JPS6117459Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ニクロム線等の電熱線を使用する加
熱装置の温度制御に関し、特に加熱装置の目標温
度が300℃程度の場合にきわめてすぐれた特徴を
示す電熱線加熱器の時間比例制御回路に関する。

一般に、300℃程度の温度制御は検出器の選定
がきわめて困難である。負温度係数を有する
NTCサーミスタは300℃近辺では、抵抗値の変化
量が少なく、その絶対値は数10オームないし数
100オーム程度であるため、市販のトライアツク
制御用の集積化ゲート信号発生器に直接接続する
ことが不可能となる。このためNTCサーミスタ
を含む抵抗回路網を構成し、さらに電圧増幅器お
よびインピーダンス変換を目的とする増幅器が一
段必要である。

本考案は、集積化ゲート信号発生器を使用した
上記構成の１つの具体例を提供するものである。
なお温度検出器として熱電対を使用する場合は、
電圧増幅器が一段必要な上に零点保償回路なしで
は使用に耐えない目標温度であるため、本考案は
NTCサーミスタを検出器として場合についての
制御回路を目的としている。

以下添付図面に例示した本考案の好適な実施例
について詳述する。

第１図は本考案による時間比例制御回路を示す
ものである。この制御回路は、NTCサーミスタ
Thを含む抵抗回路網で構成した温度検出部と、
抵抗R₆、コンデンサC₁、およびダイアツクＤか
ら成るパルス発生器、トランジスタQ₁、および
抵抗R₇，C₂、を含むランプ電圧発生器と、ゼロ
クロス検出部、差動増幅器および同期器を有する
集積化ゲート信号発生器ICと、双方向スイツチ
ング素子、たとえばトライアツクＴと、さらにレ
ベルシフト用のトランジスタQ₂とを包含する。

NTCサーミスタThで検出される温度信号は、
直流電源Ｅ、抵抗R₁，R₂，R₃，R₄により集積化
ゲート信号発生器ICの差動増幅器のＡ入力に印
加される。この時、抵抗R₁とNTCサーミスタTh
および抵抗R₂，R₃，R₄による直並列合成抵抗と
の比が、Th＝０ないしTh＝∞の範囲において、
1/3ないし３倍の範囲にあること、および合成抵
抗の絶対値が数キロオームであることが一般市販
の集積化ゲート信号発生器の使用条件となつてい
る。このことは、サーミスタの温度に対する変化
量を一層低下させることになる。

一方、集積化ゲート信号発生器ICの差動増幅
器のＢ入力にはＡ入力の温度信号と比較される信
号を出力するランプ電圧発生部が接続される。こ
のランプ電圧発生部は、ダイアツクＤの負性抵抗
特性を利用し抵抗R₆およびコンデンサC₁の値に
よつて決定される周期を持つた周期性パルス信号
（第２図のｅ）を発生する回路と、直流電圧源Ｅ
に接続され抵抗R₇を介してコンデンサC₂の充電
が常時維持されるがパルス信号ｅに応答してスイ
ツチングトランジスタQ₁によりコンデンサC₂の
電荷が瞬間的に放電されてパルス信号ｅと同じ周
期を有するランプ電圧（第２図のｂ）を発生する
回路と、スイツチングトランジスタQ₁に直列に
接続されて発生されるランプ電圧の直流レベルを
シフトする回路とによつて構成される。このレベ
ルシフト回路は従来では破線で示した固定抵抗Ｒ
_Gのみで構成されていたものを、抵抗R₈を介して
温度信号を受けるトランジスタQ₂と可変のエミ
ツタ抵抗R₉とによつて構成している。

集積化ゲート信号発生器ICは抵抗R₅を介して
電源Ｖからゼロクロスを検出し、差動増幅器の出
力と同期をとつてトライアツクＴを駆動する。上
述のように、一般には、トランジスタQ₁のエミ
ツタは固定抵抗Ｒ_Gを介して接地されている。し
たがつて第２図に示すように、ランプ電圧ｂは平
均レベルｄが一定の状態で差動入力Ｂに印加され
ており、このためNTCサーミスタThの高温域で
の抵抗値変化量が少ないという変化特性が負荷電
流の制御に直接現われることになる。したがつ
て、差動入力Ａの信号が検出温度の変化に伴い第
２図にａで示すようなレベルシフトがあるとすれ
ば、集積化ゲート信号発生器ICとトライアツク
Ｔとの作用により、電熱線Ｈには第２図のｃに示
すような電流が流れる。

この場合における比例帯特性は、第３図に示す
とおりとなる。この比例帯特性は、高温部におい
て、電流が零とならない飽和特性であるため、加
熱装置の無負荷時においては数100℃まで制御温
度が上昇してしまうことになる。この状態は、負
荷変動の大きな加熱装置には使用不可能となり、
NTCサーミスタの一般的な耐熱温度をはかるに
超えたものとなる。

本考案による制御回路は、トランジスタQ₁の
エミツタを固定抵抗Ｒ_Gによつて接続することな
く、別のトランジスタQ₂を直列に接続し、トラ
ンジスタQ₂のベースに高抵抗R₈を介してNTCサ
ーミスタの温度信号を供給するようにしている。
またトランジスタQ₂のエミツタには可変抵抗R₉
を接続してトランジスタQ₁のエミツタレベルを
可変としている。

たとえば、検出温度が高くなつていくものとす
れば、NTCサーミスタThの抵抗値が下がつてト
ランジスタQ₂のベース電位が低下してくる。し
たがつて、トランジスタQ₂のコレクタ・エミツ
タ間の等価抵抗が増加してトランジスタQ₁のエ
ミツタ電位が上昇し、ランプ電圧ｂの平均直流レ
ベルｄも上昇する。一方、差動入力Ａの信号ａも
下降方向にあるため、比較電位の差分は従来の制
御（第２図）と比べてより大きくとることができ
るようになる。

この結果、本考案による回路は比例帯特性は第
５図に示すように、きわめて理想的な特性が得ら
れるのである。なお、比例帯の選定は抵抗R₃に
より決定することができ、各素子のバラツキ、設
定温度は可変抵抗R₉によつて調節することがで
きる。

上述のように、本考案によれば、NTCサーミ
スタによる温度信号を集積化ゲート信号発生器の
差動入力に一方は直接に、他方は反転させてラン
プ電圧に重畳して同時に入力させることによりサ
ーミスタの高温域での飽和特性の影響がなくな
り、比例帯全体にわたつて負荷電流制御を直線的
比例関係にあるようにすることができ、簡便にし
て信頼性の高い制御回路が実現できる。この制御
回路は、石油気化器、電気オーブン等の温度制御
にきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電熱線加熱器の時間比例
制御回路の具体例を示す図、第２図は従来の制御
回路の動作説明図、第３図は従来の制御回路の比
例帯特性を示す図、第４図は本考案の制御回路の
動作説明図、第５図は本考案の制御回路の比例帯
特性を示す図である。 Ｒ……特性、Ｃ……コンデンサ、Ｖ……電源、
Th……NTCサーミスタ、Ｅ……直流電源、IC…
…集積化ゲート信号発生器、Ｄ……ダイアツク、
Ｔ……トライアツク、Ｈ……電熱線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電熱線を使用する加熱器の温度制御回路であつ
   て、温度を検出するNTCサーミスタと、ゼロク
   ロス検出器、差動増幅器および同期器から成る集
   積化ゲート信号発生器と、双方向スイツチング素
   子と、電熱線とで制御ループを構成し、前記集積
   化ゲート信号発生器の差動増幅器の一方の入力Ａ
   に前記NTCサーミスタにより得られる信号を供
   給し、他方の入力Ｂにランプ電圧発生部からの周
   期的なランプ電圧を供給するようにした時間比例
   制御回路において、前記ランプ電圧発生部は、周
   期的なパルス信号を発生する回路R₆，C₁，Ｄ
   と、徐々に充電されるコンデンサC₂および前記
   パルス信号を受けてそのコンデンサの電荷を放電
   するスイイツチング素子Q₁を有して前記周期的
   なランプ電圧を発生する回路と、前記スイツチン
   グ素子に直列に接続されて発生される前記ランプ
   電圧の直流レベルをシフトするレベルシフト素子
   Q₂，R₉とで構成され、そのレベルシフト素子は
   前記温度信号に応答してその温度信号の変化と逆
   方向に抵抗値が変化する素子であることを特徴と
   する電熱線加熱器の時間比例制御回路。