JPS6324312A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、電気毛布、電気カーペット等の電気暖房器具
の温度制御装置に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の電気暖房器具の温度制御装置は、第６図
に示すように、交流電源１にヒータ２が接続され、ヒー
タ２と温度検出電極３の間に温度によりインピーダンス
が変化するセンサ４を介装しており、ヒータ２、温度検
出電極３、センサ４は一体型となっている。第２図はそ
の外観図であシ、第３図は、その等任回略図、第４図は
、センサ４の温度特性であり、温度上昇とともにインピ
ーダンスが小さくなる負の特性を有する。

また、第６図において温度検出電極３に温度検出部５が
接続され、制御手段６に電圧レベルで入力される。７は
、電力制御手段であるサイリスタで、制御手段６の付勢
によりヒータ２の通電を制御する。８は、ゼロポルト信
号回路で交流電源１に同期したゼロボルトパルスを発生
し、制御手段６に入力し、そのタイミングでサイリスタ
７を付勢するものである。１０は、低電圧回路であわ、
制御手段６等に電流を供給するだめのものである。

さて、従来の温度制御の方法としては、第７図に等価回
路を示すが温度検出部５において、ベース接地のトラン
ジスタ２４によって、サイリスタ７がオフである交流の
負の半サイクル中にエミッタに流れる電流、すなわち温
度検出電極３、センサ４．ヒータ２へと流れる電流をコ
レクタ側の抵抗２６、コンデンサ２７で電流−電圧変換
を行ない、制御手段６へと入力しているものである。制
御手段６は、その電圧レベルによってサイリスタ７の付
勢を制御することによって温度制御を行なっているもの
である。

なお、このセンサ４は５分極を生じないようにするため
交流を印加して使用している。（例えば特公昭６０−５
３８８５号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、以下に述べる問題
点を有していた。

（１）従来のような温度制御装置は、比較的消費電力の
少ない電気毛布等に限定され、電気カーペット等の消費
電力の大きい温度制御装置では、サイリスタを使用せず
双方向電力制御素子であるリレー等を使用しているのが
一般的である。またサイリスクを使用した場合、その放
熱フィンが大きくなり制御器の小型化で不可能となる。

（２）従来の温度制御装置は、サイリスクを使用してお
り、交流の負の半サイクルは、ヒータが非導通である。

一方、その負の半サイクルは、ベース接地のトランジス
タがオンすることによって温度検出を行っている。その
場合には、第７図ａのようにセンサには−様の電界分布
となり、ヒータ全体にわたって−様な温度検出を行なう
ことができる。ところが、リレーを用いた場合、負の半
サイクルもヒータが通電状態であるためセンサの電界分
布は第７図Ｂのように温度検出の面で著しく感度が悪く
なる部分が生じる。最悪の場合電極とヒータが短絡して
も全く検知できない危険な状態が生じる。したがって、
リレーを使用すると、負の半サイクル時に温度検出を行
なうとするとリレーの接点を開放して検出しなければな
らない制御シーケンスが必要となる。

（３）交流電源は、絶えず変動しており、電圧レベルで
温度制御を行なうとすると、その変動分を補正して温度
制御しなければならない複雑さが生じる。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、比較的
消費電力の大きい電気カーペットにもヒーター体型セン
サを使用し、かつ双方向電力制御素子を使用しても危険
状態を適確に検出できる温度制御装置を提供することを
目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の温度制御装置は、
センサの容量成分に着目し、位相変化を温度信号に利用
するものである。また交流電源端子と温度検出電極の間
に接続する抵抗の接続方法に工夫をした構成としたもの
である。

作　　　用 発本明は上記した構成によって、温度上昇とともにセン
サの抵抗成分、容量成分が変化するので、温度検出電極
に接続した抵抗と合わせて（１）式に示す θ−ｔａｎ−’　（２Ｘπ×周波数×容景成分／抵抗）
・・・・・・（１）なる関係式で温度の信号は位相変化
を生じ、温度検出信号として用いることができる作用を
有する。

実施例 以下１本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図は、概略制御回路図で、電力制御手段にリレー７
を、制御手段６中に、交流電源１に同期したゼロボルト
信号回路８と、温度検出部５からの２つの信号の位相差
を測定する測定手段９（ここでは、タイマカウンタ）を
設けたものである。

第３図にセンサ４の等価回略図を示してあり。

全体に抵抗成分と容量成分が分布しているとみなし、第
４図のようなセンサ４の温度特性になる。

第５図は、交流電源に同期した各部の電圧波形である。

第１図において交流電源端子の両端にそれぞれ接続され
た抵抗Ａ１１．抵抗Ｂ１２と、抵抗Ａ１１の他端に抵抗
Ｃ１３が接続され、抵抗Ｂ１２と抵抗０１３はそれぞれ
その両端が短絡された温度検出電極３に接続されている
。抵抗Ａｌｌと抵抗Ｃ１３の接続点から、ダイ牙−ド１
５．１６でクリブプした波形がＡ点の波形である。Ａ点
の波形は。

センサ４のインピーダンスの抵抗性と容量性、および抵
抗Ａ１１〜抵抗０１３によって（１）式の関係式で決ま
る位相θの温度位相は号になる。Ａ点の波形ヲゼロクロ
スコンパレータ２０でＢ点の波形に変換し、制御手段６
へ入力する。

温度上昇とともに位相θが変化し、第４図に示すＢ点の
位相信号を得た。

この位相を測定する手段として制御手段６（例えばマイ
クロコンピュータ）は、測定手段９のタイマカウンタに
よりゼロボルト信号回路８の雪量の立上りでタイマカウ
ンタをスタートし、温度検出部５のＢ点波形の立上り、
もしくは立下りでカウンタをストップすれば、その値が
温度信号となυ５制御手段６は、その値によってリレー
ドライバ２１を付勢し、ヒータ４の通電制御を行なうも
のである。

また、抵抗Ｃ１３を付加することによって、ヒータ通電
中にヒータ２と温度検出電極３がどの部位で接触（セン
サ４の溶融）しても、その場合、セン′すのイン′ビー
タ゛ンスの容量性はなくなり、抵抗Ａ１１と抵抗Ｃ１３
の分割した電圧になり、かつ交流電源１に同期した波形
が得られる。その場合、制御手段６は保安回路１７を作
動し交流電源１を遮断する。

また、抵抗Ａ１１〜抵抗Ｃ１３が交流電源１０両端に接
続されているのでセンサ４には交流が印加されているの
で分極することはない。

なお、電力制御手段としてリレーを用いたがトライブッ
クでもよく本発明に限定されるものではない。

発明の効果 以上のように本発明の温度制御装置によれば次の効果が
得られる。

（１）（１）式に示すように位相変化のパラメータは、
センサの容量成分と抵抗成分および接続する抵抗だけで
決定されるので、電源電圧の変動を受けないので、温度
制御における電圧補正回路は不用となる。

（２）電圧レベルで検出するアナログ量と異なり、単に
位相差をデジタ／Ｌ’量で検出するノイズに対してきわ
めて強い。

（３）抵抗を接続するだけで、ヒータに通電しながら、
ヒータ全体の温度監視を行ない、電極を短絡させると、
電極線が断線してもセンサの溶融等の危険状態も即座に
キャッチできるので高度の安全性を有する。

（４）また、新たに断線検出回路もいらないので回路の
簡略化をはかることができる。

（５）センサに交流を印加しているので１分極が起こら
ないのでセンサの劣化が起こらずセンサの長寿命化、信
頼性が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における温度制御装置の概略
制御回路図、第２図は同ヒーター体型センサの外観斜視
図、第３図は同等価回路図、第４図は同温度特性図、第
Ｓ図は同制御回路図における各部波形図、第６図は従来
の温度制御装置の概略制御回路図、第７図は同温度制御
における等価回略図である。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・ヒータ、３・・
・・・温度検出電極、４・・・・・・センサ、５・・・
・・・温度検出部、６・・・・・・制御手段、７・・・
・・・電力制御手段、８・・・・・・ゼロボルト信号回
路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２−
−−ヒータ Ｊ−一一覚ル ４−−−でンサ 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源と、ヒータと、温度検出電極と、前記ヒータと
   前記温度検出電極の間に介装し、温度によりインピーダ
   ンスの変化するヒーター体型センサと、前記交流電源の
   両端に夫々接続された第１の抵抗、第２の抵抗と、前記
   第１の抵抗の他端に接続された第３の抵抗と、前記第２
   の抵抗と前記第３の抵抗の他端をそれぞれ前記電極に接
   続し、前記第１の抵抗と第３の抵抗の接続点における前
   記交流電源から位相のずれた信号を用いて前記ヒータの
   通電を制御する制御手段とからなり、前記温度検出電極
   の両端を短絡させる温度制御装置。