JPH02143031A - 電気暖房装置の温度制御回路 - 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、ホットカーベント等の電気暖房装面に用いら
れるヒータの温度制御回路に関する。

（従来の技１ネｉ） ホットカーベント等の床暖房器具には、従来からフィル
ム状あるいはコード状の発熱体が用いられているが、こ
れらの暖房器具は面積的にも広いため、各部の温度を平
均的に検出するために種々のｖｌ案がなされている。

例えば第６図には、前述のような発熱体が組込まれた、
従来の温度制御回路における温度検出のだめの構成ブロ
ック図が示されている。

同図において、発振器２３からは、面状発熱体２２のヒ
ータ電極２２ａに印加される商用電源２１の周波数（商
用周波数）とは異なる周波数の信号が発生され、この発
振信号はバイパスフィルタ２４、コンデンサＣ８を介し
て、感熱材２２ｃを挟んでヒータｉ！１２２ａと対向す
るセンサ電極２２ｂに印加されている。

このセンサ電ｐｉ２２ｂに生じた分担電圧は、バイパス
フィルタ２５を介した後に同期検出回路２６により直流
的な信号に変換され、温度検出信号ｖ　ｏｕｔとして取
り出されるようになっている。

前述した面状発熱体２２における、ヒータ電極２２ａ　
とセンサ１Ｊｆｆｉ２２ｂとの間に配設されたフィルム
状の感熱材２２ｃは、負特性サーミスタとして動作する
ものであり、これを等価回路として示すと、第７図のよ
うになる。すなわち、同図に示されるように、ヒータ電
極２２ａがアース電極となって、発振器２３に対してコ
ンデンサＣ３と感熱材２２Ｃの等価キャパシタンスＣＴ
が直列接続されたものとなる。

しかして、面状発熱体２２の温度変化とともに感熱材２
２ｃのインピーダンスが変化し、第７図の端子Ａに生じ
る発振信号の振幅が変化することになり、この信号振幅
に応じた信号を同期検波回路２６で取り出すことにより
、温度変化に追随した信号を得ることができる。

ところで、センサ電極２２ｂには感熱材２２ｃを介して
ヒータ電極２２ａから商用周波数の信号も誘起され、こ
の電圧も面状発熱体２２の温度に応して変化することか
ら、商用周波信号を用いて温度制’＋ＴＯすることも考
えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ヒータ電極２２ａから伝わる電圧は、そ
の点の電圧に比例したものとなるため、面状発熱体２２
の位置によって信号電圧が異なることになる。このため
、部分断熱等により面状発熱体２２の温度が均一でなく
なると、出力信号は平均温度を示さなくなるという不具
合があった。

従って、従来は前述した第６図のように、商用周波とは
異なる周波数の発振器２３を必要とし、更にセンサ電極
２２ｂに混入する商用周波信号を除去するために、バイ
パスフィルタ２４．２５や同期検出回路２６などの回路
を必要とし、構成が複雑になるとともに低コスト化が図
れないという問題があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、温度検出を商用周波で行う
ことにより回路構成の簡略化と低コスト化を図り得る電
気暖房装置の温度制御回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は、感熱材を介して
配置されたヒータ電極とセンサ電極とから成るヒータセ
ン号ユニットを備えた電気暖房装置の温度制御回路にお
いて、 前記ヒータセン号ユニットは商用電源に接続されるとと
もに、前記ヒータ電極への通電が開始されてからこれを
一定時間保持する通電保持手段と、ヒータ電極への非通
電時に前記感熱材の温度を検出する温度検出手段と、を
備えたことを特徴とし、また、前記ヒータ電極への通電
を保持する一定時間を、温度を設定する操作子と連動し
て切り替えてなることを特徴とし、 更に、前記ヒータ電極への通電を保持する一定時間を、
室温に応じて可変としたことを特徴とする。

（作　用） 本発明は請求項（１）の構成としたことにより、商用周
波数電源でもってヒータの温度制御を行うことができる
とともに、通電保持手段は、ヒータ電極への通電が開始
されてから一定時間は強制的にこの通電状態を保持し、
一定時間が経過してヒータＴＬ極への通電が解除される
と、次にこの非ｉ１１電時に温度検出手段により感熱材
の温度を検出し、このとき検出された温度情報に基づき
、再びヒータ電極への通電条件が確立されているか否か
が繰返しモニタされ、このようにして、ヒータ温度に応
じた温度制ｔｎが連続的に行われる。

また、本発明は請求項（２）の構成としたことにより、
ヒータ電極への通電時間を、温度を設定するための操作
子と連動させることにより、Ｗｉ（単に行うことができ
るという利点を有する。

更に、本発明は請求項（３）の４１４成としたことによ
り、室温を検出しながらこの室温に応じてヒータ電極へ
の通電時間を制御することができる。

（実施例） 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を詳述する。

第５図には、本発明の温度制御回路に用いられるヒータ
センサユニットの構成が示されている。

このヒータセンサユニットは、有機半導体の如く負の温
度−インピーダンス特性を有する感熱材１３を介して配
置されたヒータ電極１１とセンサ電極１２とから成って
いる。

そして、第５図（ａ）（ハ）（Ｃ）には各構成部材が平
面杖に配置された状態が示されており、第５図（ｄｌに
はスパイラルなチュービング状に配置された状態が示さ
れている。

第５図ｆａ）において、感熱材１３の一方の而（図の裏
面側）に金属箔からなるセンサ電極１２が設けられ、他
方の面（図の表面側）には、同様の金属箔からなる複数
のヒータ電ｔ！ｌｌｌが整列配置されている。

また、第５図（ｂ）においては、前記感熱材１３の一方
の面にセンサ電極１２が複数個整列された状態で、ヒー
タ電極１１と対面配置されている。

更に、第５図（Ｃ）においては、感熱材１３の一方の面
にヒータ電極１１とセンサＴ１陽ｉ２とが、これらで対
を成すように交互に整列配置され、他方の面には反射電
極１４が、前記ヒータ電極１１とセンサ電極１２との各
対に対応して対面配置されている。

また、第５図（ｄ）には、芯材１５にヒータ電極１１が
巻回され、その周囲に感熱材１３を介してセンサ重陽１
２が巻回され、更にその最外周部が絶縁Ｉ［Ｑ１６にて
被覆されている。

ここで本発明の特徴的なことは、ヒータセンサユニット
は商用電源に接続されるとともに、前記ヒータ電極への
ｉｌｌ電が開始されてからこれを一定時間保持する通電
保持手段と、ヒータ電極への非通電時に感熱材の温度を
検出する温度検出手段と、を備えていることである。

すなわち、本実施例において、第１図には本発明に係る
温度制御回路の構成ブロックが示されており、同図にお
いて、符号２は前述したヒータセンサユニットであり、
このヒータセンサユニット２のヒータ電ｔｌｉｔ２ａに
は、リレー接点Ｒｙｌおよび電源スィッチＳＷを介して
、Ａｃ１００Ｖの商用電源ｌが接続されている。また、
センサ電極２ｂの一端には、インピーダンス分割回路７
を介してＡＣｉｏｏｖラインがＩＩＭされ、更にセンサ
電極２ｂの他端には、平滑回路３が接続されている。

前記平滑回路３は、入力された信号を整流・平滑して直
流化を行うものであり、その出力はスイッチング回路４
に接続され、スイッチング回路４の出力によりリレー駆
動回路８が動作するようになっている。

また、オン時間タイマ６は、スイッチング回路４の出力
信号がハイレベル（リレー駆動回路８がＯＮ）になって
から一定の時間が経過するまで、スイッチング回路４の
出力をハイレベルに保持（すなわらリレー駆動回路８を
オン状態で保持）するためのものである、このオン時間
タイマ６のリセント入力端子Ｒは、スイッチング回路４
の出力端子に接続され、またオン時間タイマ５の出力端
子は、スイッチング回路４の入力端に接続されている。

従って、スイッチング回路４の出力がハイレベルになる
と、リレー接点Ｒｙｌがオン（閉止）となり、ヒータ電
極２ａにはＡｃ１００Ｖの商用電源が印加される。この
時、センサ電極２ｂには、インピーダンス分割回路７を
介して電圧が発生するとともに、ヒータ電Ｊ’ｉ２ａか
ら商用電源電圧による誘起電圧の影響も受けることにな
る。

この誘起電圧は、 （＋）　　ヒータ温度上昇と共に誘起電圧成分が増大す
る。

（２〕　　部分断熱等により、局所的に温度が上昇した
時、ＡＣ１００シラインに近い所が断熱される程誘起電
圧成分が増大する。

以上に示す条件により、誘起電圧が一定とならず、それ
故センサ電極２ｂの電圧も条件により変動し、温度に応
じた電圧が得られないことになる。

一方、スイッチング回路４の出力がローレベルになると
、リレー接点Ｒｙｌがオフ（開放）になり、ヒータ電極
２ａにはＡＣｌｏｏＶの商用電圧は印加されなくなる。

このとき、ヒータ電極２ａは、回路グランドと見なすこ
とができ、Ａ　Ｃ１００ＶＧインピーダンス分割回路７
と、センサｔｔｌｉ２ｂおよびヒータ電極２ａ間の感熱
材２Ｃのインピーダンス（Ｚ）により分割される電圧が
温度情報として得られることになる。

すなわち、オン時間タイマー６は、スイッチング回路４
の出力がローレベルからハイレベルに反転しオン条件が
確立した時から、平滑回路３の電圧レベルにかかわらず
、一定の時間ヒータへの通電を確保するためのものであ
る。また、５は電源回路であり、各回路部に直流電源を
供給するためのものである。

次に、前記構成に係る制御１回路の動作を第２図に基づ
き説明する。

第２図には、スイッチング回路４とオン時間タイマ６お
よびリレー駆動回路８の具体的回路が示されている。同
図において、スイッチング回路４内のコンパレータＣＰ
、の出力がローレベルの時、オン時間タイマ６内のカウ
ンタのリセット端子Ｒにはローレベルが人力され、この
ためカウンターの出力はローレベルに保持される。この
とき、トランジスタＱ、はオフ状態にあり、コンパレー
タＣＰ、の温度設定基準電圧■、は、可変抵抗ＶＲ４ご
て設定された値で定められる。また、平滑回路３から前
記コンパレータＣＰ、の＋（プラス）側端子に人力され
る温度信号電圧ＶＡは、ヒータ温度の低下と共に上昇す
る。

そして、前記各電圧ＶＡ、Ｖ、がＶ　ａ　＞　Ｖ　１１
の関係になったときに、コンパレークＣＰ、の出力はロ
ーレベルからハイレベル６二反転する。コンバレー９Ｃ
Ｐ、の出力がハイレベルになると、オン時間タイマ６内
におけるカウンターのリセット端子Ｒにハイレベルが入
力され、クロックカウントが開始されると共にカウンタ
出力Ｑはハイレベルになり、トランジスタＱ２がオン作
動状態となる。

これによってコンパレータＣＰ、の−（マイナス）側端
子電圧■、がＯＶとなり、温度信号入力のいかんにかか
わらず、コンパレータ出力はノ１イレベルに保持（リレ
ー駆動回路８がオン）される。

こうして、オン時間タイマ６内のプログラマブル・ユニ
ジャンクシジン・トランジスタ（以下ｒＰＩＪＴ　Ｊと
いう）で設定された一定の時間が経過すると、カウンタ
出力Ｑはローレベルになり、トランジスタＱ２がオフ状
態となって、コンパレータＣＰ、の−（マイナス）側端
子電圧Ｖｌは本来の値にもどる。この時、カウンタ出力
がハイレベルからロー１・＼ルへの変化を、コンデンサ
Ｃ３を介してコンパレータＣＰ、に微分帰環させること
により、コンパレータＣＰ、の出力はハイレベルからロ
ーレベルに反転し、ヒーターはオフ状態とる。そして、
前述したように、ヒータの温度状態に応じて次のオン条
件をモニターする動作の繰返しにより、ヒーター温度が
制御される。

また、本発明においては、前記ヒータ電極への通電を保
持する一定時間を、温度を設定する毘作子と連動して切
り替えてなることを特徴としてい第３図には、前述した
第２図に対応する制御回路が示されており、本発明の実
施例においては、オン時間を定める前記オン時間タイマ
６内のＰＵＴ発振回路のゲート電圧を、温度調節用可変
抵抗器ＶＲと連動する可変抵抗器■Ｒ’により切りかえ
ている。

すなわち、設定温度が低い時は、可変抵抗器ＶＲ′の抵
抗値は最大値をとり、従ってＰｔｌＴ発振回路のゲート
電圧が下がってＰＵＴ発振時間が短かくなり、ヒータオ
ン保持時間が短かくなる。反対に、。

設定温度が高い時は、可変抵抗器ＶＲ’の抵抗（ａはＯ
Ωとなり、従ってＰ［ｌＴ発振回路のゲート電圧が上が
ってヒータオン保持時間が長くなり、これによってヒー
タへの連室時間をヒータ設定温度に、応じて可変とする
ことができる。

更に、本発明においては、前記ヒータ電極への通電を保
持する一定時間を、室温に応じて可変としたことを特徴
としている。

第４図には、前述した第２図および第３図に対応する制
ｉｉＩ回昂が示されており、本発明の実施例においては
、オン時間を定めるオン時間タイマ６内のＰＵＴ発振回
路のゲート電圧を、室温を検知する負特性のサーミスタ
ＴＨにより切り替えている。

すなわち、室温が低い時は、ＰＵＴ発振回路のゲート電
圧が上がってヒータオン保持時間が長くなり、反対に室
温が高い時は、ゲート電圧が下がりヒータオン保持時間
が短くなり、室温に応して、ヒータへの通電時間を可変
にすることができる。

なお、本発明は以上説明した各実施例以外にも、例えば
、前記各実施例における第３図と第４図の技術を組み合
せることにより、よりきめ細かな制御Ｎが可能となる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明は、感熱材を介して配置され
たヒータ電極とセンサ電極とからなるヒータセンサユニ
ットを備えた電気暖房装置の温度制御回路において、前
記ヒータセンサユニットは商用電源に接続されるととも
に、前記ヒータ電極への通電が開始されてからこれを一
定時間保持する通電保持手段と、ヒータ′ｆｔ極への非
通電時に前記感熱材の温度を検出する温度検出手段と、
を備えたことにより、商用周波電圧にてヒータの温度検
出とその制御を行うことができ、また従来の如く不要信
号の除去を必要とせず回路構成を大幅に簡略化ｊ−るこ
とかできる。

また、本発明は、前記電極への通電を保持する一定時間
を、温度を設定する操作子と連動して切り替えてなるこ
とにより、ヒータへの通電時間をヒータ設定温度に応じ
て制御することができる。

更に、本発明は、前記電極への通電を保持する一定時間
を、室温に応じて可変としたことにより、室温に対応さ
せてヒータへの通電時間を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気暖房装置の温度制御回路の構
成ブロフク図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ第１
図の要部回路の具体的構成を示す図、第５図（ａｌ〜（
ｄ）はヒータセンサユニットの要部を示す図、第６図は
従来の温度制御回路における構成ブロフク図、第７図は
その等価回路を示す図である。 ２・・・・・・・・・・・・・・ヒータセンサユニット
２ａ、ｌｌ・・・ヒータ１ｉ ２ｂ、１２・・・センサ電極 ２ｃ、１３・・・感熱材 ３・・・・・・・・・・・・・・平滑回路４・・・・・
・・・・・・・・・スイッチング回路６・・・・・・・
・・・・・・・オン時間タイマ７・・・・・・・・・・
・・・・・インピーダンス分割回路８・・・・・・・・
・・・・・・リレー駆動回路。 第１図 第２図 第４ 図 第 図 第７ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）感熱材を介して配置されたヒータ電極とセンサ電
   極とから成るヒータセンサユニットを備えた電気暖房装
   置の温度制御回路において、 前記ヒータセンサユニットは商用電源に接続されるとと
   もに、 前記ヒータ電極への通電が開始されてからこれを一定時
   間保持する通電保持手段と、 ヒータ電極への非通電時に前記感熱材の温度を検出する
   温度検出手段と、 を備えたことを特徴とする電気暖房装置の温度制御回路
   。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の回路において、前記
   ヒータ電極への通電を保持する一定時間を、温度を設定
   する操作子と連動して切り替えてなることを特徴とする
   電気暖房装置の温度制御回路。
3. （３）特許請求の範囲（１）記載の回路において、前記
   ヒータ電極への通電を保持する一定時間を、室温に応じ
   て可変としたことを特徴とする電気暖房装置の温度制御
   回路。