JPS63181285A - 電気暖房装置 - 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】 （技術分野） 本発明は電気カーペット等において嫂数個のヒータを有
し、暖房能力を切替可能とした電気暖房装置に関するも
のである。

（背景技術） 電気カーペット等の電気暖房装置にあっては、始動時に
は素早く暖まり、また、通常使用時には暖め過ぎを防止
すると共に省エネルギーの要請から、高・低の発熱容量
を有するヒータを設け、状況にあわせてどちらか一方の
ヒータを選択することができるようにしたものがある。

しかしながら、従来この種の電気暖房装置ではヒータの
発熱容量の切替（ワット切替）は手動スイッチで行われ
ているのが現状であり、簡易な構成で発熱容量を自動的
に切り替えることができろ電気暖房装置の実現が待たれ
ていた。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたものであり、素早い
立上りを要する始動時には高発熱容量のヒータで加熱を
行い、その後、適度な時間をもって低発熱容量のヒータ
に切替を行うと共に、低発熱容量の時は暖房能力を判別
し、発熱容量が不足している時は再び高発熱容量に切替
を行うようにして、快適な動作が行える電気暖房装置を
提供することを目的としている。

（発明の開示） 以下、実施例を示す図面に沿って本発明を詳述する。

第１図は特許請求の範囲の第１項に対応した実施例を示
したものである。第１図において構成を説明すると、商
用電源１には電源スィッチＳｗを介した後に第１のリレ
ーＲＹ、の接点および第２のリレーＲｙ２の接点を介し
て発熱体２の第１のヒータＨ１もしくは第２のヒータＨ
２が接続されて閉回路を構成している。なお、第１のと
−タＨ８は高発熱容量のヒータであり、第２のヒータＨ
２は低発熱容量のヒータである。また、商用電源１には
電源スィッチＳＷを介してトランスＴの１次巻線が接続
され、トランスＴの２次巻線は直流電源ｖｃｃを供給す
る電源口１ｓ３の入力端子に接続されている。

一方、発熱体２はヒータＨ，，Ｈ２の配設される全面に
わたって近接されたセンサ電極Ｓ、、Ｓ２を有しており
、センサ電極Ｓ、、　Ｓ、間にはプラスチック半導体の
如き感熱材が設けられている。

そして、センサ電極Ｓ１にはトランスＴの２次巻線より
抵抗Ｒ０を介して交流電圧が印加され、センサ電極Ｓ、
、Ｓ２間に発生した電圧は検出回路４に入力され、整流
・平滑されて温度に応じて変化する信号（温度検出信号
）とされ、スイッチング回路５に入力されるようになっ
ている。スイッチング回１ｓ５は入力された温度検出信
号と温度設定信号とを比較して信号を出力するものであ
り、これによりトランジスタＱ　を駆動してリレーＲＦ
、を動作せしめるようになっている。なお、ヒータＨ１
，Ｈ，を切り替えるリレーＲｙ２の接点はノーマルクロ
ーズ接点ＮＣが低発熱容量の第２のヒータＨ２に、また
、ノーマルオープン接点ＮＯが高発熱容量の第１のヒー
タＨ１に接続されている。

一方、計時回路６は発振回路７．カウンタ回路８．イン
バータＡ、を有しており、カウンタ回路８の出力は、イ
ンバータＡ□を介してリレーＲｙ２を駆動するトランジ
スタＱ２のペースに接続されると共に、暖房能力判別回
路９の発振回路】０の電源の一部として供給されるよう
になっている。また、インバータ八〇の出力は自己の計
時図＄６内の発振口＄７の電源として供給され、発振口
＄７の出力はカウンタ回路８のクロックとして入力され
るようになっている。

一方、暖房能力判別回路９は発振口Ｎ１０２時間判別回
路１１２通電判別回路１２を有しており、発振回路１０
の出力は時間判別回ｇ８１１に入力され、発振回路ｌＯ
はスイッチング回路５の出力より通電判別回路１２を介
して発振動作の開始・停止を制御する信号が与えられ、
スイッチング回ＩＩ！Ｉ５の出力がハイレベルの時のみ
発振するように構成されている。また、時間判別回路１
１の出力は計時回路６のカウンタ回路８のリセット端子
Ｒに入力されると共に、発振回路１０に帰還され、出力
保持をかける構成となっている。

計時回路６および暖房能力判別回路９にかかる動作は後
述することとして、基本的な温度制御について動作を説
明すると次のようになる。

先ず、センサ電極Ｓ、には前述のようにトランスＴの２
次巻線より交流電圧が抵抗Ｒ０を介して印加され、セン
サ電極Ｓ２は接地され、センサ電極Ｓ、、　Ｓ２間には
負特性のインピーダンスを示す感熱材が配設されている
ため、センサ電極Ｓ、には抵抗Ｒ０と感熱材のインピー
ダンスとで分割された交流電圧が発生する。そして、感
熱材のインピーダンスはヒータＨ，，Ｈ２の温度に応じ
て変化するため、センサ電極Ｓ、に生じる信号の振幅は
ヒータ温度に追随したものとなる。よって、この信号を
検出回路４で整流・平滑することにより直流的な温度検
出信号が得られる。

スイッチング回路５では検出回路４から与えられる温度
検出信号とユーザが調整可能な温度間１１図示せず）に
よって設定される温度設定信号とを比較し、ヒータ温度
が設定温度より低い場合には選択されているヒータＨ８
もしくはヒータＨ２への通電を行うようにリレーＲｙ、
をオンするべくトランジスタＱ、をオンし、逆にヒータ
温度が設定温度より高い場合にはヒータＨ８もしくはヒ
ータＨ２への通電を停止するようにリレーＲｙ、をオフ
するべくトランジスタＱ１をオフさせるよう動作する。

しかして、これらの動作（オン・オフ制御）によりヒー
タＨ，，Ｈ２は所定の温度に導かれることになる。ただ
し、実用的な時間内に所定の温度に達することができる
のは発熱容量が環境に対して充分な値である場合であり
、本発明では後述するように上記のオン・オフ制御にか
かるオン期間の時間（この時間はヒータ温度の上昇速度
に応じたものであって暖房能力を判断する資料となる。

）を監視することにより、低発熱容量のヒータＨ２で充
分な暖房が行えるかどうかを判断するようにしている。

第２、特許請求の範囲の第２項に対応し、第１図をより
具体的に示した実施例であり、以下この実施例に沿って
計時回路６および暖房能力判別回路９にかかる具体的な
構成および動作を説明する。

計時回路６の発振回路７および暖房能力判別回路９の発
振回路１０はＰＵＴ（プログラマブル・ユニジャンクシ
ョン・トランジスタ）発振回路で構成され、発振回路７
の電源端子はインバータＡ、の出力に、発振回路１０の
充放電回路の電源端子はカウンタ回路８の出力にそれぞ
れ接続されている。また、発振回路ＩＯの充放電回路の
コンデンサＣ２の両端間には通電判別回路１２のトラン
ジスタＱ３のコレクタ・エミッタが接続され、このトラ
ンジスタＱ３のペースにはインバータＡ２を介してスイ
ッチング回路５の出力が与えられるようになっている。

次いで、発振面Ｉｓ７のプログラマブル・ユニジャンク
ション−トランジスタＰＵＴ、のゲートはカウンタ回９
８のクロック端子に接続されている。また、発振回路１
０のプログラマブル・ユニジャンクション・トランジス
タＰＵＴ２のゲートは時間判別口ｇ１１１のコンパレー
タＣＰ、の反転入力端子（一端子）に接続され、この反
転入力端子とグランド端子間にはコンパレータＣＰ、の
出力にベースが接続されたトランジスタＱ４のコレクタ
・エミッタが接続されている。

なお、発振面＄１０のゲート分割抵抗の一端は発振回路
７と異なり電源ｖｃｃに直接接続されている。また、コ
ンパレータｃＰ１の出力はカウンタ回路８のリセット端
子に入力される。

動作にあたっては、始動時はカウンタ８の出力はローレ
ベルであるため、インバータＡ、の出力はハイレベルで
あり、トランジスタＱ２がオン→リレーＲＶ２がオンと
なり、ヒータＨ１が選択されて高発熱容量となる。これ
により始動時のヒータ温度の立上りが早くなり、暖房感
が増すことになる。また、インバータＡ、の出力がハイ
レベルなので発振回路７は電源が供給され、所定の周期
でクロックパルスを発生し、このクロックパルスがカウ
ンタ回！Ｉｒ１８のクロック端子に入力される。そして
、所定時間Ｔ０に対応する数のクロックパルスをカウン
トするとカウンタ回路８の出力はハイレベルとなり、イ
ンバータＡ１の出力はローレベルとなり、トランジスタ
Ｑ２がオフ−リレーＲｙ２がオフとなり、ヒータＨ２が
選択されて低発熱容量となる。また、これにより発振回
路７の電源供給が停止され、発振停止となり、カウンタ
回路８のクロック端子にはり四ツクパルスが入力されず
、カウンタ回路８の出力はハイレベル状態を保持し、リ
レーＲＶ２はオフを維持し、ヒータＨ２による低発熱容
量で運転される。なお、これらの動作と並行して前述の
温度制御（オン・オフ制御）が検出回路４．スイッチン
グ回ｊ＠５．　　リレーＲＶ、等により行われている。

一方、カウンタ回路８の出力がハイレベルの時（低発熱
容量のヒータＨ２の運転時）には発振回路１０の充放電
回路の抵抗Ｒ２，コンデンサＣ２に電源が与えられ、こ
の状態でスイッチング回路５の出力がハイレベルの期間
（温度制御にかかるオン・オフ制御のオン期間）に入る
と通電判別回路】２のトランジスタＱ３がオフとなって
コンデンサＣ２の両端を開放するので、発振回路１０が
動作可能状態となる。

しかして、第３図に時間ｔに対するアノード電圧■あの
変化を示すが、発振回路１０のプログラマブル・ユニジ
ャンクション・トランジスタＰＵＴ２のゲート導通まで
の時間をＴ、とし、時間７８以内の時間Ｔにオン期間が
終了してリレーＲｙ、がオフすると、発振回路１０は次
のオン期間まで発振停止となり、時間判別回路１１のコ
ンパレータＣＰ。

の出力はローレベルのままで状態変化はない。

すなわち、低発熱容量のヒータＨ２の運転時でも正常に
オン・オフ制御され、充分に暖房能力があるものと判別
され、そのまま運転が続けられる。

一方、第４図に示すように、時間Ｔ１以内にオン期間が
終了しない場合は、発振回路１０のプログラマブル・ユ
ニジャンクシシン・トランジスタＰｔ１７２のゲートが
導通し、ゲート電圧がローレベルとなり、時間判別回路
１１のコンパレータＣＰ。

の出力はハイレベルに反転し、トランジスタＱ４によリ
フログラマブル・ユニジャンクシシン・トランジスタＰ
ＵＴ２のゲートに帰還されハイレベル状態を保持すると
共に、カウンタ回Ｉｓ８のリセット端子にリセット信号
が与えられ、カウンタ回路８はリセット状態になり、そ
の出力はローレベルに反転してその後その状態を保持す
る。

すなわち、低発熱容量のと一タＨ２での温度制御にかか
るオン・オフ制御のオン期間が所定の時間Ｔ１以上続く
時は低発熱容量のと−タＨ２では暖房能力不足と判断さ
れ、再び高発熱容量のと−タＨ，が選択され、その後そ
の状態に保持される。

第５図および第６図は以上の動作を示したものであり、
第５図は低発熱容量のヒータＨ２で暖房能力が充分であ
ると判断される場合、第６図は暖房能力が不足すると判
断される場合である。

すなわち、始動時はいずれの場合も高発熱容量のヒータ
Ｈ２で運転され、カウンタ回路８がフルカウントに達す
る所定時間Ｔ。を経過すると低発熱容量のヒータＨ２に
切り替わり、低発熱容量のと一タＨ２の運転時のオン・
オフ制御にかかるオン期間が所定時間Ｔ、より短かい時
は第５図に示すように低発熱容量のヒータＨ２による状
態を持続し、逆にオン期間が所定時間Ｔ、より長い時は
第６図に示すように高発熱容量のヒータＨ，に切り替え
、以後、高発熱容量のヒータＨ，にて運転される。

第７図は特許請求の範囲の第３項に対応した実施例を示
したものであり、暖房能力判別回路９において、低発熱
容量のと−タＨ２の暖房能力が充分であるかどうかを判
別する時間Ｔ１を室温に応じて変化させるようにしたも
のである。すなわち、室温が低い時はど低発熱容量のと
−タＨ２では暖房能力不足になりやすいため、オン期間
の判別時ｒＩＲＴ１を短くし、暖房能力不足時に早く高
発熱容量のヒータＨ８に切り替えるようにし、また、逆
に室温が高い時は判別時間Ｔ、を長くして不必要に高発
熱容量のヒータＨ，に切替を行わないようにしたもので
ある。構成としては、第２図における発振図＄１０の構
成が一部変更されており、プログラマブル・ユニジャン
クション・トランジスタＰＵＴ２のゲートと直流電源Ｖ
。。間に接続された抵抗と並列に負特性サーミスタＮＴ
Ｃを接続しである。

第８図は特許請求の範囲の第４項に対応した実施例であ
り、暖房能力判別回路９からの信号をヒータ発熱容量復
帰回路１３を介して計時回路６に与え、いったん暖房能
力が不足するものとして低発熱容量から高発熱容量に切
り替えられた場合でも、所定時間の後に再び低発熱容量
に再度切替が行われるようにしたものである。動作にあ
っては、暖房能力判別回路９から出力が出て再び高発熱
容量のヒータＨ，により運転されるわけであるが、高発
熱容量運転になると再び計時回路６を動作させ、所定時
間Ｔ０を経過すると再び低発熱容量運転になるようにヒ
ータ発熱容量復帰口＄１３が動作し、前述の動作が繰り
返されることになる。

第９図は他の実施例を示したものであり、前述した第２
図における時間判別回路１１の動作保持用のトランジス
タＱ４を削除し、暖房能力が充分となるまで高発熱容量
と低発熱容量との切替を繰り返すようにしたものである
。動作にあたっては、発振回路】Ｏにおいて低発熱容量
のヒータＨ２におけるオン期間が設定された時間Ｔ、を
超えると、プログラマブル・ユニジャンクション・トラ
ンジスタＰＵＴ２は導通し、ゲート電圧Ｖ０は第１０図
に示す如き波形を示す。このとき、コンパレータＣＰＩ
の出力は第１１図に示すようなパルス波形となり、この
波形が計時回路６のカウンタ回路８のリセット端子に入
力される。これによりカウンタ回路８はクリアされ、カ
ウンタ回路８の出力はローレベルになり、トランジスタ
Ｑ２がオン、リレーＲｙ２がオンとなり、高発熱容量の
ヒータＨ８で運転されると共に、再びカウンタ回路８に
おいてカウントが開始され、所定時間Ｔ０に達すると、
カウンタ回路８の出力はハイレベルとな９、再び低発熱
容量運転婁ζなり、これらの動作が繰り返される。

また、第８図におけるヒータ発熱容量復帰回路Ｉ３にヒ
ータの温度制御にかかるスイッチング信号を発振信号と
してカウントする計数手段を設け、そのカウント値が所
定の値に達した際に元の低発熱容量に切り替えるように
することもできる。なお、計時口ｌｓ６における発振回
路７の発振信号の代わりにヒータの温度制御にかかるス
イッチング信号を利用することも可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明にあっては、複数個のと−タを有し
、これらのヒータを選択的に切り替えて発熱容量を異な
らしめてなる電気暖房装置において、始動時は高発熱容
量のヒータで素早くヒータ温度を立ち上げ、所定時間経
過後には低発熱容量のヒータに自動的に切り替えて暖め
過ぎを防止すると共に、′Ｉｊｊ房能力が不足して充分
な暖房が行えない場合には再び高発熱容量のヒータに切
り替えるようにしたので、快適で、かつ無駄のない暖房
を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気暖房装置の一実施例を示す回路構
成図、第２図は第１図を部分的に詳細に示した回路構成
図、第３図ないし第６図は第２図の動作説明図、第７図
ないし第９図はそれぞれ他の実施例を示す回路構成図、
第１０図および第１１図は第９図の動作説明図である。 １・・・・・・商用電源、２・・・・・・発熱体、３・
・・・・・電源回路、４・・・・・・検出回路、５・・
・・・・スイッチング回路、６・・・・・・計時回路、
７・・・・・・発振回路、８・・・・・・カウンタ回路
、９・・・・・・暖房能力判別回路、ｌＯ・・・・・・
発振回路、１１・・・・・・時間判別回路、１２・・・
・・・通電判別回路、１３・・・・・・ヒータ発熱容量
復帰回路第５図 第６図 第１ｏ図 第１１図 ｃｐ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のヒータと、これらのヒータを選択的に切
   り替えて発熱容量を少なくとも２種以上に異ならしめる
   発熱容量切替手段と、前記ヒータの温度を検出する温度
   検出手段と、前記ヒータの温度を設定する温度設定手段
   と、前記温度検出手段の検出温度と前記濃度設定手段の
   設定温度とを比較して前記ヒータをオン・オフ制御する
   手段と、始動時に発熱容量を高にし、かつ所定時間経過
   後に発熱容量を低にするように前記発熱容量切替手段を
   駆動する手段と、前記ヒータが低発熱容量で運転される
   場合にオン・オフ制御のオン時間を監視することにより
   暖房能力を判別し、所定の時間内に前記ヒータが所定の
   ヒータ設定温度に到達しない時に前記ヒータの発熱容量
   を高に切り替える暖房能力判別手段とを備えたことを特
   徴とする電気暖房装置。
2. （２）暖房能力判別手段は、低発熱容量のヒータのオン
   期間に動作可能となり出力が増大していく発振手段と、
   この発振手段の前記オン期間終了時における出力値を予
   め設定された所定の時間に応じた値と比較して長短を判
   断する判断手段とを有してなる特許請求の範囲第１項記
   載の電気暖房装置。
3. （３）発振手段の発振周期を室温に応じて変化させ、暖
   房能力を判別する所定の時間を可変としてなる特許請求
   の範囲第２項記載の電気暖房装置。
4. （４）ヒータの発熱容量を発熱容量切替手段で低発熱容
   量から高発熱容量に切り替えて運転した後、元の低発熱
   容量に切り替えるヒータ発熱容量復帰手段を備えてなる
   特許請求の範囲第１項記載の電気暖房装置。
5. （５）ヒータ発熱容量復帰手段は、ヒータの温度制御に
   かかるスイッチング信号を発振信号としてカウントする
   計数手段を有し、所定のカウント値に達した際に元の低
   発熱容量に切り替えるようにしてなる特許請求の範囲第
   ４項記載の電気暖房装置。