。

このダイオードと抵抗器１６は、高いオーム値を有し且
つコンデンサ１８と直列に配置される抵抗器１７と並列
に接続される。

時間遅延回路１４の出力端子は、時間遅延回路によシ供
給される電気信号を方形波信号に変換する機能を有する
増幅器１９に接続される。

この増幅器１９は、加熱抵抗器５及びホイートストンブ
リッジに対する電流供給を制御する２個のサイリスタ２
２．２３にゲート２０及び２１を介して接続される。

従来の構成に従って、直流８？ルトの給電回路４は図中
符号２４，２５，２６，２７，２８．２９によシ示され
るようなダイオードと、コンデンサ３０と、抵抗器３１
．３２とを具備する。

グー）　２０と給電回路４の出力端子との間にはトラン
ジスタ３３が接続されている。トランジスタ３３は、端
子人及びＢに印加される線間電圧のゼロ交差を検出する
ことができ、この検出により、このゼロ交差の瞬間にの
みサイリスタ２２及び２３のターンオンを許容すること
によ）寄生を回避することを可能にする。

以上説明した装置は次のように動作す るＯ スイッチ１．２により装置をオンにした後、抵抗器１３
は比較器１２に低すぎる温度に対応する抵抗値を検出さ
せ、それによ如、サイリスタ２２及び２３をトリガする
効果を得ると共に、加熱抵抗器５への電流の供給を開始
する。次に、加熱抵抗器５は、そのオーム値が使用者に
より希望される基準温度に対応する調節可能な抵抗器１
０の値により規定されるゾリッ・ゾの平衡値に達するま
で加熱する。この時点で、比較器１２はサイリスタ２２
及び２３をオフする信号を発生し、その結果、加熱抵抗
器５に電流が供給されなくなり、加熱抵抗器５は冷却し
始める。

しかしながら、ホイートストンブリッジに給電されない
ので、抵抗器１３は加熱抵抗器５を冷却されすぎた状態
とし、その結果、比較器１２はサイリスタ２２及び２３
をオンする信号を直ちに供給する。

時間遅延回路１４は、サイリスタ２２及び２３への電流
の第１回目の遮断の後に動作に入る。

加熱抵抗器５が熱くなりすぎると、比較器１２により発
生される信号はダイオード１５を通過し、次に抵抗値の
低い抵抗器１６を通過し、直ちにコンデンサ】８を充電
する。従って、この信号は時間遅延回路１４を介して直
ちにサイリスタ２２及び２３へ伝送される。しかしなが
ら、信号が消滅すると、コンデンサ１８はオーム値の高
い抵抗器１７を介して徐々に放電する。従って、この信
号は時間遅延回路１４の出力がその入力端子で消滅する
ほど速くは消滅しないので、信号の遮断に時間遅延が発
生する。

時間遅延（数秒に等しい）の終了前にサイリスタ２２及
び２３が再びトリガされることはない。

この時間が経過すると、加熱抵抗器５に再び電流が供給
され、比較器１２は、この抵抗器が熱すぎる場合は電流
の供給を直ちに遮断し、この抵抗器が冷却されすぎた場
合には電流の供給を維持する。

その後、装置の動作は前述のようにして続く。

従って、本発明による装置の動作は、電流供給が特性周
期では々〈可変周期で実施され且つ電流遮断期間が時間
遅延回路１４により決定される一定期間である点を含め
て、サーモスタットの動作に類似している。

従って、本発明による温度調整回路は、温度制御される
べき加熱素子の外部に配置される温度セ／すを必要とし
ない。

このように、本発明による装置は、電気毛布の加熱温度
の調節に特に適している。

第３図の略図において、電気毛布３４は、毛布の内部に
延在し且つ従来のように蛇行路を描く加熱抵抗器５を具
備する。加熱抵抗器５の２つの端部５ａ及び５ｂは、前
述の電子温度制御／調整回路を含む制御ボックス３６に
端子板３５により接続される。

制御デックス３６は容易に操作できる調節ダイヤル３７
を備えており、それによシ使用者は抵抗器１０を使用者
が選択する温度に対応する値に調節することができる。

この実施例においては、加熱抵抗器５はポリアミドなど
の感熱材料からなる可撓性のロッド３８（第４図に示さ
れる）の周囲に螺旋状に巻付けられる。

加熱抵抗器５は、この抵抗器と毛布の織物とを分離する
手段を形成する電気絶縁材料の被覆材（図示せず）によ
り包囲される。

可撓性のロッド３８に軸方向に通される導電ワイヤ３９
はその長さ全体にわたり加熱抵抗器５と同じ経路に沿っ
て配設される。

第１図に示されるように、この導電ワイヤ３９は、この
ワイヤと加熱抵抗器５との間の漏れ電流を測定すると共
に、その漏れ電流が所定の基準値に達したときに加熱抵
抗器への電流の供給を遮断する回路４０に接続される。

このように、局部過熱の危険と、その結果として起こる
使用者に対する危険からの保護という目的は達成される
。

上述の基準値はツェナーダイオード４１及び抵抗器４２
により決定される。

回路４０は、トランジスタ４４（第２図に示される）を
含む光電子回ゆに接続されるＩＲダイオード４３をさら
に具備する。このトランジスタ４４は、比較器１２と時
間遅延回路１４との間に設けられるＮＡＮｆｆ　−ト４
５に接続される。

導電ワイヤ３９と加熱抵抗器５との間の漏れ電流が基本
値に達すると、回路４０はゲート４５により加熱抵抗器
５への電流の供給を遮断する。

第１図に示される実施例の場合、装置は導電ワイヤ３９
の連続性を検出する回路４６をさらに具備する。

電気毛布の加熱制御に適用される場合、第１図に示され
る装置は回路４７をさらに具備し、その回路において、
ケ”　−）　４８は一方で増幅器１９の出力端子に接続
されており、他方で、加熱抵抗器５と直列に接続される
限熱器５１及び抵抗器５０に直列であるサイリスタ４９
に接続される。

上述の回路４７により、サイリスタ２２及び２３の故障
時に加熱抵抗器５への電流供給を遮断することができる
。

加熱抵抗器５に電流が供給されると、サイリスタ２３及
び２２の一方は電源線電流の部分の一サイクルにわた９
導通され、他方のサイリスタは逆バイアスされる。続く
部分の一サイクルの間、サイリスタの役割は逆転される
。一方のサイリスタ２２又は２３が内部短絡（製造時の
欠陥又は事故の結果として）すると、そのサイリスタが
逆方向ｒ１０） にバイアスされて電流の流れを阻止すべきであるときに
、電流を通過させ、給電を短絡する場合のような状況が
発生するので、ヒユーズ３が溶融する。このように、回
路と加熱抵抗器５は電力サイリスタの故障から自然に保
護される。これは単一のトライアック素子又はサイリス
タを使用したときに比べてかな９大きな利点である。

従って、本発明による装置は電気毛布の使用者に完全な
安全性を提供する様々な回路を含む。

電気毛布の温度調節に適用される場合の本発明による装
置の主要な特性を以下に数値の例として挙げる。

加熱抵抗器５：０．００５に等しい温度係数と、２０℃
で３１０オーム及び９０℃で４１０オームに等しい抵抗
とを有するニッケル ワイヤ 抵抗器７：２．２オーム 抵抗器６　：３３０キロオーム 抵抗器８　：５６０オーム 抵抗器９：２．２キロオーム 抵抗器１０：２２キロオーム （１，７） 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明による装置は加
熱抵抗器の外部のセンサを使用せずに加熱抵抗器を完全
に温度制御する。

さらに、本発明によゐ装置においては、ホイートストン
ブリッジに含まれる加熱抵抗器の抵抗値は直接測定され
る。従って、この抵抗の実測値は調節可能な抵抗器の実
測値と比較されるので、装置の動作は確実に保証される
。

さらに、装置は加熱抵抗器への電圧供給の変動の影響を
全く受けないので、特に電気毛布の場合に過熱及び事故
の危険は排除される。

さらに本発明による装置は、導電ワイヤと加熱抵抗器と
の間の漏れ電流を測定することにより、加熱抵抗器の局
部故障のために使用者が蒙るであろうあらゆる事故の危
険を排除する。

本発明が前述の実施例及び電気毛布の温度調節への適用
に限定されるのではなく、この実施例において本発明の
趣旨を逸脱することなくいかなる数の変形を実施しても
差しつかえないことは容易（２０） に理解されるであろう。

従って、本発明は加熱ベルト及び衣服のような可撓性の
加熱物品のみならず、電気放熱器及び調理用具などの全
ての加熱抵抗器器具にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による温度制御／調節装置を示す電気
回路図、 第２図は、第１図の回路に含むことができる補助安全回
路の回路図、 第３図は、本発明による装置を具備する電気毛布の概略
的な部分平面図、及び 第４図は、電気毛布の加熱素子の一部分を示す拡大斜視
図である。 ５・・・加熱抵抗器、１０・・・調節可能な抵抗器、１
２・・・比較器、１３．１６・・・抵抗器、１４・・・
時間遅延回路、１８・・・コンデンサ、１９・・・増幅
器、２０．２１・・・ｒ−ト、２２．２３・・・サイリ
スタ、３３・・・トランジスタ、３４・・・電気毛布、
３９・・・導電ワイヤ。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、利用温度範囲内で感知し得る温度係数を肩する電気
   加熱抵抗器（５）の温度制御及び調節のための装置であ
   って、前記電気加熱抵抗器（５）の温度が調節可能な所
   定閾値に達したときに前記電気加熱抵抗器への電流の供
   給を中断する手段と、所定の期間中は前記電流の供給の
   中断を維持し、前記期間の終了時に前記電流の供給を再
   開する時間遅延手段（１４）とを具備し、前記電気加熱
   抵抗器（５）は、前記電気加熱抵抗器の所望の加熱温度
   の関数として調節することができる調節可能な第１の抵
   抗器（１０）を含むホイートストンブリッジの一部を形
   成し、前記ホイートストンブリッジは、電気加熱抵抗器
   （５）の抵抗値が前記調節可能な第１の抵抗器（１０）
   の基準値と等しいときに信号を供給するため及び前記電
   気加熱抵抗器への電流の供給の中断を開始するために電
   気加熱抵抗器の抵抗値を前記基準値と比較する手段とを
   含む比較器（１２）に接続され、前記比較器は前記時間
   遅延手段（１４）に接続されている装置。 ２、前記比較器の前記電気加熱抵抗器（５）に接続され
   る入力端子は、装置の直流低電圧源に直接接続されてい
   る第２の抵抗器（１３）と並列に接続され、前記第２の
   抵抗器（１３）は、前記ホイートストンブリッジへの電
   流の供給が遮断されたときに前記電気加熱抵抗器（５）
   に関して基準値以下の値を比較器（１２）に検出させる
   ように構成されている特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ３、前記電子時間遅延回路（１４）は第３の抵抗器（１
   ６）と直列のダイオード（１５）及びコンデンサ（１８
   ）を具備し、前記ダイオード及び前記第３の抵抗器（１
   ６）は、前記第３の抵抗器（１６）より高い抵抗値を有
   する第４の抵抗器（１７）と並列に接続されている特許
   請求の範囲第２項記載の装置。 ４、前記電子時間遅延回路（１４）は、前記時間遅延回
   路（１４）により供給される前記信号を方形波信号に変
   換することができる増幅器（１９）に接続されている特
   許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、前記増幅器（１９）は、前記電気加熱抵抗器（５）
   及び前記ホイートストンブリッジへの電流の供給を制御
   する機能を有するサイリスタ（２２，２３）にダート（
   ２０及び２１）を介して接続されている特許請求の範囲
   第４項記載の装置。 ６、直流低電圧供給回路（４）は、線間電圧のゼロ交差
   の瞬間にのみ前記サイリスタ（２２，２３）のターンオ
   ンを許容するために前記ゼロ交差を検出することができ
   るトランジスタ（３３）により一方のデート（２０）に
   接続される特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７　電気毛布（３４）の前記電気加熱抵抗器（５）の温
   度制御及び調節に適用され、前記装置は前記電気加熱抵
   抗器（５）の経路に沿って配設され且つ感熱材料（３８
   ）により前記電気加熱抵抗器から分離される導電ワイヤ
   （３９）を具備し、前記導電ワイヤ（３９）は、前記導
   電ワイヤと前記電気加熱抵抗器との間の漏れ電流を測定
   し且つ漏れ電流が基準値に達したときに前記電気加熱抵
   抗器への電流の供給を中断する手段を含む回路（４０）
   に接続される特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８、前記装置は導電ワイヤ（３９）の連続性を検出する
   手段を有する回路（４６）をさらに具備する特許請求の
   範囲第７項記載の装置。 ９、前記装置は、ケ゛−）　（４８）が増幅器（１９）
   と、抵抗器（５０）及び成熱器（５１）と直列のサイリ
   スタ（４９）とに接続されている回路（４７）をさらに
   具備し、前記成熱器（５１）は、電気加熱抵抗器（５）
   の直流低電圧供給回路に接続され、且つ、前記電流の供
   給を制御するだめに設けられている前記サイリスタ（２
   ２，２３）の故障の場合に電流の供給を中断することが
   できるものである特許請求の範囲第８項記載の装置。