JPS6039998Y2 - 面状発熱体の温度制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はカーペットやルーフヒータ等に用いられる面状
発熱体の温度制御方式に関するものである。

第１図に示したものは従来の面状発熱体Ａの断面であっ
て、フィルム状ヒータ１の上下両面に絶縁層４，４を重
合し、この上に更にアルミ箔のような金属箔で形成され
る感熱電極３ａｓナイロン樹脂のようなシート状半導体
プラスチックであって温度に対し負のインピーダンス特
性を有する感熱素子２、そして他の感熱電極３ｂを重合
したものであり、感熱素子２をはさんだ同感熱電極３ａ
ｔ３ｂ間に電圧を印加し、感熱素子２のインピーダンス
変化を検出することでヒータ１の温度を検知して温度制
御を行なうものである。

この場合、同感熱電極３ａ、３ｂ間に印加される電圧は
、ヒータ１に印加されるところの商用電源電圧と同じ周
波数が用いられ、また多くの制御回路が提供されている
が、この面状発熱体Ａの構成が複雑で製造コストが高い
ことから第２図及び第３図に示す構成の面状発熱体Ａが
提案されている。

これは絶縁層４上にヒータ１、感熱素子２、感熱電極３
、絶縁層４を順次重合したものであり、感熱素子２のイ
ンピーダンス変化を検出するための信号電圧を感熱電極
３とヒータ１間に印加する構成を有するものである。

しかし、この面状発熱体Ａにおいては従来のものと同様
に信号電圧を商用電源周波数と同じ周波数を用いると次
のような問題が生じる。

すなわちヒータに印加される商用電源電圧により、ヒー
タと感熱素子を介して結合されている感熱電極に交流的
に電圧（５０Ｖ程度）が印加される。

この影響を信号電圧が受ける上に、この商用電源電圧に
よって感熱電極が印加された電圧と同電位にある部分の
ヒータが感熱電極と短絡を起こした際に、つまりピンな
どがささった場合には、信号電圧に何ら変化分を検出す
ることができず、従って漏電検出機能を付加しなければ
ならない。

本考案はこのような点に鑑み提供したものであって、そ
の目的とするところはヒータを一つの感熱電極として利
用するにもかかわらすヒータに供給される商用電源電圧
の影響を受けることなく、感熱素子のインピーダンス変
化であられされるところのヒータの温度、感熱電極とヒ
ータ間の短絡を検出してヒータへの通電制御を行なうこ
とができるとともに結合回路が発振回路ともスイッチン
グ回路とも夫々トランスによって絶縁されているために
、信号電圧の電圧変化を正確に検出することができる面
状発熱体の温度制御回路を提供するにある。

以下本考案を図面に基き詳述する。

第４図は本考案におけるブロック回路図であって、６は
商用交流電源、７は電源回路、８は発振回路、９は結合
回路、１０はスイッチング回路を示し、Ｒｙはスイッチ
ング回路１０の出力にて作動するリレー巻線、１２はこ
のリレー巻線Ｒｙによって開閉される制御接点である。

ヒータ１の両端は夫々制御接点１２．１２介して商用交
流電源６に接続されている。

電源回路７より供給される直流電圧によって動作する発
振回路８は５００Ｈｚ、ｌｋ Ｈｚ等の商用電源周波数
とは異なる周波数の信号電圧を発生し、これを結合回路
９へと出力する。

結合回路９はこの信号電圧をヒータ１と、このヒータ１
に感熱素子２をはさんで対向する感熱電極３との間に印
加するとともに感熱素子２の温度によるインピーダンス
変化に併なう感熱電極３とヒータ１間の信号電圧の変化
をスイッチング回路１０に送る。

スイッチング回路１０では、ヒータ１の温度変化である
信号電圧の変化を情報として得、ヒータ１の温度が設定
値より高くなった時はもちろん、ピンがささって感熱電
極３とヒータ１間が短絡した時、リレー巻線Ｒｙを作動
させて制御接点１２をオフし、ヒータ１の温度が設定温
度より低くなった時は逆にリレー巻線Ｒｙにより制御接
点１２をオンさせ、ヒータ１に商用電源を供給するもの
である。

各具体回路に基いて更に詳述すると、第６図は発振回路
の一例を示すものであり、コイルＬのインダクタンスと
コンデンサＣ４，Ｃ５の各容量で決定される周波数を発
振する公知のコルピッツ発振回路を用いている。

発振出力はトランジスタＱ１のエミッタ抵抗Ｒの両端に
得られ、これを結合コンデンサＣ６を介して結合回路９
に供給する。

第５図は結合回路９の一例を示すものであり、発振回路
８の出力である商用周波数と異なる周波数の信号電圧は
トランスＴ１によって絶縁されて供給されれる。

トランスＴ、の２次側の一端はコンデンサＣ１，Ｃ２を
介してヒータ１の両端の電源に接続され、他端はトラン
スＴ２の１次側巻線を介して感熱電極３に接続されてい
る。

トランスＴ２の２次側巻線はコンデンサＣ３とにより並
列共振回路を構成しており、信号電圧の周波数成分に共
振する。

しかしてトランスＴ２の１次巻線には、トランスＴ１を
介して感熱電極３とヒータ１間に印加された信号電圧の
うち感熱素子２のインピーダンスと、トランスＴ２の２
次側の共振インピーダンスが１次側に変換された値のイ
ンピーダンスとの比で定まる信号電圧が得られ、これが
トランスＴ２の２次側に伝えられてスイッチング回路１
０へと入力される。

コンデンサＣ□、Ｃ２は信号電圧の周波数に対してはイ
ンピーダンスが低く、商用周波数に対してはインピーダ
ンスの高い結合コンデンサとして働く第７図はスイッチ
ング回路１０の一例を示したものであり、前記結合回路
９の出力である信号電圧はダイオードＤ１及びコンデン
サＣ７によって整流平滑され、コンパレータ１３に入力
される。

コンパレータ１３はヒータ１の温度に対応する信号電圧
の高さに応じて出力をＬレベルとＨレベとに切換え、サ
イリスタＱ２を介しリレー巻線Ｒｙを作動させ、ヒータ
１の温度が設定値より高くなった時、すなわち感熱素子
２のインピーダンスが低下してトランスＴ２の２次側に
得られる信号電圧が高くなった時には制御接点１２をオ
フし、逆にヒータ４の温度が設定値より低くなれば制御
制御接点１２をオンさせてヒータ１を設定温度範囲内に
おさまるように制御するものである。

ピンがささる等の原因による感熱電極３とヒータ１との
短絡も検出されて制御接点１２はオフされる。

従ってこのピンに接触しての感電が防止されているわけ
である。

本考案は以上のように、商用電源電圧が印加されるヒー
タ、このヒータと対向する感熱電極、及びヒータと感熱
電極間に介在されて温度によってインピーダンスが変化
する感熱素子にて構成された面状発熱体と、商用電源周
波数とは異なる周波数の信号電圧を発振する発振回路と
、発振された信号電圧を感熱電極とヒータ間に印加する
とともに感熱素子のインピーダンス変化による信号電圧
の電圧変化を検出する結合回路と、結合回路の検出出力
で作動してヒータへの通電を制御するスイッチング回路
を具備したものであり、商用電源周波数とは異なる周波
数の信号電圧を結合回路を介して感熱電極とヒータ間に
印加腰感熱素子のインピーダンス変化による信号電圧の
電圧変化を検出してヒータへの通電を制御するスイッチ
ング回路を作動させるようにしたので、一方の感熱電極
をヒータにて兼用した構成が簡単で安価な面状発熱体を
用いた場合にあっても、商用電源電圧の影響を受けるこ
とがなく、電源電圧ぎ変動した場合にも正確な温度制御
が行なえるという効果を有しており、また、結合回路に
て検出される信号電圧変化に基いてピン等がささった場
合における漏電検出も容易に行なえるという効果を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の面状発熱体の断面図、第２図及び第３図
は夫々本考案における面状発熱体の断面図、第４図は本
考案−実施例におけるブロック回路図、第５図は同上の
結合回路の一例を示す回路図、第６図は同上の発振回路
の一例の回路図、第７図は同上のスイッチング回路の一
例の回路図であって、１はヒータ、２は感熱素子、３は
感熱電極、６は商用電源、８は発振回路、９は結合回路
、１０はスイッチング回路、Ａは面状発熱体、Ｔ工はト
ランス、Ｔ２は第２のトランスを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 商用電源電圧が印加されるヒータ、このヒータと対向す
   る感熱電極、及びヒータと感熱電極間に介在されて温度
   によってインピーダンスが変化する感熱素子にて構成さ
   れた面状発熱体と、商用電源周波数とは異なる周波数の
   信号電圧を発振する発振回路と、発振された信号電圧を
   感熱電極とヒータ間に印加するとともに感熱素子のイン
   ピーダンス変化による信号電圧の電圧変化を検出する結
   合回路と、結合回路の検出出力で作動してヒータへの通
   電を制御するスイッチング回路を具備して成る面状発熱
   体の温度制御回路。