JPS6138490B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気毛布や電気フロアヒータ等の電
気暖房器具における温度制御装置に関するもの
で、特に使用開始時に温度調節機能を最高温度に
設定し、毛布やフロアヒータを急速に暖め、充分
暖まつた後に自動的に通常使用時の快適な温度設
定にする強温度保持制御を高安全に行ない、かつ
使用勝手を向上させることを目的とする。

従来における電気毛布の温度制御装置は、加熱
開始時に温度調節器を最高温度目盛に設定して、
ふとん等を予備加熱した後適温に戻して使用して
いたが、この操作は非常に煩わしく、しかも適温
設定を忘れると熱過ぎて安眠を妨げたり、火傷の
恐れがあつた。そこでこれらを自動的に行なうも
のとして第１図に示すような強温度保持制御回路
を設けたものがあつた。この第１図において、１
は交流電源、２は電源スイツチ、３はヒータ４を
制御する電力制御素子、５はヒータ４と温度検知
電極線６の両線間に介装された感温素子で、この
感温素子５はヒータ４の温度変化に応じて抵抗、
容量、インピーダンスが変化するもので、この変
化を抵抗７と可変抵抗器８で調節し、トリガ素子
９によつて前記電力制御素子３を制御する。また
温度設定用可変抵抗器８には並列に、可変抵抗器
８の両端を手動スイツチや機械的なタイマー等に
よつて短絡する接点１０を設け、この接点１０を
閉成することにより、温度設定を最高温度に設定
するものであつた。しかしながらこれらの方式は
使用勝手は良いが安全性に問題がある。特に就寝
時に強温度保持制御を併用した場合、接点の溶着
やタイマーの故障によつて最高温度が保持され、
熟睡した場合、人体が直接触れる電気毛布では火
傷や健康上危険な状態に陥る問題があつた。

本発明はこのような危険を防止した極めて安全
性の高い温度制御装置を提供するものである。

以下、本発明をその一実施例を示す図面にもと
づいて説明する。第２図は本発明における温度制
御装置の回路図を示したもので、この第２図にお
いて、上記第１図に示した従来例と同一部分は同
一符号を付しその説明は省略する。

Ａは温度制御装置の回路電源部であり、交流電
源１を半波整流するダイオード１１と抵抗１２と
コンデンサ１３で構成される。Ｂは温度検出回路
で、この温度検出回路Ｂはトランジスタ１４、抵
抗１５、コンデンサ１６、ダイオード１７で構成
され、かつトランジスタ１４のエミツタから温度
検知電極線６、感温素子５、ヒータ４を介して、
前記電力制御素子３の逆方向電圧時に電流が流れ
て温度検知を行ない、その温度検知信号はコンデ
ンサ１６に記憶される。Ｃは抵抗１８，１９と温
度調節用可変抵抗器８で構成される温度設定回
路、２０は温度設定回路Ｃの出力と、前記温度検
出回路Ｂの出力とを比較する比較器で、この比較
器２０の出力によりトリガ回路Ｄの第１のトラン
ジスタ２１を駆動し、かつ抵抗２２，２３で第２
のトランジスタ２４を駆動し、さらに抵抗２５と
コンデンサ２６で構成されたトリガ回路電源から
抵抗２７，２８を介して電力制御素子３のゲート
を制御する。Ｅは交流電源１のゼロボルトのゼロ
クロスパルスを発生するゼロクロスパルス発生回
路で、このゼロクロスパルス発生回路Ｅは抵抗２
９を介して交流電源１の入力を得ている。３０は
トランジスタで前記ゼロクロスパルス発生回路Ｅ
の出力によつて駆動され、かつ抵抗３１，３２を
介してトランジスタ３３を駆動し、そしてこのト
ランジスタ３３はダイオード３４を介して抵抗１
８の両端をオン、オフするため、比較器２０の出
力はゼロクロスパルスと同期され、その結果、ト
リガ回路Ｄの出力はゼロクロスパルスとなつて電
力制御素子３は交流電源１のゼロボルトでトリガ
される。Ｆは強温度保持回路で、この強温度保持
回路Ｆは強温度保持スイツチ３５によつて始動さ
れ、トランジスタ３６によつて強温度保持信号が
比較器２０に入力される。３７は抵抗で、この抵
抗３７は温度設定回路Ｃと隔離するために設けた
もので、後に述べる安全面で重要な役割をもつ。
Ｇは比較器２０の出力信号を強温度保持回路Ｆの
制御信号に変換するロジツク部である。

上記構成においてその動作を第３図〜第５図に
もとづいて説明する。第３図は強温度保持回路Ｆ
の具体的な回路を示したもので、この回路は強温
度保持スイツチ３５を操作しない限り強温度保持
動作はなされない。

まず強温度保持動作をしない場合の通常動作を
説明する。第５図においてＶ_Tは温度検知回路Ｂ
のトランジスタ１４のコレクタ電圧で、ヒータ４
と温度検知電極線６の両線間に介装された感温素
子５のインピーダンスがヒータ線４の温度に応じ
て変化し、温度が高くなると温度検知信号とな
る。また比較器２０に入力される温度設定電圧Ｖ
_Sは抵抗１８と抵抗１９および可変抵抗器８で設
定され、かつ抵抗１８の両端に、ゼロクロスパル
ス発生回路Ｅの出力信号Ｐ_Oでオン、オフするト
ランジスタ３３を並列接続しているため、交流電
源１のt₀，t₁の各々のゼロボルト電圧に同期して
Ｖ_S電圧が設定される。比較器２０は、設定電圧
Ｖ_Sより温度検知信号電圧Ｖ_Tが高い場合、すなわ
ち設定温度よりもヒータ４の温度が低い時にはそ
の出力が「Ｈ」となり、この出力「Ｈ」によりト
リガ回路Ｄのトランジスタ２１がオンするため、
コンデンサ２６の電荷はこのトランジスタ２４を
介して電力制御素子３のゲートに入力され、そし
て電力制御素子３が交流電源１のゼロボルトで導
通してヒータ４が加熱される。また温度検知信号
電圧Ｖ_Tと温度設定電圧Ｖ_SがＶ_T＜Ｖ_Sとなると、
比較器２０の出力は「Ｌ」となり、その結果、ト
リガ回路Ｄのトランジスタ２１がオフして電力制
御素子３へのゲート信号が途絶えヒータ４の加熱
が停止する。このように温度設定電圧Ｖ_Sを可変
抵抗器８で任意に選ぶことにより、ヒータ４の温
度を自由に制御できる。

次に第３図の強温度保持回路について説明す
る。強温度保持回路Ｆは強温度保持スイツチ３５
を操作しない限り第３図に示すコンデンサ３８に
は電荷が充電されず、そしてこのコンデンサ３８
の端子電圧はゼロであるため、トランジスタ３９
のベースバイアス電圧は供給されず、抵抗４０と
４１の端子電圧もゼロである。従つてトランジス
タ４２のベースにロジツク部ＧのP₁信号が与えら
れてもトランジスタ４２のコレクタ電圧がゼロで
あるため、強温度保持回路Ｆは機能しない。前記
ロジツク部Ｇは比較器２０の出力が「Ｈ」となつ
た時のみP₁信号を形成するロジツクを構成してい
る。またこの場合、トランジスタ３９がオフであ
るため、抵抗４３，４４を介して接続されたトラ
ンジスタ４５もオフとなり、その結果、このトラ
ンジスタ４５のコクレタに接続されたダイオード
４６と抵抗４７には電流が流れず、コンデンサ３
８には電荷が充電されない。これと同等に抵抗４
８と４９を介して接続されたトランジスタ５０も
オフとなる。前記トランジスタ５０のオフにより
回路電源部Ａからは抵抗５１を介してトランジス
タ５２に電流が流れてトランジスタ５２がオン
し、かつ抵抗５３と５４を介して接続されたトラ
ンジスタ５５もオンするが、前記コンデンサ３８
の端子電圧がゼロであるため、抵抗５６，５７に
は電流が流れず、トランジスタ５８はオフする。
従つて回路電源部Ａからは抵抗５９を介してトラ
ンジスタ６０に電流が流れてトランジスタ６０が
オンし、かつ抵抗６１，６２を介してトランジス
タ６３もオンする。前記トランジスタ６３のオン
によりトランジスタ３６はオフとなり、強保持温
度電圧Ｖ_S′を設定する抵抗６４，６５の電圧が出
力されない。

また強温度保持回路の同期をとるべくトランジ
スタ６６のベースにはゼロクロス信号P₀が入力さ
れているが、コンデンサ３８の電圧がゼロである
ため、抵抗６７，６８を介して接続されるトラン
ジスタ６９もオフとなるため、ダイオード７０に
は電流は流れない。

次に強温度保持スイツチ３５をオンした場合の
動作を説明する。この強温度保持スイツチ３５は
トランジスタ４５と並列に接続され、閉成すると
回路電源部Ａよりダイオード４６と抵抗４７を介
してコンデンサ３８に充電されてその端子電圧は
上昇し、そしてトランジスタ３９は抵抗４０と４
１によつてバイアスされるが、トランジスタ４２
がオンしているため、トランジスタ３９はオフで
待機する。また同様に抵抗４８と４９でトランジ
スタ５０がバイアスされてオンするが、トランジ
スタ５２がオフとなつているためトランジスタ３
６も状態を変えず待機する。このように強温度保
持スイツチ３５は閉成を持続すると強温度保持回
路は動作しない。従つて強温度保持スイツチ３５
を閉成した後に開成すると、まずトランジスタ５
０が交流電源１のゼロボルト電圧でオフし、かつ
同期回路のトランジスタ６６もオフする。前記ト
ランジスタ５０のオフによりトランジスタ５２が
オンするとともに、トランジスタ５５もオンす
る。そしてこのトランジスタ５５がオンすること
によつて、トランジスタ５８はオンし、かつトラ
ンジスタ６０はオフする。このトランジスタ６０
のオフによりトランジスタ６３もオフしてトラン
ジスタ３６のエミツタ電圧は抵抗６４と６５によ
り定まる強温度保持電圧となり、第５図に示すよ
うにt₂時刻でＶ_S′電圧を発生する。この時刻t₂で
比較器２０の出力は第４図に示すように「Ｈ」パ
ルスを発し、同時にロジツク部ＧのP₁出力は
「Ｌ」になつてトランジスタ４２はオフし、かつ
トランジスタ３９がオンし、コンデンサ３８には
トランジスタ４５を介して回路電源部Ａの電源が
供給されて充電される。その期間はt₂〜t₃間であ
る。そして再びトランジスタ４５がt₃時刻でオフ
し前記の動作を繰り返す。t₅時刻で強温度に達す
ると、比較器２０はＶ_T＜Ｖ_S′となつて出力が
「Ｌ」となり、かつロジツク部ＧのP₁信号は
「Ｈ」となつてトランジスタ４２がオンになると
ともに、トランジスタ３９がオフする。これによ
りトランジスタ４５もオフとなりコンデンサ３８
への充電が停止し、同期信号P₀によつてコンデン
サ３８の電荷はトランジスタ６９を介して放電さ
れるとともに、トランジスタ５２をオフモードに
し、そしてt₆時刻でトランジスタ５２をオンモー
ドにするが、すでにコンデンサ３８の電圧は、抵
抗５６と抵抗５７の分圧電圧でトランジスタ５８
をオンにするバイアス電圧が確保できないような
時定数に設定されているため、強温度保持電圧Ｖ
_S′は消滅し、可変抵抗器８で設定される温度設定
電圧Ｖ_Sに復帰する。このように強温度保持電圧
Ｖ_S′は温度設定回路Ｃの可変抵抗器８で設定され
る電圧Ｖ_Sに重畳されて設定される。また抵抗３
７は強温度保持電圧Ｖ_S′と可変抵抗器８で設定さ
れる電圧Ｖ_Sを隔離し、特に強温度保持電圧を出
力するトランジスタ３６の短絡故障に対してはゼ
ロクロスパルス発生回路Ｅのゼロクロスパルスが
伝達不能となり、比較器２０の出力は「Ｈ」の状
態を維持する。従つて抵抗２５の値を電力制御素
子３の非トリガ電流に制限することにより、ヒー
タ４の加熱を防止することができる。よつて強温
度保持回路を構成する部品の故障に対し、回路構
成がゼロクロスパルスに同期して動作しているた
め、直流レベルの回路になつた場合は強温度保持
制御機能ができなくなる。

従つて強温度保持スイツチ３５は使用者が必要
な時に操作すれば良く、ワンプツシユで駆動で
き、前記スイツチ３５の短絡故障に対しても安全
である。

第６図はヒータ４の温度上昇を示した図であ
り、強温度保持スイツチ３５を使用した場合、通
常の温度設定温度、つまりＶ_R温度に達する時間
T₁よりもT₂時間のように通電時間が長くなり、
電気毛布の温度がふとん等に充分蓄熱され予熱作
用効果が大きくなる。また、強温度に達すると自
動的に好みの温度Ｖ_R温度に戻るのである。

以上のように本発明の温度制御装置によれば、
使用者の好みの温度を可変抵抗器で設定し、かつ
強温度保持スイツチを使用する事によつて自動的
に最高温度に加熱され、電気毛布等によるふとん
等への蓄熱効果を増大させることができ、かつ最
高温度に達したら自動的に好みの温度へ戻るため
急速に適温へ加熱する事ができる。

また強温度保持回路は自らの回路電源を有さ
ず、強温度保持スイツチをオンした時のみ形成さ
れる回路電源を有し、しかも温度調節出力パルス
系帰還信号によつてコンデンサを充放電する自己
保持電源を構成するため、強温度保持スイツチの
短絡故障や回路構成部品の故障に対し、その安全
性は向上し、かつ信頼性も高まるものである。こ
のように強温度保持制御を使用して熟睡しても、
最高温度に固定されることなく確実に解除するこ
とができるため、快適な安眠を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度制御回路図、第２図は本発
明の一実施例を示す温度制御装置の回路図、第３
図は同装置の強温度保持回路図、第４図は同装置
のタイミングチヤート図、第５図は同装置の温度
設定タイミング図、第６図は同装置のヒータ温度
特性図である。 １……交流電源、３……電力制御素子、５，６
……温度センサ、Ｂ……温度検出回路、Ｃ……温
度設定回路、８……可変抵抗器、２０……比較
器、Ｄ……トリガ回路、Ｅ……ゼロクロスパルス
発生回路、Ｆ……強温度保持回路、３６……強温
度保持トランジスタ、３７……抵抗、３５……強
温度保持スイツチ、３８……コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源にヒータを介して直列に接続された
   電力制御素子と、前記ヒータと熱的関係にある温
   度センサで温度を検出する温度検出回路と、前記
   温度検出回路の温度検知信号と温度調節用可変抵
   抗器を有する温度設定回路の信号とを比較する比
   較器と、前記比較器の出力で電力制御素子を制御
   するトリガ回路と、交流電源のゼロボルト電圧で
   ゼロクロスパルスを発生するゼロクロスパルス発
   生回路と、前記比較器の温度設定信号入力端子に
   ヒータの加熱温度を高温に設定すべく設けた強温
   度保持信号電圧を重畳する強温度保持トランジス
   タと、強温度保持スイツチのオン・オフ操作によ
   つて前記強温度保持トランジスタをゼロクロスパ
   ルスで駆動する強温度保持回路を設け、強温度保
   持回路は、前記比較器の温調パルス信号出力の帰
   還によつてコンデンサを充放電する自己保持電源
   を形成し、前記温調パルス信号の停止で強温度保
   持を解除してなる温度制御装置。