JPS6143727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気毛布、電気敷布、電気カーペツ
ト、電気ひざかけ、電気チヨツキ、電気クツシヨ
ン、フロアーマツト等の電気暖房器等の温度制御
装置に係るものである。

従来此の種の暖房器に使用されている感熱体の
感熱材料は塩化ビニルやナイロン等の基材に界面
活性剤等を添加した謂わゆるプラスチツクサーミ
スタである為電源周波数や吸湿性による影響を受
けてそのインピーダンスが変化する、又直流分極
作用の影響を受けてインピーダンスが変化する為
感熱材料には直流電圧を印加する事が出来ない等
の欠点があつた。

本発明に依る温度制御装置を構成する感熱材料
は金属材料や半導体材料等である為これらの欠点
はなく正確で安定した信頼性の高い温度制御装置
を提供することが出来、また感熱線に直流電圧を
印加する事が出来る為、その温度制御回路は集積
（回路）化が容易で、そうする事により更に信頼
性を向上する事が出来る。

以下図面に沿つてその詳細を述べる。

第１図は本発明に依る温度制御装置の一実施例
を示す回路図で電源スイツチ２、電流ヒユーズ
１、発熱線４１、半導体スイツチング素子（以下
サイリスタという）４４、温度ヒユーズ３が直列
に接続されて主回路を構成している。該主回路の
発熱線４１に並列にダイオード４０がサイリスタ
４４と逆極性に接続されてサイリスタ４４の短絡
故障時の保護回路をなす。

交流電源AC₁，AC₂に抵抗４９を介して整流ブ
リツジ回路のダイオード４，５，６，７の交流端
（入力端）が接続され、該整流ブリツジの直流端
（出力端）には定電圧装置用のトランジスタ８及
び９が接続され、更にダイオード１１を介して平
滑用コンデンサ１７が接続されて制御回路の直流
電源回路が構成されている。直流電源回路の平滑
前の回路に零点同期パルス発生器の零点同期用の
抵抗１２及び１３が接続され該抵抗１２，１３の
接続端に零点同期パルス発生器としてのトランジ
スタ１６のベース、抵抗１４を介して直流電源の
端子にコレクタ、端子にエミツタが接続され
て零点同期パルス発生器を構成している。pnpト
ランジスタとnpnトランジスタ２２及びpnpトラ
ンジスタ２５とnpnトランジスタ２４が夫々相補
接続され差動増幅回路を構成している。そしてト
ランジスタ２１，２５のエミツタは負荷抵抗２０
を介して電源にトランジスタ２４のエミツタは
電源に接続され、またトランジスタ２２のエミ
ツタは差動増幅器の出力端として零点同期パルス
発生用トランジスタ１６のベースに接続されてい
る。そしてトランジスタ２２，２４のベース、エ
ミツタ間に動作安定用抵抗２３，２６が接続され
ている。また感熱線１８、抵抗１９，２８，５
０、温度調整用可変抵抗２９が抵抗ブリツジ回路
を構成しその入力端は直流電源に接続され、感熱
線１８と抵抗１９の接続端の出力端はトランジス
タ２１のベースにまた他方の出力端（抵抗２８と
抵抗５０の接続端）はトランジスタ２５のベース
に接続されている。

尚抵抗１４とトランジスタ１６のコレクタの接
続端とトランジスタ２１のベース間は動作安定用
ダイオード１５で短絡されている。

零点同期パルス制御用トランジスタ３３のベー
スはダイオード２７を介して零点同期パルス発生
用トランジスタ１６のコレクタに接続され、エミ
ツタは電源にコレクタは抵抗３２，３１及びダ
イオード３０を介して電源に接続されている。
またダイオード３０のカソードと交流ライン（サ
イリスタ４４のカソードライン）間にコンデンサ
３８が接続されサイリスタ４４のゲート信号供給
用信号回路の直流電源をなし、該直流電源の端
子に信号回路のトランジスタ３４のエミツタ、３
５のコレクタが接続されトランジスタ３４のコレ
クタはトランジスタ３５のベースに、トランジス
タ３４のベースは抵抗３１，３２の接続端に、ト
ランジスタ３５のエミツタは抵抗３７を介してサ
イリスタ４４のゲートに接続されている。

動作安定用抵抗として抵抗３６はトランジスタ
３５のベース、エミツタ間に抵抗３９はサイリス
タ４４のゲート、カソード間に接続されている。

更に短絡線４３と温度ヒユーズ溶断用抵抗４５
が直列に接続されて、該直列回路は溶解材料４２
を介して発熱線４１とサイリスタ４４の直列回路
に電気的に並列に接続されて保安装置として働
く。

第２図は本発明の温度制御装置を構成する発熱
体兼用感熱体で、巻芯４６の上に例えばニツケル
等の金属材料からなる箔状の感熱線１８が同軸状
に螺旋状に巻れて感熱体部を形成し該感熱体部に
平行した他の巻芯４７の上に発熱線４１が同軸状
に螺旋状に巻かれてその上を異常昇温時に溶解し
て保安装置として働く溶解材料４２が覆つていて
その上を溶解材料の溶解時に短絡電流を流す短絡
線４３が螺旋状に巻かれて発熱体部を形成し上記
感熱体部と該発熱体部が絶縁物４８を介して一体
化されて発熱体兼用感熱体を形成している。

以上の様な構成の温度制御装置に於てその動作
を説明すると、電源スイツチ２の投入時毛布は低
温である為感熱線も低温度でその抵抗値は比較的
低い。（感熱線の材料がニツケル等の金属材料の
場合正の抵抗温度係数を有し温度が上昇するとそ
の抵抗値が増加するが、以下感熱材料にニツケル
を使用した場合について述べる） 従つて抵抗ブリツジの一辺を構成する感熱線で
の電圧降下は小さく、抵抗１９による電圧降下が
大きい従つて可変抵抗器２９によつて設定された
基準電位（抵抗５０と可変抵抗器２９による電圧
降下）より抵抗１９に依る電圧降下の方が大きい
のでトランジスタ２５，２４は動作としてオン状
態となる。このときトランジスタ２１，２２はオ
フ状態であつて差動増幅器の出力は零（０）であ
る。

従つて整流ブリツジ回路により両波整流されト
ランジスタ８，９によりクリツプされた直流電源
の両端に接続された抵抗１２，１３の直列回路の
抵抗１３に分圧された電圧に依りトランジスタ１
６はオン、オフ動作を交流電源に同期してくり返
す。即ち抵抗１３に依り分圧された電圧値の０〜
約0.65V間はトランジスタ１６はオフで約0.65V
以上でオン状態となる。

このときトランジスタ１６のコレクタとトラン
ジスタ３３のベースがダイオード２７を介して接
続されているので、トランジスタ１６のコレクタ
電位よりダイオード２７の電圧降下分を差し引い
た電位がトランジスタ３３のベース電位となる。
従つてトランジスタ３３はトランジスタ１６のオ
フ時のみ動作し導通状態となりパルス状の電流が
流れる。トランジスタ３３が導通するとトランジ
スタ３４にベース電流が印加されるのでトランジ
スタ３４が導通しこれによりトランジスタ３５も
導通状態となる。即ち交流電源に同期して零点付
近でパルス状の電流がトランジスタ３５を流れ、
それに依りサイリスタ４４のゲートにゲート信号
が供給されサイリスタ４４は（交流電源の正の半
サイクル（順方向電圧）の零ボルト近傍から導通
状態となり発熱線４１は通電される。

以上の様にして発熱線４１が通電され毛布温度
（発熱体兼用感熱体温度）が上昇し温度調整用可
変抵抗２９により設定された温度に達する。温度
が上昇すると感熱線１８の抵抗値は増加し、感熱
線１８による電圧降下は増加し抵抗１９に依る電
圧降下は減少する。

そして温度が設定温度に達した時トランジスタ
２１のベースと電源間の電位は、可変抵抗器２
９により設定された基準電位即ちトランジスタ２
５のベースと電源間の電位よりも低くなり、ト
ランジスタ２１は導通状態に反転する。するとト
ランジスタ２２も導通状態となり差動増幅器に出
力が導通される状態となり、その出力はトランジ
スタ１６のベースに印加される。するとトランジ
スタ１６はパルス発生的動作から連続的導通状態
となりコレクタ電位はほとんど0Vとなりそれに
依りトランジスタ３３のベース電位も0Vとな
る。

従つてトランジスタ３３はオフ状態になりこれ
に依りトランジスタ３４のベース電流は流れなく
なる。するとトランジスタ３５もオフ状態となり
サイリスタ４４のゲート信号は供給されなくなり
サイリスタはオフ状態となる。

すると発熱線４１の通電は停止され毛布温度
（発熱体兼用感熱体温度）が低下する。以上の様
にしてサイリスタ４４がオン・オフの動作をくり
返し毛布温度（発熱体兼用感熱体温度）を一定に
保つ。

尚設定温度は温度調整用可変抵抗２９を可変す
ることにより、即ちトランジスタ２５のベース−
電源間の基準電位を変更することにより毛布表
面温度として約20℃〜55℃の範囲で任意に変える
ことが出来る。また温度検出回路やサイリスタ４
４などの故障により温度制御が不能となり発熱体
兼用感熱体が全長に亘り異常昇温した時や負荷
（毛布）側の異常使用や故障に依り発熱体兼用感
熱体が局部的に異常昇温した時は発熱体部の溶解
材料が例えばナイロン＃11であれば約180℃で溶
解し、そのインピーダンス即ち短絡線−発熱線間
のインピーダンスは短絡状態となる。従つてその
短絡電流が抵抗４５を流れその電流により抵抗４
５は発熱し、実装上抵抗４５の近傍に配設された
温度ヒユーズ３を傍熱し溶断せしめて装置の安全
を計る。

但し、正常時溶解材料のインピーダンスは高イ
ンピーダンスで、抵抗４５を流れる電流は微少電
流である為その電流により抵抗４５は発熱するこ
とはない。

またサイリスタ４４が短絡故障した時は交流電
源の負の半サイクル時即ちサイリスタ４４の逆方
向電圧の時短絡電流が発熱線に並列にサイリスタ
に逆極性に接続されたダイオード４０を流れ瞬時
に電流ヒユーズ１を溶断せしめ装置の安全を計
る。

本発明の温度制御装置は上記のような構成であ
るから、感熱体の経時変化がほとんどなく吸湿に
よる悪影響を受けることもなく、抵抗値の変化に
よる感熱作用を正確に行なうことができ、また感
熱体と発熱体とを絶縁物を介して一体化してある
のでコスト的にも有利となり、安価で信頼性の高
い温度制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の温度制御装置の一実施例を示
す回路図、第２図は第１図の温度制御装置を構成
する発熱体兼用感熱体の一部分解斜視図である。 図面中、１８は感熱線、４１は発熱線、４４は
サイリスタ、４８は絶縁物を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 比較的温度係数の大きな抵抗体であるニツケ
   ル等の金属材料やチタン酸バリウム等の半導体材
   料からなり抵抗値の変化により温度検出に寄与す
   る箔状の感熱線にて形成した感熱体と、採暖に寄
   与する発熱線と異常時の保安装置に寄与する短絡
   線が溶解材料を介して形成した発熱体とを絶縁物
   を介して一体化されてなる発熱体兼用感熱体と、
   該発熱体兼用感熱体の感熱線の抵抗値の変化によ
   る感熱作用により上記発熱線に流れる電流を制御
   するサイリスタ等の半導体スイツチング素子とを
   具備してなる温度制御装置。