JPS6046724B2 - 温度制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒータ等の負荷の温度を制御接点を用いて制御
する温度制御回路に関するものである。

従来この種の温度制御回路においては、制御接点を駆動
させるリレーコイルの電流を制御する素子、例えばトラ
ンジスタ、サイリスタ等がショートした場合、ヒータ等
の負荷と直列接続された制御接点は閉じたままとなり、
その結果ヒータ等の負荷が設定された温度を越えて加熱
され続ける危検性があつた。本発明は上記の点に鑑み、
何らかの原因でリレーコイルの電流を制御する素子が制
御能力を失つた場合、温度ヒューズと熱的に結合された
抵抗を速やかに発熱させて温度ヒューズを溶断するよう
にしたものである。

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとづいて説明
する。

第１図においてＸ，Ｙは交流電源端子、Ｐはリレーコイ
ルＲＣの励磁により閉成する制御接点、Ａはヒータ等の
負荷、Ｂは温度ヒューズで、この温度ヒューズＢと前記
制御接点Ｐおよび負荷Ａは交流電源端子Ｘ，Ｙにそれぞ
れ直列に接続されて主回路を構成している。Ｒ１は抵抗
、ＶＲは可変抵抗、Ｋは温度検出用センサーで、この温
度検出用センサーＫは第２図に示すように、温度検知導
線Ｋｌ，Ｋ２間に高温時には低インピーダンス特性を有
し、かつ低温時には高インピーダンス特性を有する感温
材Ｋ３を設けるとともに、外側の検知導線Ｋ２の外側を
外被Ｋ４で覆うことにより構成されている。前記温度検
出用センサーＫ１抵抗Ｒ１、可変抵抗ＶＲはそれぞれ直
列に接続されており、前記電源電圧を分割する。ＮＬ−
はネオンランプ、ＰＴは変成器で、この変成器ＰＴの一
次側Ｌ１は増幅器（Ａｒｎｐ）を介して第３図のサイリ
スタＳＣＲ３のゲートに接続されている。ＢＤはブリッ
ジ回路で、このブリッジ回路ＢＤの入力側は第３のサイ
リスタＳＣＲ３のアノードと、一方−の交流電源端子Ｙ
にそれぞれ接続され、かつ出力側はリレーコイルＲＣの
二次側ＲＣ２に接続されている。Ｒ２は第３のサイリス
タＳＣＲ３のゲートと一方の交流電源端子Ｙとの間に接
続された抵抗、Ｃは保安回路で、この保安回路Ｃは、ゲ
ートが抵抗Ｒ３を介して変成器ＰＴの二次側しに、カソ
ードが一方の交流電源端子Ｙに、アノードが抵抗Ｒ４、
コンデンサＣ１、ダイオードＤ１を介して主回路の制御
接点Ｐと負荷Ａとの間にそれぞれ接続された第１のサイ
リスタＳＣＲｌと、ベースが抵抗Ｒ５を介して前記コン
デンサＣ１とダイオードＤ１の接続点に、コレクタが抵
抗Ｒ６、ダイオードＤ２を介して一方の交流電源端子Ｙ
に、エミッタが主回路の制Ｌ御接点Ｐと負荷Ａとの間に
それぞれ接続されたトランジスタＱ１と、ゲートが前記
トランジスタＱ１のコレクタに、アノードが温度ヒュー
ズＢと熱的に結合された抵拍只。を介して一方の交流電
源端子に、カソードが主回路の制御接点Ｐと負荷Ａとの
間にそれぞれ接続された第２のサイリスタＳＣＲ２と、
一端が第２のサイリスタＳＣＲ２のゲートに、他端が主
回路の制御接点Ｐと負荷Ａとの間にそれぞれ接続された
抵抗Ｒ，と、一端が前記第１のサイリスタＳＣＲｌのア
ノードに、他端が主回路“の制御接点Ｐと負荷Ａとの間
にそれぞれ接続された抵抗Ｒ９とにより構成されている
。上記回路構成において動作を説明する。

交流電源端子Ｘ，Ｙに交流電源電圧が印加されると、抵
抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲの合成抵抗と、検知導線Ｋｌ，Ｋ
２の層間インピーダンスＡとにより交流電源電圧は分割
され、検知導線Ｋｌ，Ｋ２の層間インピーダンスＺｋに
印加される電圧がネオンランプＮＬの放電開始電圧以上
であれば、ネオンランプＮＬは点灯し、その点灯電流は
変成器ＰＴの一次側Ｌ１を介して増幅器Ｎ卯に流れて増
幅され、かつ第３のサイリスタＳＣＲ３のゲートに供給
される。その結果第３のサイリスタＳＣＲ３はオンし、
そしてブリッジ回路ＢＤを介してリレーコイルＲＣの二
次側ＲＣ２に電流が流れると、制御接点Ｐは閉成し、そ
れと直列に接続されたヒータ等の負荷Ａに通電し、その
負荷Ａを発熱させる。この発熱により負荷Ａの温度は次
第に上昇するが、この温度上昇に伴つて負荷Ａに近接し
て設けた温度検出用センサーＫの層間インピーダンスＺ
ｋは次第に低下し、かつこれにより層間インピーダンス
Δに印加される電圧も低下する。そして前記負荷Ａの温
度が設定温度になると、前記層間インピーダンスＺｋに
印加される電圧はネオンランプＮＬの放電開始電圧以下
となり、ネオンランプＮＬの放電を停止する。すなわち
ネオランプＮＬは消灯する。その結果第３のサイリスタ
ＳＣＲ３はオフし、リレーコイルＲＣへの通電を断つ。
これにより制御接点Ｐは開かれてヒータ等の負荷Ａへの
通電を断つ。またヒータ等の負荷Ａの温度が下がると温
度検出用センサーＫの層間インピーダンスＺｋに印加さ
れる電圧は再び上昇して前述した動作を繰り返す。これ
らの動作の繰り返しにより設定温度は維持される。一方
前述したようにネオンランプＮＬが点灯した時にはパル
ス電流が変成器汀に発生し、このパルス電流は変成器Ｐ
Ｔの二次側Ｌ２に誘起され、かつ保安回路Ｃを構成する
第１のサイリスタＳＣＲｌのゲートに入り、その結果第
１のサイリスタＳＣＲｌは交流電源端子Ｘが正の半サイ
クル中にトリガーするため、コンデンサＣ１は充電され
る。

次に交流電源端子Ｘが負の半サイクルになるとコンデン
サＣ１に充電された電荷は、抵抗Ｒ５、トランジスタＱ
１のベース・エミッタを介してダイオードＤ１に流れて
放電される。その結果トランジスタＱ１はオンし、ダイ
オードＤ２、抵抗Ｒ６、トランジスタＱ１を電流が流れ
るため、第２のサイリスタＳＣＲ２はオンする。またネ
オンランプＮＬか消灯した時は、制御接点Ｐは開放され
ているため、第２のサイリスタＳＣＲ２はオフしている
。次に異常時の動作を説明する。何らかの原因で増幅器
Ａｍｐｌ第３のサイリスタＳＣＲ３がショートし、ネオ
ンランプＮＬの点灯，消灯にかかわらず、リレーコイル
ＲＣの二次側ＲＣ２に常に電流が流れ続けた場合、制御
接点Ｐは閉成したままの状態となる。ヒータ等の負荷Ａ
の温度が設定温度に達してネオンランプＮＬが消灯する
と、第１のサイリスタＳＣＲｌはオフするため、保安回
路ＣのコンデンサＣ１には充電されない。したがつてト
ランジスタＱ１は常にオフすることになり、その結果第
２のサイリスタＳＣＲ２のゲートにはダイオードＤ２、
抵抗Ｒ６を介して電流が流れ、第２のサイリスタＳＣＲ
２が導通する。この第２のサイリスタＳＣＲ２の導通に
より抵抗Ｒ８に電流が流れて抵抗Ｒ８は発熱する。この
発熱により抵抗Ｒ８と熱的に結合された温度ヒューズＢ
は溶断し、交流電源を遮断する。第３図は本発明の他の
実施例を示したもので、第１図の回路と異なる点のみを
説明する。

すなわち保安回路Ｃの一部を構成するダイオードＤ１と
コンデンサＣ１の接続点とトランジスタＱ１のベースと
の間にダイオードＤ３と抵抗Ｒ５を直列接続し、かつダ
イオードＤ３と抵抗Ｒ５の接続点と、主回路の制御接点
Ｐと負荷Ａとの接続点との間にコンデンサＣ２を接続し
たものである。なお、Ｒ９は一端をトランジスタＱ１の
ベースと抵拍只，の接続点に他端を主回路の制御接点Ｐ
と負荷Ａとの接続点にそれぞれ接続した抵抗である。上
記第３図の回路構成において動作を説明する。

今負荷Ａの温度が比較的低い場合、温度検出用センサー
Ｋの層間インピーダンスＡは高いため、層間インピーダ
ンスＡに印加される電圧は高い。そしてこの電圧がネオ
ンランプＮＬの放電開始電圧以上であれば、ネオンラン
プＮＬは点灯し、その点灯電流は変成器ＰＴの一次側Ｌ
１を介して増幅器Ａｍｐに流れて増巾され、かつ第３の
サイリスタＳＣＲ３のゲートに供給される。その結果第
３のサイリスタＳＣＲ３はオンし、そしてブリッジ回路
ＢＤを介してリレーコイルＲＣの二次側ＲＣ２に電流が
流れると、制御接点Ｐは閉成し、それと直列に接続され
たヒータ等の負荷Ａに通電し、その負荷Ａを発熱させる
。一方、ネオンランプＮＬの点灯開始時には変成器ＰＴ
にパルス電流が発生し、そのパルス電流は変成器ＰＴの
二次側！に誘起され、かつ第１のサイリスタＳＣＲｌの
ゲートに入り、その結果第１のサイリスタＳＣＲｌは交
流電源端子ｘが正の半サイクル中にトリガーするため、
コンデンサＣ１は充電される。次に交流電源”端子ｘが
負の半サイクルになるとコンデンサＣ１に充電された電
荷は、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ２に充電さ
れると同時に、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ１のベ
ースからエミッタに流れるためトランジスタＱ１のコレ
クタエミッタ間．は導通する。その結果第２のサイリス
タＳＣＲ２のゲートには電圧が印加されなくなるため、
第２のサイリスタＳＣＲ２は不導通となる。次に負荷Ａ
の発熱によつて温度検出用センサーＫの感温材Ｋ３が熱
せられると感温材Ｋ３のインピノーダンスは低下し、か
つ検知導線Ｋｌ，Ｋ２間の電圧も低下する。

そして前記負荷Ａの温度が設定温度になると、前記検知
導線Ｋｌ，Ｋ２間の電圧はネオンランプＮＬの放電開始
電圧以下となり、ネオンランプＮＬの放電を停止する。
その結果第３のサイリスタＳＣＲ３はオフし、リレーコ
イルＲＣへの通電を断つ。これにより制御接点Ｐは開か
れる。この場合、ネオンランプＮＬが放電を停止して制
御接点Ｐが開くまで増幅器Ａｍｐのゲインおよび制御接
点Ｐの開離時間があるため、実際にはネオンランプＮＬ
が消灯後ｂ時間経過後、制御接点Ｐが開く。この制御接
点Ｐが開く推移状態において、ネオンランプＮＬが放電
を停止すれば、第１のサイリスタＳＣＲｌは不導通とな
り、かつトランジスタＱ１がオフするため、第２のサイ
リスタＳＣＲ２はオンし、その結果正常の温度制御中に
抵抗Ｒ８が加熱されて温度ヒューズＢを溶断することに
なるが、コンデンサＣ２を接続しているため、このコン
デンサＣ２の放電時間を充分とることにより、コンデン
サＣ２の放電が維持されて制御接点Ｐが開くまでのち時
間、トランジスタＱ１はオンしており、したがつて第２
のサイリスタＳＣＲ２はオフの状態になつているため、
上記のように正常の温度制御中に温度ヒューズＢが溶断
されるということはない。次に異常時の動作を説明する
。

何らかの原因でネオンランプＮＬが消灯しているにもか
かわらず、制御接点Ｐが閉じてしまう状態、例えば制御
接点Ｐ自身の融着、第３のサイリスタＳＣＲ３の短絡故
障、あるいは増幅器ＡＴｍＰの出力信号が出つづけて、
第３のサイリスタＳＣＲ３が導通状態になつたとしても
、保安回路Ｃを構成する第１のサイリスタＳＣＲ３には
変成器ＰＴの二次佃↓２からのゲート入力がないため、
第１のサイリスタＳＣＲｌは不導通となり、その結果コ
ンデンサＣ１には充電されない。したがつてトランジス
タＱ１は常にオフすることになり、その結果第２のサイ
リスタＳＣＲ２のゲートにはダイオードＤ２、抵抗Ｒ６
を介して電流が流れ、第２のサイリスタＳＣＲ２が導通
する。この第２のサイリスタＳＣＲ２の導通により抵抗
Ｒ８に電流が流れて抵抗Ｒ８は発熱する。この発熱によ
り抵抗Ｒ８と熱的に結合された温度ヒューズＢは溶断し
、交流電源を遮断する。第４図は本発明のさらに他の実
施例を示したもので、保安回路Ｃの一部を構成するコン
デンサＣ１と抵抗Ｒ４の接続点に接続され、かつ他方が
主回路の制御接点Ｐと負荷Ａとの接続点に接続された直
列回路を設け、この直列回路を構成するダイオードＤ１
とコンデンサＣ２の接続点にダイオードＤ３、抵抗５を
介して第２のトランジスタＱ２のベースを接続し、この
第２のトランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒｌ。を介し
て主回路の制御接点Ｐと負荷Ａとの接続点に接続し、か
つコレクタは抵抗Ｒｌｌ，Ｒｌ。を介して前記第１のト
ランジスタＱ１のコレクタに接続している。なお、Ｒｌ
３は第１のトランジスタＱ１のコレクタと第２のサイリ
スタＳＣＲ２のゲート間に接続された抵抗、Ｃ３は前記
第２のトランジスタＱ２のベースに接続されたダイｌオ
ートＤ３と抵抗Ｒ５の接続点に一端を接続し、かつ他端
を主回路の制御接点Ｐと負荷Ａとの接続点に接続したコ
ンデンサである。Ｒｌ４は一端を第２のトランジスタＱ
２のベースと抵拍只．の接続点に接続し、かつ他端を主
回路の制御接点Ｐと負荷Ａ、との接続点に接続した抵抗
である。上記回路構成における正常制御時の動作は第１
図および第３図と略同様であるため、省略し、保安回路
Ｃの動作について説明する。

通常制御温度範囲で正常に制御している時に、ネオンラ
ンプ遵ＮＬが点灯すれば、リレーコイルＲＣが励磁され
て主回路の制御接点Ｐが閉じる。この時保安回路Ｃの一
部を構成する第１のサイリスタＳＣＲｌはトリガーし、
コンデンサＣ１が充電され、そして第２のサイリスタＳ
ＣＲ２に対して正の半サイクルに変化した時、コンデン
サＣ１の電荷は第１のトランジスタＱ１のベース、エミ
ッタ、抵抗Ｒ９，Ｒ４を介して放電される。これにより
第１のトランジスタＱ２はオンするため、第２のサイリ
スタＳＣＲ２はオフしている。また保安回路Ｃの一部を
構成する第１のサイリスタＳＣＲｌがトリガーした時、
コンデンサＣ２も充電されるが抵抗Ｒ５，ＲｌＯがある
ため放電は長くなり、その結果第２のトランジスタＱ１
は第１のトランジスタＱ１より遅れてオンする。次に負
荷Ａの温度が設定温度に達してネオンランプＮＬが消灯
すると、第３のサイリスタＳＣＲ３がオフし、かつリレ
ーコイルＲＣへの通電が断たれる。その結果制御接点Ｐ
はその復帰時間を経て開放される。この時第３のサイリ
スタＳＣＲ３がオフすると同時に保安回路Ｃの一部を構
成する第１のサイリスタＳＣＲｌもオフするが、上記コ
ンデンサＣ２の放電時定数を、制御接点Ｐの復帰時間よ
り長く設定することにより、第１のトランジスタＱ１は
オンを維持するため、第２のサイリスタＳＣＲ２はオフ
している。すなわち、制御接点Ｐが閉成された時には、
コンデンサＣ１の短かい放電時定数で第２のサイリスタ
ＳＣＲ２をオフさせ、かつ制御接点Ｐが開放された時に
は、コンデンサＣ２の長い放電時定数で第２のサイリス
タＳＣＲ２をオフさせる二系列の時定数を持たせること
により、正常制御時における第２のサイリスタＳＣＲ２
の娯振動を防止したものである。また第４図の回路構成
においては、第２のトランジスタＱ２のベースに接続さ
れたダイオードＤ３と抵抗Ｒ，の接続点に一端を接続し
、かつ他端を主回路の制御接点Ｐと負荷Ａとの接続点に
接続したコンデンサＣ３を備えているため、制御接点Ｐ
の開離時間が比較的長いリレーコイルＲＣであつても、
遅延時間をコンデンサＣ３の容量によつてマッチングさ
せることができ、その結果正常制御時における第２のサ
イリスタＳＣＲ２の誤動作防止はさらに確実となる。

そしてまた上記制御接点Ｐが融着したり、あるいは第３
のサイリスタＳＣＲ３や増幅器Ａｍｐがショートを起こ
して、制御接点Ｐが閉成したままの状態になつた時は、
ネオンランプＮＬが消灯後、第１のサイリスタＳＣＲｌ
がオフするため、コンデンサＣ２の放電時定数経過後第
１のトランジスタＱ１がオフし、かつ第２のサイリスタ
ＳＣＲ２がオンする。

これにより抵抗Ｒ８が加熱されて、この抵抗Ｒ８と熱的
に結合された温度ヒューズＢを溶断させる。以上のよう
に本発明は、負荷の温度に応じて点滅するネオンランプ
から変成器の二次側を介して通電制御され、かつ主回路
の制御接点が閉成したままの状態になつた時、主回路に
介在させた温度ヒューズと熱的に結合された抵抗を発熱
させて、この温度ヒューズを溶断させる保安回路を備え
ているため、制御接点の開閉を制御するリレーコイルを
励磁するサイリスタ等が何らかの原因で故障して制御接
点が閉成したままの状態となり、ヒータ等の負荷へ通電
が続行される状態になつた場合は、前記保安回路により
交流電源を直ちに遮断することができる。

したがつてこの温度制御回路を電気カーペット等に採用
した場合に高温状態が持続されて使用者が火傷等を負う
という危惧はなく、きわめて安全なものとなるのである
。図面の簡単な説明第１図は本発明の一実施例を示す温
度制御回路図、第２図は温度検出用センサーの部分斜視
図、第３図は本発明の他の実施例を示す温度制御回路図
、第４図は本発明のさらに他の実施例を示す温度制御回
路図てある。

Ｐ・・・・・・制御接点、ＲＣ・・・・・・リレーコイ
ル、Ａ・・・・・・負荷、Ｂ・・・・・・温度ヒューズ
、Ｒ・・・・・・抵抗、Ｃ・・・・・コンデンサ、Ｋ・
・・・・・温度検出用センサー、ＮＬ・・・・ネオンラ
ンプ、ＰＴ・・・・・・変成器、ＳＣＲ・・・・・・サ
イリスタ、Ｑ・・・・・・トランジスタ、Ｃ・・・・・
・保安回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リレーコイルの励磁により閉成する制御接点、ヒー
   タ等の負荷および温度ヒューズを電源に直列に接続した
   主回路と、前記電源電圧を、直列接続された抵抗、可変
   抵抗および負荷の温度検出用センサーにより分割し、そ
   の分割された温度検出用センサーの電圧をネオンランプ
   、変成器の一次側を介してサイリスタ等により電気信号
   に変換し、その電気信号により前記リレーコイルを励磁
   して前記主回路の制御接点を閉成し、かつヒータ等の負
   荷に通電するとともに、ヒータ等の負荷が所定温度に達
   すると、電気信号によるリレーコイルへの励磁が解かれ
   て前記主回路の制御接点を閉成する温度検出用回路と、
   前記ネオンランプから変成器の二次側を介して通電制御
   され、かつ前記主回路の制御接点が閉成したままの状態
   になつた時、温度ヒューズと熱的に結合された抵抗が発
   熱して温度ヒューズを溶断する保安回路とを備えてなる
   温度制御回路。 ２ 前記保安回路は、ゲートが変成器の二次側に、カソ
   ードが電源の一方に、アノードが抵抗、コンデンサ、ダ
   イオードを介して主回路の制御接点と負荷との間にそれ
   ぞれ接続された第１のサイリスタと、ベースが前記コン
   デンサとダイオードの接続点に、コレクタが抵抗、ダイ
   オードを介して電源の一方に、エミッタが主回路の制御
   接点と負荷との間にそれぞれ接続された第１のトランジ
   スタと、ゲートが前記トランジスタのコレクタに、アノ
   ードが温度ヒューズと熱的に結合された抵抗を介して電
   源の一方に、カソードが主回路の制御接点と負荷との間
   にそれぞれ接続された第２のサイリスタと、一端が前記
   第１のサイリスタのアノードに、他端が主回路の制御接
   点と負荷との間にそれぞれ接続された抵抗とにより構成
   してなる特許請求の範囲第１項記載の温度制御回路。 ３ 前記保安回路の一部を構成するダイオードとコンデ
   ンサの接続点とトランジスタのベースとの間にダイオー
   ドと抵抗を直列接続し、かつダイオードと抵抗の接続点
   と、主回路の制御接点と負荷との接続点との間にコンデ
   ンサを接続してなる特許請求の範囲第２項記載の温度制
   御回路。 ４ 前記保安回路の一部を構成するコンデンサと抵抗の
   接続点に一方が接続され、かつ他方が主回路の制御接点
   と負荷との接続点に接続されたダイオードおよびコンデ
   ンサよりなる直列回路を設け、この直列回路を構成する
   ダイオードとコンデンサの接続点にダイオード、抵抗を
   介して第２のトランジスタのベースを接続し、この第２
   のトランジスタのエミッタは抵抗を介して前記主回路の
   制御接点と負荷との接続点に接続し、かつコレクタは抵
   抗を介して前記トランジスタのコレクタに接続してなる
   特許請求の範囲第２項記載の温度制御回路。 ５ 前記第２のトランジスタのベースに接続されたダイ
   オードと抵抗の接続点にコンデンサの一端を接続し、か
   つ他端を前記主回路の制御接点と負荷との接続点に接続
   してなる特許請求の範囲第４項記載の温度制御回路。