JPS62274584A - 床暖房パネルの温度コントロ−ル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野］ 本発明は、電気式の床暖房パネルの温度コントロール装
置に関するものである。

【背景技術］ 従来、床パネル内にヒータを岨み込んで床から室内を暖
房するようにした床暖房パネルの温度コントロール装置
は、第１６図に示すように、床パネル１内に配設された
暖房用のヒータ２と、サイリスタを用いた半導体スイッ
チ回路３との直列回路を交流電源４に接続し、床パネル
１の温度を検出する温度検出素子５出力に基いて上記半
導体スイッチ回路３をオン、オフ制御して床パネル１が
所定温度になるようにヒータ２への通電を制御するスイ
ッチ制御回路６を設けたものがあった。ところで、この
ような従来例において、床パネル１内のヒータ２に短絡
故障が発生したり、施工時の工事不良により床パネル接
続端子が短絡された場合などにおいて、短絡保護用ヒユ
ーズＦが溶断しない状態で半導体スイッチ回路３の温度
制御用サイリスタに定格以上の電流が流れて過負荷状態
になることがあり、このような過負荷状態が長く続いた
場合には、温度制御用サイリスタが過熱して破壊されて
しまうという問題があった。

［発明の目的１ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、半導体スイッチ回路の温度制御用
サイリスタに定格以上の電流が流れる過負荷状態が継続
することがなく、温度制御用サイリスタの破壊を確実に
防止できる床暖房パネルの温度コントロール装置を提供
することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、床パネル内に配設された暖房用のヒータと、
サイリスタを用いた半導体スイッチ回路との直列回路を
交流電源に接続し、床パネルの温度を検出する温度検出
素子出力に基いて上記半導体スイッチ回路をオン、オフ
制御して床パネルが所定温度になるようにヒータへの通
電を制御するスイッチ制御回路をＡｌ１１ｌｌ、た床暖
房パネルのコントロール装置において、半導体スイッチ
回路の温度制御用サイリスタのリード端子の温度を検出
して温度制御用サイリスタの温度が破壊温度に近くなっ
たときに動作する感温スイッチを設け、該感温スイッチ
の動作時にゲート制御回路を制御して温度制御用サイリ
スタを強制的にオフさせる過負荷保護回路を設けること
により、半導体スイッチ回路の温度制御用サイリスタに
定格以上の電流が流れる過負荷状態が継続されなること
がなく、温度制御用サイリスタの破壊を確実に防止でき
るようにしたものである。

（実施例） 第１図乃至第１５図は本発明一実施例を示すもので、床
パネル１は第１図乃至第３図に示すように、木質表面材
２０の背面に均熱板２１を配置し、均熱板２１の下方に
一対の暖房用のヒータ２ａ、２ｂを配設するとともに、
ヒータ２　ａｔ　２　ｂの下方に断熱材２２を配設して
形成されている。この床パネル１内には、ヒータ２　ａ
ｔ　２　ｂの下面に配設された感熱スイッチＳ　ｔａｒ
　Ｓ　ｔｂと、ゲート抵抗Ｒｏａｔ　Ｒ、ｂと、温度ヒ
ユーズＦ　ｔａ、Ｆ　ｔｂと、双方向性３端子サイリス
タ（以下、トライアックと略称する）Ｑ、＋ｔ。

Ｑ＋ｂとよりなる過熱防止回路が組み込まれており、床
パネル１内の温度が部分的に予め設定された危険温度以
上になったときに感熱スイッチＳｔａ＊ＳＬｂがオフし
てトライアックＱｌａ、Ｑｌｂのトリガを停止して、ト
ライアックＱ　、ａ、Ｑ　、ｂをオフすることによりヒ
ータ２　ａｔ　２　ｂへの通電を停止して過熱による危
険を防止するようになっている。

上記ヒータ２　Ｍ、　２　ｂに直列接続される半導体ス
イッチ回路３は、床パネル１内に組み込まれた上記過熱
防止用トライアックＱ＋ａ−Ｑ、ｂと、温度制御用トラ
イアックＱ２とをそれぞれ直列的に接続して形成されて
おり、トチイアツクＱ２はスイッチ制御回路６出力にて
トライアックＱコを介してトリがされるようになってい
る。ここに、ヒータ２　ｍ、　２　ｂはこの半導体スイ
ッチ回路３お上り両切りスイッチよりなる電源スィッチ
ＳＷ、を介して交流電源４に接続されており、電源スィ
ッチ５Ｗ２ｂへの通電が制御されるようになっている。

また、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ１と、トチイアツクＱ
、とよりなる温度制御用トライアックＱ２のゲート制御
回路には、トライアックＱ２のリード端子の温度を検出
してトライアックＱ２の温度が破壊温度よりも低（設定
されている所定温度（９５〜１０５℃）よりも高くなっ
たときにオフする感温スイッチＴｓが挿入されて過負荷
保護回路が形成されており、過負荷または高温場所での
使用時にトライアックＱ２に定格以上の電流が流れて過
負荷状態になっＥときに、トライアックＱ２の発熱を検
知して感温スイーツチＴｓがオフすることにより、トラ
イアックＱ３がオフしてトライアックＱ２のトリ〃を停
止させ、トライアックＱ２が過負荷状態で継続して動作
することによる破壊を防止するようになっている。

温度制御用トライアックＱ２を制御するスイッチ制御回
路６は、トランジスタＱ、と、ゼロボルトスイッチ回路
ＺＳと、ダイオードＤ、、Ｄ、と、１シダソ＋／″−〜
／’−＋　Ｊ−ゼ１＋＋−人ＶＲ，〜ＶＲ＋と、抵抗Ｒ
１〜Ｒ３゜とで形成されており、床パネル１の表面温度
を検出するサーミスタＴＨよりなる温度検出素子５の出
力に基いて上記半導体スイッチ回路３をオン、オフ制御
して床パネル１が所定温度になるようにヒータ２　ａ、
　２　ｂへの通電を制御するようになっている。ここに
、整流用ダイオードＤ１および抵抗ＲＩＱよりなる整流
降圧回路にて交流電源４を整流降圧した電圧は、電流検
出用抵抗Ｒ１と、この抵抗Ｒ，の両端電圧にて点灯され
る発光ダイオードＬＥＤとの並列回路よりなる動作表示
回路８を介して回路電源ラインに印加されるようになっ
ており、平滑用コンデンサＣ４にて平゛滑して回路層！
（ＤＣ８Ｖ）が得られるようになっている。この回路電
源が端子■■に印加されるゼロボルトスイッチ回路ＺＳ
は、内蔵されているオペアンプおよび外付けの帰還用抵
抗Ｒ１にて形成されるフンパレータと、コンパレータ出
力がＨ”になったときに交流電源入力端子■から入力さ
れる交流電源電圧のゼロクロス点に同期したトリガパル
スを発生してトリがパルス出力端子■から出力するパル
ス発生回路とで構成されており、オペアンプの反転入力
端子■に基準電圧（実施例では４Ｖ）が入力されるとと
もに、非反転入力端子■に温度検出信号が入力されてい
る。したがって、床パネル１の温度が予め設定された所
定温度よりも低くなっており、温度検出信号が基準電圧
よりも低くなったとき、コンパレータ出力が”Ｈ”にな
ってパルス発生回路から半導体スイッチ回路３を交流電
源のゼロクロス点近傍でトリガするトリガパルスが出力
されろようになっている。基準電圧発生回路は、トラン
ジスタＱ４、分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ。

にて構成され、回路電源をトランジスタＱ４を介して通
電した後、抵抗Ｒｓ　、Ｒａにて分圧することにより基
準電圧（４■）が発生されるようになっている。一方、
温度検出信号は、回路電源を抵抗Ｒ６と、トランジスタ
Ｑ、と、断線補償用の抵抗Ｒ。

が並列接続されたサーミスタＴＨと、ダイオードＤ２と
、温度設定回路９を構成するボリュームＶＲ，−ＶＲ，
とで分圧して得られるようになっている。ここに、床パ
ネル１を一定温度にコントロールする場合における温度
設定はボリュームＶＲ。

の回転軸に取着された温調つまみ９ａを回動することに
よって行なわれ、その調整可能範囲の最高温度、最低温
度（５０℃、２５℃）の設定は半固定のボリュームＶＲ
，，ＶＲ２を用いて行なわれるようになっている。

また、一方の回路電源ラインは、回路部品が実装された
プリント基板１３の銅箔パターンにより形成される放電
ギャップＧと、非線形抵抗素子Ｚ２とよりなる雷サージ
吸収回路７を介して埋め込みボックスへの取付板を兼ね
る放熱板１１に接続されており、このアルミ製の放熱板
１１および埋め込みボックスを介して大地アースされて
いるので、雷サージによる高電圧を放電ギャップＧを介
して非線形抵抗素子Ｚ２にて吸収することにより回路部
品の保護が図られている。この場合、放電ギャップＧの
ギャップ幅を適当に設定（例えば０゜４±０．１ｆｆｌ
Ｉ１１）シておくことにより、雷サージ吸収回路７を雷
サージに対して動作させ、且つ絶縁試験時に印加される
測定用高電圧に対して動作させないようにすることがで
き、絶縁試験時に非線形抵抗素子Ｚ２を取り外す必要が
なくなるので、絶縁試験をやり易くできることになる。

また、銅箔パターンにて形成される放電ギャップＧの両
電極Ｇ　ａ、　Ｇ　ｂのうちの一方の電極Ｇａには複数
の山型突起Ｇｌｌ＋＊Ｇｉ＊Ｇａａが形成されており、
放電によって対抗電極との距離が最も短い１つの山型突
起Ｇａｌ　ｔ　Ｇ　ａ２ｔ　Ｇ　ａｊから放電が発生し
、この放電によって１つの山型突起Ｇａ＋＋Ｇａ２ｙＧ
ａｚが破壊されても、順次残りの山型突起Ｇ　ａ＋＊Ｇ
ａ１ｙＧａ３を介して放電が可能になっているので、雷
サージに対する信頼性が向上するとともに、長寿命化が
図れることになる。さらにまた、非線形抵抗素子Ｚ２の
アース側端子と放熱板１２との接続は、一端がプリント
基板１３に半田付は接続された黄銅製の接続ビンＰを放
熱板１２にかしめ接続することにより行なわれでいるの
で、電気的接続とプリント基板１３の固定とが同時に行
なわれ、組み立てが簡単に行えるようになっている。

また、通常、ＡＣｌｏｏＶの商用電源が印加さ＋ｔル電
源接＊ｉ子Ｔ　ｓ　ｒ　Ｔ　＊　ニＡ　Ｃ２００Ｖ　カ
誤ッて印加された場合における床パネル１の異常昇温を
防止する異常昇温防止用ヒユーズＦｅは、プリント基板
１３の回路電源を供給する部分の＃Ｉ箔パターンに設け
られた細幅部にて形成されており、ＡＣ２００Ｖが電源
接続端子Ｔ、、Ｔ、に印加されて、コンデンサＣ１が並
列接続されたサージ雑音除去用の非線形抵抗素子Ｚ、（
バリスタ電圧が１９８Ｖ〜２４２Ｖ）が大電流により破
壊されるとともに、トライアックＱ＋ａ−Ｑ、ｂが過負
荷によって短絡故障した場合（オン状態のままになった
場合）において、異常昇温防止用のヒユーズＦａが溶断
してスイッチ制御回路６への給電が停止されトリがパル
スが出力されなくなり、トライアックＱ２がオフになっ
てヒータ２　ａ、　２　ｂへの給電が停止されて床パネ
ル１の異常昇温か防止されろようになっている。

また、ヒータ２ａ、２ｂが短絡されたり、床パネル接続
端子Ｔ、、Ｔ２が短絡された場合の短絡電流を遮断する
短絡保護回路は、短絡保護用ヒユーズＦｓにて形成され
ており、短絡保護用ヒユーズＦｓはプリント基板１３の
負荷給電ライン部分の銅箔パターンに細幅部（４〜５ｍ
ｍ）を設けることにより形成され、大きな短絡電流がこ
の細幅部を流れることにより、この短絡保護用ヒユーズ
Ｆｓが溶断して電源供給を停止して異常動作をさせない
ようにしでいる。

また、床パネル１が接続される床パネル接続端子Ｔ、、
Ｔ、、温度検出素子５が接続されるセンサ接続端子Ｔ　
３　、Ｔ　４お上り電源接続端子Ｔ　ｓ　、Ｔ　ｓはプ
リント基板１３の端部に設けられた連結端子にて形成さ
れており、電源接続端子Ｔ　、−Ｔ　６がセンサ接続端
子Ｔ、、Ｔ、から離れた位置であってパネル接続端子Ｔ
　＋　−７２に隣接して設けられるとともに、電源接続
端子Ｔ、、Ｔ、が縦方向に配置され、両接続端子Ｔ　＋
　−Ｔ　２、Ｔ、、Ｔ、が横方向に配置されている。し
たがって、センサ接続端子Ｔ、、Ｔ、に電源線が接続さ
れるような結線間違いが起き難いようになっており、誤
った配線による故障の発生を防止できる二とになる。な
お、各接続端子Ｔ１〜Ｔ。

に接続される電Ｉ／ｌＡ（単ｆｉ＆）はケース１０の背
面に穿設された電線挿入孔１５を介して各接続端子Ｔ１
〜Ｔ６に鎖錠後１＆されるようになっており、はずし孔
１６内に露出している解除ボタン１７をドライバーで操
作することにより鎖錠が解除されて電線が取り外される
ことになる。なお、第８図乃至第１１図では接続端子Ｔ
　、、Ｔ　２、Ｔ、、Ｔ、の鎖錠ばねおよび鎖錠解除ボ
タンは図示しておらず、接続端子Ｔ　ｑ　、Ｔ　ｓは一
体化された端子ブロックとなっている。＊た、放熱板１
２のケース１０から突出した部分にはプレート１４が覆
着されている。

以下、本発明の動作について説明する。まず、最初に温
度コントロールの基本動作について説明すると、いま、
電源スィッチＳＷ１をオンにすることにより、ヒータ２
　ａ、　２　ｂと半導体スイッチ回路３との直列回路の
両端に交流電源４が印加されるとともに、スイッチ制御
回路６にも交流電源４が給電され、スイッチ制御回路６
により温度検出素子５出力に基いてトライアックＱ２が
オン、オｑ４１１ｊｍＪｋ？−９１ｍｍ１４１−）　　
　　＋ｔｔ、、−＋ｆｌ−１　４１ｉＥｆｍｌ−）サー
ミスタＴＨよりなる温度検出素子５の抵抗変化として検
出されており、床パネル１の温度が高くなるにしたがっ
て温度検出素子５の抵抗が低くなる。したがって、床パ
ネル１の温度がボリュームＶＲ３にて設定されている所
定温度以上になったとき、温度検出素子５の抵抗変化に
応じて変化する温度検出信号が基準電圧よりも高くなっ
てスイッチ制御回路６のゼロボルトスイッチ回路ＺＳか
らトリガパルスが出力されなくなり、半導体スイッチ回
路３のトライアックＱ２がオフされてヒータ２　ａｔ　
２　ｂへの通電が停止される。一方、床パネル１の温度
が所定温度ｉりも低くなった場合には、温度検出信号が
基準電圧よりも低くなってスイッチ制御回路６のゼロボ
ルトスイッチ回路ｚＳカラトリ〃パルスが交流電源電圧
のゼロクロス点に同期して出力され、トライアックＱ２
がオンされてヒータ２　ａ、　２　ｂに通電されるよう
になっており、床パネル１の温度は常にボリュームＶＲ
，にて設定された所定温度となるように自動制御されて
いる。

次に、本発明に係る過負荷保護回路の動作について説明
する。いま、感温スイッチＴｓは半導体スイッチ回路３
の温度制御用トライアックＱ２のリード端子の温度を検
出してトライアックＱ２の温度が破壊温度に近くなった
ときにオフするようになっており、この感温スイッチＴ
ｓがオフすることによりトリ〃用トライアックＱ３がオ
フしてトライアックＱ２を強制的にオフし、トライアッ
クＱ２の過負荷状態での動作を防止している。したがっ
て、この過負荷保護回路の動作によって、トライアック
Ｑ２に定格以上の電流が流れる過負荷状態が継続するこ
とがな（、トライアックＱ２の破壊が確実に防止できる
ようになっている。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、床パネル内に配設された暖房用
のヒータと、サイリスタを用いた半導体スイッチ回路と
の直列回路を交流電源に接続し、床パネルの温度を検出
する温度検出素子出力に基いて上記半導体スイッチ回路
をオン、オフ制御して床パネルが所定温度になるように
ヒータへの通電を制御するスイッチ制御回路を具備した
床暖房パネルのコントロール装置において、半導体スイ
ッチ回路温度制御用サイリスタのリード端子の温度を検
出して該サイリスタが破壊温度に近くなったときに動作
する感温スイッチを設け、該感温スイッチの動作時にゲ
ート制御回路を制御して温度制御用サイリスタを強制的
にオフさせる過負荷保護回路を設けたものであり、温度
制御用サイリスタが過負荷状態になったときに感温スイ
ッチが動作して温度制御用サイリスタを強制的にオフす
るようになっているので、半導体スイッチ回路の温度制
御用サイリスタに定格以上の電流が流れる過負荷状態が
継続することがなく、温度制御用サイリスタの破壊を確
実に防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路図、第２図は同上の一部
幼欠した要部斜視図、第３図は同上の要部断面図、第４
図は同上の要部正面図、第５図は同上の要部下面図、第
６図は同上の要部側面図、第７図は同上の要部正面図、
第８図は同上の要部上面図、第９図は同上の要部側面図
、第１０図は同上の要部側面図、第１１図は同上の要部
下面図、第１２図および第１３図は同上の断面図、第１
４図（ａ）は同上の要部下面図、第１４図（ｂ）は同上
の要部拡大下面図、第１５図は同上の要部上面図、第１
６図は従来例のブロック回路図である１は床パネル、２
　ａ、２　ｂはヒータ、３は半導体スイッチ回路、４は
交流電源、５は温度検出素子、６はスイッチ制御回路、
Ｑ２はトライアック、Ｔｓは感温スイッチである。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第２図 第３図 第１２図 第１３図 第１４図　　　（（）） （ｂ） 第１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）床パネル内に配設された暖房用のヒータと、サイ
   リスタを用いた半導体スイッチ回路との直列回路を交流
   電源に接続し、床パネルの温度を検出する温度検出素子
   出力に基いて上記半導体スイッチ回路をオン、オフ制御
   して床パネルが所定温度になるようにヒータへの通電を
   制御するスイッチ制御回路を具備した床暖房パネルのコ
   ントロール装置において、半導体スイッチ回路の温度制
   御用サイリスタのリード端子の温度を検出して温度制御
   用サイリスタの温度が破壊温度に近くなったときに動作
   する感温スイッチを設け、該感温スイッチの動作時にゲ
   ート制御回路を制御して温度制御用サイリスタを強制的
   にオフさせる過負荷保護回路を設けたことを特徴とする
   床暖房パネルの温度コントロール装置。