JPS63205085A - 温度制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電気毛布或いは電餓カーペットのヒータ線にス
イッチング素子を直列接続するとともにヒータ線に付設
した感熱層のインピーダンスの嚢化によって温度を検出
して前記スイッチング素子を制御するようにした温度制
御装置に関する。

（従来の技術） 従来より、電気毛布のヒータワイヤはヒータ線の周囲に
感熱層を介して検知線を巻回した構成で、この検知線に
直列に傍熱ヒータを接続しており、ヒータワイヤが何ら
かの原因で異常温度上昇して感熱層が溶融し検知線がヒ
ータ線に接触した時にその傍熱ヒータが発熱してヒータ
線と直列に接続された温度ヒユーズを溶断してヒータ線
への電源供給を断つようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） このように、ヒータワイヤが異常温度上昇することは、
温度検知回路やスイッチング素子の故障等が原因の場合
が多いが、この時に同時に傍熱ヒータが断線或いは短絡
等の故障を起こしていると、傍熱ヒータが発熱せず、こ
のために温度ヒユーズが溶断せずにヒータ線への通電が
継続される可能性があり、同時に複数箇所が故障した時
にフェイルセイフでない欠点があった。

従って、本発明の目的は、傍熱ヒータが断線或いは短絡
の故障を起こしている場合でもフェイルセイフに作用す
る温度制御←婚装置を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明はヒータ線、感熱層及び検知線からなるヒータワ
イヤと、前記ヒータ線と直列に接続されて該ヒータ線へ
の通断電を制御するスイッチング素子と前記ヒータ線と
直列に接続され前記検知線と直列に接続された傍熱ヒー
タが発熱された時に溶断される温度ヒユーズとを設けた
ものに於いて、前記傍熱ヒータ及び検知線を介して前記
感熱層に流れる電流のピーク値を検出することにより該
感熱層の温度検知を行う温度検知回路を設け、前記検知
線及び傍熱ヒータを介して交流電源に接続されてその交
流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部を設け
、前記温度検知回路の出力電圧を前記ゼロクロス検出部
によって検出されるゼロクロス時に基準電圧と比較して
その比較結果により前記スイッチング素子を制御する制
御回路を設け、傍熱ヒータが断線或いは短絡を起した場
合にスイッチング素子がオンしないようにしたことを特
徴とするものである。

（作用） 上記手段によれば、傍熱ヒータが断線した時はゼロクロ
ス検出部が作用しないためにスイッチング素子がオフ状
態になり、また、傍熱ヒータが短絡した時には温度検知
回路の出力電圧が常に基準電圧以下となるように設定可
能で、やはりスイッチング素子をオフ状態にするから、
傍熱ヒータの故障と他の部分の故障が同時に発生しても
フェイルセイフに作用し安全性に優れている。

（実施例） 以下本発明の一実施例について図面を参照して説明する
。１は電気毛布本体で、これの内部にヒータワイヤ２が
配設されている。このヒータワイヤ２は第２図に示すよ
うに芯糸２ａにヒータ線２ｂを巻き、その上に負の温度
係数のインピーダンス特性を有する感熱層２ｃを設け、
更に、感熱層２ｃの外周に検知線２ｄを巻き、その外側
に電気絶縁層２ｅを施したものである。３．４は一対の
交流電源端子で、これらの間に温度ヒユーズ５とスイッ
チング素子としてのサイリスタ６とヒータ線２ｂの直列
回路が接続されている。７は直流電源回路で、抵抗８．
ダイオード９及び１０．平滑用コンデンサ１１及び１２
．ツェナダイオード１３．１４からなるもので、１５Ａ
はプラス電源線、１５Ｂはマイナス電源線、１５ｃは基
準電源線で、その基４−電源線１５．が三方の交流電源
端子３に接続されている。１６は温度ヒユーズ５を加熱
するための傍熱ヒータで、これは検知線２ｄと直列状態
を呈するように一端が交流電源端子３（基学電源線１５
ｏ）に接続され、他端が検知線２ｄの一方端に接続され
ている。１７は傍熱ヒータ１６を介して感熱層２ｃを通
ってヒータ線２ｂに流れる電流量を電圧値として検知す
る温度検知回路で、これはオペアンプ１８．抵抗１９乃
至２２、ダイオード２３乃至２５．コンデンサ２６及び
２７からなる。感熱層２ｃのインピーダンスは電気毛布
本体１の温度が低い時には大きく、温度が高くなると小
さくなるので、傍熱ヒータ１６を介して検知線２ｄに流
れる電流は電気毛布本体１の温度に比例し、温度検出回
路１７の人力電圧Ｖｄ　（Ｆ５２熱ヒータ１６と抵抗１
９の共通接触点の電圧）は電気毛布本体１の温度に比例
する。この電圧Ｖｄはオペアンプ１８にて増幅され、ダ
イオード２５にて整流され、且つコンデンサ２７にてピ
ークホールドされるために、コンデンサ２７及び抵抗２
０，２１．２２の共通接触点の電圧はＶｄｐ−となる。

一方、２８は検知線２ｄの他方端と交流電源端子４との
間に接続されたゼロクロス検出回路で、これは抵抗２９
乃至３５．ダイオード３６及び３７、トランジスタ３８
乃至４１からなる。４２は制御回路で、これは比較回路
４３と駆動回路４４とからなる。比較回路４３はオペア
ンプ４５と抵抗４６乃至４９と可変抵抗ｒ４５０により
構成され、駆動回路４４は抵抗５１乃至５５と、トラン
ジスタ５６と、コンデンサ５７とからなる。

次に上記構成の作用について説明する。交流電源端子３
．４間に第３図（ａ）に示すように交流電源ＶＡｃが印
加されると、傍熱ヒータ１６．検知線２ｄ、感熱層２Ｃ
及びヒータ線２ｂの直列回路に交流電流Ｉｃが流れて、
傍熱ヒータ１６の両端に電気毛布本体１の温度に比例し
た電圧Ｖｄが発生する。この電圧Ｖｄは感熱層２Ｃのイ
ンピーダンスが容量性であるために第２図（ｂ）に示す
ように交流電源Ｖ八〇よりも若干位相が進んでいる。

電圧Ｖｄはオペアンプ１８によって反転増幅されてダイ
オード２５にて整流され、電圧Ｖｄの負のピーク電圧ｖ
ｄｐに比例した温度検出電圧Ｖｄｐ−がオペアンプ４５
の反転入力端子に与えられる。一方、検知線２ｄに接続
されたゼロクロス検出回路２８は交流電源端子３がプラ
スの時に実線矢印ａで示すようにダイオード３６．３７
を介して電流が流れてトランジスタ３８及び４０がオン
し、交流電源端子４がプラスの時に破線矢印すで示すよ
うに電流が流れてトランジスタ３９及び４１がオンし、
交流電源端子３，４間の電位差がＯの時にトランジスタ
３８乃至４０がオフとなる。そして、可変抵抗器５０の
調整によって抵抗４６乃至４８の共通接続点に生ずる基
準電圧Ｖ８を変化させることができ、この、基準電圧ｖ
８が比較回路４３のオペアンプ４５の非反転入力端子に
与えられているが、ゼロクロス検出回路２８の出力がそ
のオペアンプ４５の非反転入力端子に与えられているた
めに、該オペアンプ４５の非反転入力端子に与えられる
設定電圧Ｖ　′は第３図（Ｃ）に示すように変化される
。即ち、交流電源ｖ八〇がゼロクロス以外でトランジス
タ４０又は４１がオンしている時に設定弾圧Ｖ　′はＶ
ｓＬとなり、交流電源ＶＡＣがゼロクロスとなってトラ
ンジスタ４ｏ及び４１の双方がオフの時には設定電圧Ｖ
　′は基準電圧ｖ８と略等しくなる。電気毛布本体１の
温度が可変抵抗器５０によって設定された温度よりも低
い時には第３図に時刻ｔｏからｔｌで示すように電圧Ｖ
　ｄｐ　”が電圧Ｖｓよりも低い値になっている。

この時に交流電源ＶＡｃがゼロクロス以外の時には電圧
Ｖ　″が電圧Ｖｄｐ′よりも低いから、オペアンプ４５
の出力はハイレベルとなり、トランジスタ５６はオフ状
態を呈している。従って、この時には第１図に実線矢印
Ｃで示すように抵抗５５゜コンデンサ５７．抵抗５３及
び抵抗５４を介して電流が流れコンデンサ５７が充電状
態になる。・この状態ではサイクリスタ６のゲート電位
がカソード電位より低くゲート電流は流れない。一方、
交流電源Ｖ　がゼロクロスすると、電圧Ｖ　′が電ＡＣ
Ｓ 圧Ｖ８と等しくなって電圧Ｖｄｐ−よりも高くなるから
、オペアンプ４５の出力はロウレベルになり、トランジ
スタ５６はオン状態になる。すると、抵抗５３．５４の
共通接続点の電位が基準電源線１５ｏと等しくなり、コ
ンデンサ５７とサイリスク６のゲートとの共通接続点の
電位がサイリスタ６のカソードの電位即ち共通電源線１
５ｏと等しくなるから、第１図に破線矢印ｄで示すよう
にゲート電流が流れてサイリスタ６がオンとなり、ヒー
タ線２ｂに第３図（ｄ）で示すように交流の半波Ｖ１１
が与えられて発熱する。電気毛布本体１の温度が可変抵
抗器５０で設定された温度よりも高い時には、第３図に
時刻ｔ２からｔ３で示すように電圧Ｖｄｐ−が電圧Ｖｓ
よりも高くなる。従って、ゼロクロス検出回路２８の作
用でＶ　″か変化しでもオペアンプ４５の出力はハイレ
ベルで変化せず、また、トランジスタ５６はオフ状態を
維持するもので、サイリスタ６はオフ状態を呈する。

さて、検知線２ｄが断線すると、ゼロクロス検出回路２
８が作動しなくなり、電圧Ｖ　゛が常にＶｓと等しくな
るから、オペアンプ４５の出力はハイレベル又はロウレ
ベルで一定となって変化せず、従って、トランジスタ５
６もオン又はオフ状態で変化せず、サイリスタ６はオフ
状態を維持してヒータ線２ｂが発熱しないから、フェイ
ルセイフとなる。

温度検知回路１７．ゼロクロス検知回路２８゜制御回路
４２の比較回路４３及び駆動回路４４が夫々故障すると
トランジスタ５６が連続してオン又はオフとなるから、
フェイルセイフとなる。

傍熱ヒータ１６は何らかの故障により電気毛布本体１の
温度が異常温度上昇を起こして感熱層２Ｃが溶融し、検
知線２ｄとヒータ線２ｂが短絡した時に発熱して温度ヒ
ユーズ５を溶断する作用をなすものであるが、この傍熱
ヒータ１６が断線又は短絡していると、温度ヒユーズ５
を溶断てきない状態になるが、上記構成では、このよう
な場合でもフェイルセイフとなる。即ち、傍熱ヒータ１
６が断線した場合には、検知線２ｄが短絡した場合と同
様にゼロクロス検出回路２８が作用しなくなるから、サ
イリスタ６がオフ状態を呈してヒータ線２ｂが発熱しな
い状態になり、また、傍熱ヒータ１６が短絡した場合に
は、Ｖｄｐ−＜ＶｓＬとなるためにトランジスタ５６が
連続的にオンとなり、サイリスタ６がオフ状態を呈し、
やはりヒータ線２ｂが発熱しない。

上記構成において、サイリスタ６がオンしてない時の電
圧Ｖｄは第３図（ｂ）に破線で示すようになるが、サイ
リスタ６がオンすると同図に実線で示すように低くなる
から、電圧Ｖｄの平均値を温度検出値にするとヒステリ
シスが生じて温度リップルが大きくなるが、上記構成で
は電圧Ｖｄの負のピーク値Ｖｄｐを温度検出値としてい
るから、ヒステリシスがなく、温度リップルを小さくで
きる。

尚、−に記構酸では電圧Ｖｄｐ−とＶ　′の比較をＳ゛ 交流電源Ｖ八〇がＯｖとなる毎に行うようにしているが
、交流電源ｖ八〇が負から正になるゼロクロス時だけに
行うようにしてもよい。

［発明の効果コ 本発明はヒータ線、感熱層及び検知線からなるヒータワ
イヤと、前記ヒータ線と直列に接続されて該ヒータ線へ
の通断電を制御するスイッチング素子と、前記ヒータ線
と直列に接続され前記検知線と直列に接続された傍熱ヒ
ータが発熱された時に溶断される温度ヒユーズとを設け
たものに於いて、前記傍熱ヒータ及び検知線を介して前
記感熱層に流れる電流のピーク値を検出することにより
該感熱層の温度検知を行う温度検知回路を設け、前記検
知線及び傍熱ヒータを介して交流電源に接続されてその
交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部を設
け、前記温度検知回路の出力電圧を前記ゼロクロス検出
部によって検出されるゼロクロス時に基準電圧と比較し
てその比較結果により前記スイッチング素子を制御する
制御回路を設け、傍熱ヒータが断線或いは短絡を起した
場合にスイッチング素子がオンしないようにしたことを
特徴とするものであるから、傍熱ヒータが断線した時は
ゼロクロス検出部が作用しないためにスイッチング素子
がオフ状態になり、また、傍熱ヒータが短絡した時には
温度検知回路の出力電圧が常に基準電圧以下となるよう
に設定可能で、やはりスイッチング素子をオフ状態にす
るから、傍熱ヒータの故障と他の部分の故障が同時に発
生してもフェイルセイフに作用し、極めて安全性に優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は電気回
路図、第２図はヒータワイヤの斜視図、第３図は各部の
電圧波形を示す特性図である。 図面中、１は電気毛布本体、２はヒータワイヤ、２ｂは
ヒータ線、２Ｃは感熱層、２ｄは検知線、５は温度ヒユ
ーズ、６はサイリスタ（スイッチング素子）、１６は傍
熱ヒータ、１７は温度検知回路、１８はオペアンプ、２
８はゼロクロス検出回路、４２は制御回路、４３は比較
回路、４４は駆動回路、４５はオペアンプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ヒータ線、感熱層及び検知線からなるヒータワイヤ
   と、前記ヒータ線と直列に接続されて該ヒータ線への通
   断電を制御するスイッチング素子と、前記ヒータ線と直
   列に接続され前記検知線と直列に接続された傍熱ヒータ
   が発熱された時に溶断される温度ヒューズと、前記傍熱
   ヒータ及び検知線を介して前記感熱層に流れる電流のピ
   ーク値を検出することにより該感熱層の温度検知を行う
   温度検知回路と、前記検知線及び傍熱ヒータを介して交
   流電源に接続されてその交流電源のゼロクロスを検出す
   るゼロクロス検出回路と、前記温度検出回路の出力電圧
   を前記ゼロクロス検出回路によって検出されるゼロクロ
   ス時に基準電圧と比較してその比較結果により前記スイ
   ッチング素子を制御する制御回路とを具備してなる温度
   制御装置。