JPH0142592B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はホツトカーペツトの如き電熱敷物の温
度制御方式に関する。

（背景技術） ホツトカーペツト等の電熱敷物はフイルム状の
ヒータにフエルトもしくは布等の若干の表面仕上
げがなされており、単体でも使用することが可能
であるが、使用する者の嗜好に応じて種々のカバ
ーを被せて使用することが多い。この場合問題と
なるのは、使用するカバーの厚さによりカバーの
表面温度に差違が生じることである。すなわち、
温度制御回路の動作によりヒータ付近の温度は温
度調整器によつて与えられる設定温度に一致すべ
く制御されるが、カバーの熱伝導率の差違により
カバー表面の温度に差違が生じてくるものであ
る。そのため、カバー無しの状態における設定温
度のままではカバー使用時に温度が低下してぬる
く感じ、逆にカバー使用時の適温ではカバーを取
り去つた時に熱過ぎるということになる。

しかして、従来においては使用する者がカバー
の種類に応じて手動で設定温度を可変し、適温を
探し出すという操作が必要であり、非常に煩わし
く操作性が悪いという欠点があつた。

（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、使用するカバーの種類に応じて設定温度を自
動的に変化せしめることにより、操作性の大幅な
向上を図つた電熱敷物の温度制御方式を提供する
ことを目的とするものである。

（発明の開示） 以下、図面に沿つて本発明を詳述する。

第１図は本発明で適用の対象としている電熱敷
物１０の外観を示したものであり、１１はヒータ
面、１２はヒータ面１１のコーナ端部に設けら
れ、温度制御回路部およびヒータ、センサ電極の
結線部を含んでなる端子部のケースである。な
お、カバーはヒータ面１１およびケース１２を覆
うように被されるものであるが、ケース１２の一
部を露出するようにしても良い。

第２図は本発明を具体化した温度制御回路の一
実施例を示すものである。図において構成を説明
すると、商用電源１にはリレーRyの接点Rya₁，
Rya₂を両端に介して発熱体２のヒータＨが接続
され、更に商用電源１には各回路部に直流電源を
供給するための電源回路３が接続されている。ま
た、前記発熱体２はヒータＨの配設されるほぼ全
面にわたつて近接して設けられたセンサ電極S₁，
S₂を有し、このセンサ電極S₁，S₂の間にはプラス
チツク半導体の如き温度に対して負特性のインピ
ーダンスを示す感熱材が設けられている。そし
て、一方のセンサ電極S₁には電源回路３から分圧
回路４を介して直流電圧が印加され、他のセンサ
電極S₂は接地され、与えられる直流電圧を分圧回
路４のインピーダンスと感熱材の有するインピー
ダンスとで分圧する構成となつている。次いで、
センサ電極S₁は温度検出器５に接続され、ヒータ
付近の温度を示す信号として取り出される。な
お、センサ電極S₁に印加する信号は交流信号であ
つてもよく、その場合には温度検出器５に整流・
平滑の機能を持たせればよい。

一方、電源回路３の直流出力端子と接地間には
温度調整器としての可変抵抗器VRおよび抵抗
R₁，R₆、感熱素子としての負特性サーミスタ
NTCの直列回路が互いに並列に接続され、抵抗
R₁と抵抗R₆の接続点および可変抵抗器VRの可動
端子は夫々抵抗R₂，R₃を介して互いに接続され、
この接続点は比較回路を構成するオペアンプＡの
反転入力端子に接続されている。また、前記抵抗
R₁の両端にはツエナーダイオードZDが印加電圧
に対し逆方向に接続されており、これは後述する
ように設定温度が無制限に上昇しないように上限
温度を設定するためのものである。

次いで、オペアンプＡの非反転入力端子は前記
温度検出器５の出力端子に接続されると共に、比
較レベルに適当なヒステリシスを与えるために抵
抗R₄を介して自己の出力端子に接続されている。
また、Ｑはリレー駆動用のトランジスタであり、
エミツタは接地され、コレクタはリレーRyを介
して電源回路３の直流出力端子に接続され、ベー
スは抵抗R₅を介してオペアンプＡの出力端子に
接続されている。なお、この第２図において、発
熱体２は第１図におけるヒータ面１１に相当し、
他の回路部分はケース１２内に収納されてなるも
のである。

実際のカバー使用にあたり、電熱敷物１０に被
されるカバーによるケース１２の内部温度への影
響を第３図に示す。図は横軸に使用するカバー厚
を、縦軸にケース内温度をとつてあり、ａはカバ
ーが無い状態、ｂはベロア等の中厚手のカバー、
Ｃはサキソニーシヤギー等の厚手のカバーに夫々
対応する。すなわち、ケース１２の内部において
は、温度制御回路自体の発生する熱と外部へ流出
または外部から流入する熱とのバランスにより温
度が決定されるため、カバーの存在により断熱効
果が高まり、温度が上昇する傾向にある。しかし
て、本発明においては上記の如く、カバーの厚さ
とケース１２の内部温度に相関があることを利用
し、ケース１２の内部に設けた感熱素子としての
負特性サーミスタNTCによりケース１２の内部
温度を検出し、この検出値に応じて温度制御の設
定値に補正を加えるようにしている。なお、上記
のケース１２はヒータ面１１からは熱的な影響は
ほとんど受けず、ケース内温度は外気温（室温）、
を一定とすればカバー厚にのみ関係するものであ
る。

以下、第２図に戻り回路の動作を説明する。商
用電源１が投入されると電源回路３より各部へ直
流電源が与えられ、回路は動作状態に入る。この
際、発熱体２のセンサ電極S₁には分圧回路４を介
して直流電圧が与えられ、分圧回路４のインピー
ダンスとセンサ電極S₁，S₂間に介在する感熱材の
インピーダンスとの分圧比に応じた電圧が温度検
出器５に入力される。温度検出器５ではノイズの
除去等の適当な処理を行い、温度の上昇に対して
下降する特性を有する検出信号を比較回路を構成
するオペアンプＡの非反転入力端子に与える。

しかして、始動初期にあつては発熱体２はまだ
十分に暖められていないため、オペアンプＡの非
反転入力端子に与えられる電圧は十分高く、よつ
てオペアンプの出力は正に飽和し、これによつて
トランジスタＱをオンしてリレーRyを駆動し、
接点Rya₁，Rya₂をオンせしめてヒータＨへの通
電を行う。その後、ヒータＨへの通電により発熱
体２の温度が上昇してくると、センサ電極S₁，S₂
間に介在された感熱材のインピーダンスが低下
し、オペアンプＡの非反転入力端子に与えられる
温度検出信号が低下して、ついにはオペアンプＡ
の反転入力端子に与えられる設定値を下回つてオ
ペアンプの出力を反転せしめる。これにより、ト
ランジスタＱはオフに転じ、リレーRyの駆動も
停止されるため、接点Rya₁，Rya₂もオフとな
り、ヒータＨへの通電が停止されて発熱体２の加
熱が停止される。また、オペアンプＡは正帰還の
抵抗R₄により一定の幅のヒステリシスを有して
おり、発熱体２の冷却に伴つて温度検出信号が上
昇してヒステリシスの幅を越えると、再び反転し
てトランジスタＱ、リレーRyの動作によりヒー
タＨへの通電を行う。そして、その後もこれらの
動作が繰り返され、よつて発熱体２はオペアンプ
Ａの反転入力端子に印加される設定値に対応した
設定温度に一致すべく制御されることになる。

一方、温度調整器としての可変抵抗器VRは指
示目盛等（図示せず）に従つて手動で操作される
ものであり、その可動端子により設定された電圧
は抵抗R₃を介してオペアンプＡの反転入力端子
に与えられるが、この設定値にはケース内の温
度、ひいてはカバー厚に応じた補正を加えるため
に、抵抗R₁，R₆、負特性サーミスタNTCによる
直列回路の抵抗R₁，R₆の接続点より電圧が抵抗
R₂を介して重畳されることになる。すなわち、
負特性サーミスタNTCはケース内温度の上昇と
ともにそのインピーダンスが低下するため、これ
と直列接続された抵抗R₁，R₆の接続点の電圧は
ケース内温度の上昇に従い一定の傾きをもつて低
下し、よつてカバーの厚さが増すにつれてオペア
ンプＡに与えられる設定値を高温側へ移動するよ
う働く。第４図は横軸に温度制御回路が収納され
るケース内温度を、縦軸に発熱体２の表面温度
T_Hとカバーの表面温度T_Cを示したものであり、
ケース内温度の上昇、すなわちカバーの厚さの増
大に応じて発熱体２の表面温度T_Hを上昇せしめ
ることにより、カバーの表面温度T_Cを一定値に
保つようにしている。なお、第４図においてａは
カバーが無い状態、ｂはベロア等の中厚手のカバ
ー、Ｃはサキソニーシヤギー等の厚手のカバーを
使用した場合に対応するものである。

また、第４図においてＣ点を上回つた以後にお
いて発熱体２の表面温度T_Hの上昇を解除し、フ
ラツトに保つているのは、発熱体２の温度が無制
限に上昇するのを防ぐためであり、第２図の回路
においてはツエナーダイオードZDが導通を開始
することを利用して、補正量を一定値にクランプ
するようにしている。なお、カバー厚に対する設
定温度の上昇量は負特性サーミスタNTCの特性、
および抵抗R₁，R₆の値により設定することがで
きるため、カバーの使用による熱伝導率の低下を
打ち消せるように各数値は決定されるものであ
る。

（発明の効果） 以上のように本発明にあつては、ヒータの温度
を検出し、設定温度と比較して前記ヒータへの通
電をオン・オフ制御してなる電熱敷物において、
この電熱敷物に被せられるカバーの厚さに応じて
前記設定温度に補正を加え、前記カバーの表面温
度を一定に保つようにしたので、電熱敷物を単体
で使用する場合、あるいはカバーをかけて使用す
る場合のいずれの使用状態にあつても、一律の設
定値で適温に保つことが可能であり、著しい操作
性の向上を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される電熱敷物の一例を
示す外観図、第２図は本発明を具体化した温度制
御回路の回路構成図、第３図および第４図は第２
図に示した実施例の動作状態の説明図である。 １……商用電源、２……発熱体、Ｈ……ヒー
タ、S₁，S₂……センサ電極、３……電源回路、４
……分圧回路、５……温度検出器、Ry……リレ
ー、Rya₁，Rya₂……接点、Ａ……オペアンプ、
Ｑ……トランジスタ、NTC……負特性サーミス
タ、ZD……ツエナーダイオード、R₁，〜，R₆…
…抵抗、VR……可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヒータの温度を検出し、設定温度と比較して
   前記ヒータへの通電をオン・オフ制御してなる電
   熱敷物において、この電熱敷物に被せられるカバ
   ーの厚さに応じて前記設定温度に補正を加え、前
   記カバーの表面温度を一定に保つことを特徴とし
   た電熱敷物の温度制御方式。 ２ 電熱敷物のコーナ部に設けられ、かつ制御回
   路部が収納されるケース内に負特性サーミスタの
   如き感熱素子を設け、この感熱素子を直列に含ん
   でなる抵抗分圧回路の出力電圧を温度調整器から
   与えられる設定電圧に重畳せしめ、設定温度を補
   正してなる特許請求の範囲第１項記載の電熱敷物
   の温度制御方式。