JPS6324313A - 温度制御装置のフエ−ルセ−フ回路 - 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、電気カーペット等の電気暖房器具の７エール
セー７に関し、特に最終安全回路に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の電気カーペットの最終安全回路の＠１の
例を第４図から第９図を用いて説明する。

この例は、比較的消費電力の大きい電気カーペットの例
である。第４図は、電気カーペットの全体外観図であり
、電気カーペット本体１００の中にヒータ２と、セン＋
ｊ４が別々の線で配されている。

第５図は、ヒータ２の構成図でヒータ２と電極２２の間
に８を脂２３が介装されている。第６図は、センサ４の
構成図で、一対の温度検出電極３，３１の間に温度によ
ってインピーダンスの又化す゛るセンサ４が介装され、
本体１００の温度監視を行なっている。センサ４の特性
は第７図のように負の特性を示す。第８図は、センサ４
の等節回略図で抵抗と容量が均一に分布した状態で電極
３．３′の間に並列に接続していると考えてよい。第９
図は、全体の制御回路図であり、温度制御上重要なこと
は、センサ４に交流を印加して使用し分極を生じさせな
い構成をとっていることである。

温度制御の方法は、平滑されたセンサ４の電圧と、抵抗
２４．２５の分割設定電圧を制御手段７である比較器で
比較し、付勢手段１０を付勢し、電力制御手段８である
リレーをオンし、ヒータ２の通電を制御する。

次にヒータ２の異常加熱によシヒータ２と電極３１の間
の樹脂３２が溶融し接触した場合の最終安全回路の説明
する。

接触部位によって以下に述べる動作を行なう。

ヒータ２−　ａの部分で接触した場合は、ダイオード２
６、発熱抵抗２７、電極２２、樹脂２３、ヒータ２−ａ
と流れ、発熱抵抗２７により温度ヒユーズ９を溶断し、
交流電源１を遮断する。ヒータ２−ｂの部分で接触した
場合は、ダイオード２８、発熱抵抗２９、電極２２、樹
脂２３、ヒータ２−ｂと流れ同様に遮断する。また、ヒ
ータ２−ａ１２−ｂの中間で接触した場合には、発黛・
抵抗２７゜２９にそれぞれ電流が流れるので同様に遮断
する。

（例えば特公昭６１−６４２号報） 従来の技術の第２の例として、比較的消費電力の小さい
電気毛布等に採用されているヒータセンサ一体型の最終
安全回路の動作を説明する。

第１０図は、電気毛布の全体外観図であり、第１の例と
異なるのは、ヒータ２とセンサ４が別々に配されている
のではなく、電気毛布内にヒータセンサ一体型の１木の
線が配されている点である。

第１１図は、ヒータ２、電極３、センサ４の構成図であ
り、ヒータ２と電極３の間に温度によってインピーダン
スの変化するセンサ４が介装された一体構成をとってお
り、その特性は、第６図と同様の傾向を示す。

第１２図は、全体の制御回路図である。温度制御の方法
は、電力制御手段８であるサイリスタの負の半サイクル
（ヒータの非通電領域）を温度検出サイクルとしている
。すなわち、温度検出部６中のベース接地のトランジス
タ３０が負の半サイクルはオンする。温度検出部６の等
価回路図を示すと第１３図のようになる。ヒータ２と温
度検出電極３の間に介装されたセンサ４に流れる電流は
、トランジスタ３０のエミッタ電流ＩＥであり、第１３
図のような回路構成であればトランジスタ３０のコレク
ク電流！。とじて変換でき、温度信号は抵抗３１コンデ
ンサ３２によりｖＴなる電圧になる。この電圧ｖＴによ
り制御手段７は、ゼロボルト信号回路５の信号に基づき
、交流ゼロボルト点でサイリスタ８のオンオフを制御し
、ヒータ２への通電を制御する。また、負の半サイクル
を温度検出域としているのは、ヒータ２と温度検出電極
３の間のセンサ４の電界分布が一様であり、第１８図に
示したセンサ４の等価回路図からも理解できるようにイ
ンピーダンスが並列に分布しているので、センサ４のあ
る部分が高温になった場合、その部分のインピーダンス
が低下し、温度検出信号は、そのインピーダンスの低い
部分が全体の温度検出信号の代表値となる。すなわち、
温度検出感度は、ヒータ全体にわたって等しい。温度検
出をヒータ２の非通電時（サイリスタの非導通域）に行
なうのはこのためである。

またセンサ４には、図示はしていないが制御手段７中に
ダイオードクリップ回路があり、交流０．７ｖを印加す
る構成をとっているのでセンサの分極は起こらず劣化は
生じない。

次に第２の例の最終安全回路の動作について説明する。

異常温度によりヒータ２と温度検出電極３の間のセンサ
４が溶融し接触した場合には、ヒータ２のどの部分で接
触しても交流の負の半サイクルは、非導通であるのでヒ
ータ２と温度検出電極３の間の電界は一様であるから、
電流は、負の半サイクルでダイオード３３．３４、発熱
抵抗３５、温度検出電極３、センサ４、ヒータ２と流れ
、温度ヒユーズ９が溶断し、交流電源１を遮断する。

従来の技術の第３の例としては、比較的電気消費量の大
きい電気カーペットの場合で、第２の例のヒータセンサ
一体型のセンサ４を用いて同様の温度制御を行ない、か
つ第１の例の最終安全回路を混合した回路構成をとった
例を第１４図に示している。また、電力制御手段８とし
て第２の例のブイリスクのかわりにリレーを用いている
ので、同様の温度制御方式をとるために制御手段７は、
リレー８を定期的にオフして負の半サイクルで温度検出
を行ない温度制御を行なっているものである。

なお、ヒータ２の異常加熱によりセンサ４が溶融しヒー
タ２と電極３が接触した場合には、第１の例で述べたの
と同様な最終安全動作を行なう。

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、以下に示す問題点
を有していた。

（１）第１の例では、ヒータ２と、セン４ｊ′４が分離
されており、温度制御および７エールセーフの制御回路
は簡単であるが、常にヒータ２とセンサ４をベアで配線
するので全体の構成の簡略化、工程の面で限界があった
。

（ｉｉ）　　第２の例は、第１の例の欠点は、克服され
るが電気消費量の少ない電気暖房器具に限定される。

また数百ワットの電力をサイリスクでオンオフ制御する
とその放熱フィンの増大や７リツカ雑音の問題が生じて
くる。

（１■）第３の例では、第２の例の欠点は解消されるが
、最終安全回路をダイオードで構成するのでセンサに交
流、電源の半波の電圧が印加され、高温で制御する場合
にセンナの分極が顕著になり、正常のインピーダンスの
値より高Ｍ　ｆｆ１ｌ＋ヘシフトするので制御手段７は
高温の制御をし、センサの溶融までいってしまうことが
度々中じてしまうことがあったＯ 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等にもヒーター体型セ
ンサを使用し、センサに分極を生じさせずに温度制御を
行ないかつ最終安全回路を構広し、センサの溶融時にも
確実に動作し、電源を遮断するフェールセーフ回路を提
供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解消するために本発明のフェールセーフ回
路は、センサの容量に着目し、インピーダンスの変化に
よる位相変化を温度信号に利用し、交流電源に同期した
ゼロボルト信号回路の信号との論理積で保安回路を付勢
する付勢手段で構成したものである。

また、センサに分極を生じさせないために、電極の両端
に抵抗を接続し、一方の抵抗の他端に別個の抵抗を接続
し、交流電源に夫々接続する構成としたものである。

作　　　用 本発明は、上記した構成によって、センサの溶融により
、ヒータと電極が接触した時に温度信号の位相が交流電
源と同期位相になるので、ゼロボルト信号回路の論理積
によυ保安回路が動作し、交流電源を遮断することにな
るのである。

実施例 以下、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、全体の制御回路図である。交流電源１にヒー
タ２と、電力制御手段８のリレーの接点、保安回路９の
温度ヒユーズが接続されている。ヒータ２と温度検出電
極３の間にセンサ４が一体型で介装され、カーペット全
体の温度監視を行なっている。温度検出の方法は、セン
サ４のインピーダンスが、第８図のように抵抗性と容量
性を有するため電極３の両端に抵抗１５と１６を接続し
、抵抗１６の他端に抵抗１７を接続し、抵抗１５と１７
が交流電源１の両端に夫々接続されている。

したがってこれらの抵抗１５，１８．１７とセンサの温
度によるインピーダンスで第２図に示した交流電源１か
ら位相のずれた０点に示した温度信号が得られる。この
センサ４は、温度が高くなると抵抗性が強くなるので交
流電源１の位相に近づいてくる。なお、温度が低い場合
は、容量性を示すので交流電源１より位相のずれだ信号
が得られる。さらに０点の波形をダイオード１８と１９
でクリップし、ゼロボルトで比較するコンパレータ２０
で０点に示した矩形波に変換し、制御手段７に入力する
。制御手段７は交流電源に同期したゼロボルト信号回路
５の信号と、温度信号の位相差を内部（図示せず）のタ
イマカタンクで測定し、その値に応じて付勢手段１０の
オンオフを行ないヒータの通電を制御する。

次に、制御手段７が暴走し、無制御状態になり、カーペ
ットの異常高温状態やセンサ４の溶融が生じた時の７エ
ールセーフの動作について第３図を用いて説明する。ゼ
ロクロスパレスを積分回路１１で波形を又換したものが
０点の波形である。

正常時に０点の波形とコンパレーク２０の温度信号の波
形は■のようになっており、０点の波形と０点の波形の
アンドすなわち論理積回路１２の出力は、Ｏのようにな
る。このトリガパルスでサイリスタ１３を付勢するが、
交流電源の負サイクル側は、サイリスタ１３は、オフな
ので発熱抵抗１４には電流が流れずしたがって保安回路
９は働かない。

とここが異常高温時、センサ４の溶融時には、センサ４
の溶量性がなくなシ■点の波形は交流電源と同期した矩
形波になる。この時には、ゼロボルト信号回路５の波形
Ｃとのアンドすなわち論理積回路１２の出力のトリガパ
ルスが、交流電源１の正サイクルにも生じるのでサイリ
スク１３がオンし、発熱抵抗１４に電流が流れ、保安回
路９の温度ヒユーズを溶断し、電源１を遮断する。

なお、セン′＋ｊ４には、第２図に示すように交流が印
加されるのでセンサの分極はおこらすセンサの特性変化
も生じない。

また、本発明においては、ゼロボルト信号回路に積分回
路を付加したが温度信号に積分回路を付加してゼロボル
ト信号回路との論理積をとって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フェールセーフ回路によれば次の
効果が得られる。

（１）センサには、交流が印加されているのでセンサの
特性変化による高温側制御もおこらず、センサの長寿命
信頼性が確保される。

（２）制御手段が故障しても、異常高温時やセンサ溶融
時には、温度信号の位相が交流電源の波形と同期してく
るので、保安回路が動作し、火災の危険を防ぎ安全性が
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の温度制御装置の７工−ルセ
ーフ回路の全体制御回路図、第２図は同回路の温度信号
の波形図、第３図は同回路の７エールセー７の動作波形
図、第４図は従来例の全体外観図、第５図は同ヒークの
斜視図、第６図は同センサの斜視図、第７図は同センサ
の特性図、第８図は同等価回路図、第９図は同７エール
セーフ回路を含めた制御回路図、第１０図は他の従来例
の全体外観図、第１１図は同ヒータセンブ一体型の正面
図、第１２図は同フェールセーフ回路を含んだ制御回路
図、第１３図は同温度検出の等節回略図、第１４図はさ
らに他の従来例の制御回路図である。 １・・・・交流電源、２・・・・・ヒータ、３・・・・
・・電極、４・・・・・・センサ、５・・・・・・ゼロ
ボルト信号回路、６・・・・・・温度検出部、７・・・
・・・制御手段、８・・・・・・電力制御手段、９・・
・・・・保安回路、１０・・・・・・論理積回路、１１
・・・・・・付勢手段 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 第４図 第５図　　　　第６図 第７図 ７翫＆（°り 第８図 ■　○ さ 第１０図 第１１図 第１３図 ｃｃ

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
   に同期したゼロボルト信号回路と、前記センサの温度信
   号を前記交流電源との位相で検出する温度検出部と、制
   御手段と、前記ヒータの通電を制御する電力制御手段と
   、前記交流電源を遮断する保安回路と、前記温度検出部
   の位相信号と前記ゼロボルト信号回路のいずれか一方を
   積分回路を通した信号の論理積回路で前記保安回路を付
   勢する付勢手段とからなる温度制御装置のフェールセー
   フ回路。