JPH0320768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気毛布や電気フロアヒータ等の電
気暖房器具に於ける温度制御装置に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 従来の電気毛布や電気フロアヒータ等の温度制
御装置は、交流電源に接続されたヒータ、および
電力制御素子を直列に接続してなる発熱回路を前
記ヒータの制御変化に応じて抵抗、容量が変化す
る温度センサの温度検知信号により電力制御素子
を制御するものが一般的であり、特に温度センサ
の温度検知線の断線に対する保安は重要課題であ
る。

第１図は、電気毛布や電気フロアヒータ等に用
いられる温度センサの構造図であり、芯糸１の上
に電極線２を巻き、その上にプラスチツクサーミ
スタによる感温素子３を被覆し、その上に電極線
４を巻き、さらにその上に絶縁用外被５を被覆し
て構成している。

第２図は電極線２，４の間の抵抗（Ω）、容量
分(F)からなるセンサインピーダンスの温度特性を
示すものであり、図からも明らかなように負の温
度特性を示し、抵抗分インピーダンスは容量分イ
ンピーダンスに比較すると非常に大きく、センサ
インピーダンスは容量分によつて決定する。とこ
ろで、電極線２または４が断線故障した場合に
は、ンサーインピーダンスが正常時より大きくな
り、制御温度が異常に高くなることがあり場合に
よつては制御せずヒータは通電し続ける危険性が
あつた。

従来、電極線の断線検出方式としては、第３図
に示す回路がある。第３図に示す従来回路は、特
開昭57−103518号公報で示されたヒータと温度セ
ンサが一体に構成されているものを、ヒータと温
度センサが独立した構成の温度制御装置に応用し
たものである。図において、６は交流電源、７は
電源スイツチ、８は回路電源を構成している。９
はヒータ、１０は前記ヒータ９の通電を制御する
電力制御素子、１１は温度センサ、１２は前記温
度センサ１１のインピーダンスで定まる温度検出
電流を直流電圧に変換する温度検出回路である。
１３は回路の接地側に接続された温度センサ１１
の電極線の断線をチエツクする断線検出回路、１
４は交流電源６のゼロボルト電圧でパルスを発生
するゼロクロスパルス発生回路、１５は温度制御
回路で温度検出回路１２の出力と断線検出回路１
３の出力を処理して電力制御素子１０のゲートト
リガ信号を出力し電気毛布等の温度を制御する。

以上の構成において、ゼロクロスパルス発生回
路１４で発生したゼロクロスパルスZpを断線検
出回路１３に入力し、回路の接地側に接続された
温度センサ１１の電極線にゼロクロスパルス電流
を流す。断線検出回路１３は温度センサ１１の接
地側電極線の非断線または断線時により異なる出
力を発生し、その出力を温度制御回路１５に入力
し、温度検出回路１２の出力とで処理して電力制
御素子１０のゲートトリガ信号V_Gを決定する。
すなわち、温度センサ１１の接地電極線が非断線
時はゼロクロスパルス電流が流れ電力制御素子１
０をトリガしヒータ９を通電するが、断線時はゼ
ロクロスパルス電流が流れず電力制御素子１０を
トリガせずヒータ９への通電を停止する。したが
つて、接地側電極線が断線故障した場合には安全
であるが、他方の非接地側の電極線が断線故障し
た場合にはヒータ温度が異常に昇温し人体が直接
触される電気毛布等では火傷、火災の危険があ
る。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、交
流電源のゼロボルトで電力制御素子を制御し、か
つ温度センサの非接地側電極線の断線故障を検出
することを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明は、温度セン
サの非接地側電極線の断線故障を、非断線時と断
線時とで温度センサの位相が異なる信号を検出
し、交流電源と同期したパルスで比較し、その出
力と温度センサの温度によつて変化する温度信号
出力と比較した出力をヒータの通電を制御する電
力制御素子の制御信号とする構成である。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面に基づ
いて説明する。

第４図において、１６は交流電源、１７は電源
スイツチ、１８のダイオード、１９の抵抗、２０
のコンデンサで回路電源Ａを構成する。２１はヒ
ータ、２２は前記ヒータ２１の通電を制御する電
力制御素子、２３はゲート抵抗、２４は非接地側
電極線、２５は接地側電極線、２６は前記非接地
側電極線２４と接地側電極線２５との間に介装さ
れた感温素子であり、非接地側電極線２４と接地
側電極線２５と感温素子２６で温度によつて抵
抗、容量、インピーダンスが変化する温度センサ
Ｂを構成する。２７は温度検出トランジスタであ
りベース接地とする。前記トランジスタ２７は電
力制御素子２２の非導通電圧時に導通しベース、
エミツタ、接地側電極線２５、感温素子２６、非
接地側電極線２４、抵抗２８の経路で電流が流
れ、感温素子２６の抵抗、容量からなるインピー
ダンスで定まる温度検出電流となる。トランジス
タ２７のコレクタに接続された抵抗２９とコンデ
ンサ３０は前記温度検出電流を電圧に変換し温度
検出電圧を前記コンデンサ３０の両端に発生す
る。３１はトランジスタ２７のベース、エミツタ
逆電圧抑制ダイオードであり、トランジスタ２
７、抵抗２９、コンデンサ３０で温度検出回路Ｃ
を構成する。３２，３３は抵抗、前記抵抗３２，
３３は非接地側電極線２４の一端と直列に接続し
接地する。抵抗３２と抵抗３３の接続点に発生す
る電圧をトランジスタ３４のベース電圧とし、前
記トランジスタ３４のエミツタを接地し、コレク
タを抵抗３５を介して回路電源Vccに接続する。
３６はトランジスタ３４のベース、エミツタ逆電
圧抑制ダイオードであり、抵抗３２，３３、トラ
ンジスタ３４、抵抗３５で断線検出回路Ｄを構成
する。Ｅは交流電源１６のゼロボルト電圧でゼロ
クロスパルスを発生するゼロクロスパルス発生回
路であり、抵抗３７を介して交流電源１６に接続
する。３８は前記断線検出回路Ｄの出力V_kと前
記ゼロクロスパルス発生回路Ｅの出力Z_pとを入力
とする論理回路である。Ｆは温度制御回路で温度
検出回路Ｃの出力と論理積回路３８の出力V_Sを
処理して電力制御素子２２のゲートトリガ信号
V_Gを出力し電気毛布等の温度を制御する。

以上のような構成においてその動作を第５図お
よび第６図とともに説明する。

非接地側電極線２４が非断線時について説明す
る。温度センサＢは、第６図ａの等価回路を示す
ように非接地側電極線２４と接地側電極線２５と
の間の抵抗分３９と容量分４０からなつており、
抵抗分３９のインピーダンスは非常に大きく、ほ
とんど容量分４０で温度センサＢのインピーダン
スが決定している。抵抗分３９と容量分４０は感
温素子２６の等価回路である。したがつて、感温
素子２６側に流れる電流i_Sは、容量分４０により
位相が進み、抵抗３２，３３に流れる電流は位相
が遅れることとなり、抵抗３２と抵抗３３との接
続点に発生する交流電圧V_Aの位相も、交流電源
１６より遅れることとなる。そして、抵抗３２と
抵抗３３との接続点に発生する交流電圧V_Aがト
ランジスタ３４のベースに入力されるため、トラ
ンジスタ３４のコレクタ電圧V_Kは、交流電圧V_A
の正電位時はトランジスタ３４がオンし「Ｌ」と
なり、負電位時はトランジスタ３４がオフし
「Ｈ」となる。トランジスタ３４のコレクタ電圧
V_Kが「Ｈ」となるは、感温素子２６の容量分４
０により位相が遅れることから交流電源１６のゼ
ロクロス部となり、論理積回路３８の一方の入力
信号となる。論理積回路３８の他方の入力には、
交流電源１６のゼロボルト電圧でゼロクロスパル
スを発生するゼロクロス発生回路Ｅの出力Z_Pが入
力され、出力Z_Pはゼロクロスにおいて「Ｈ」の信
号である。したがつて論理積回路３８の出力V_S
もゼロクロスにおいて「Ｈ」となり温度制御回路
Ｆに入力され、温度検出回路Ｃとの出力により、
温度が低いと電力制御素子７のゲートトリガ信号
V_Gを出力しヒータ２１を通電し、温度が高い時
はゲートトリガ信号V_Gを出力しないためヒータ
２１に交流電源１６を供給しないので設定温度に
おいてヒータ２１の通電を制御するものである。

次に非接地側電極線２４が断線故障した場合に
ついて説明する。非接地側電極線２４が断線故障
した場合の温度センサＢの等価回路を第６図ｂに
示す。図のように断線故障した部分の両端間にも
感温素子２６が介装することとなり、抵抗分４１
と容量分４２が発生し、抵抗分４１のインピーダ
ンスは容量分４２のインピーダンスに比較すると
非常に大きく断線故障した部分のインピーダンス
もほとんど容量分４２で決まる。従つて、断線故
障した部分の容量分４２により、抵抗３２，３３
に流れる電流iaの位相は進み、抵抗３２と抵抗３
３との接続点に発生する交流電圧V_Aの位相も交
流電源１６より進むこととなる。交流電圧V_Aの
位相は容量分４２により、ゼロクロス発生回路Ｅ
の出力Z_Pの立上がり位相より、さらに進み最大は
90゜近くとなる。そしてトランジスタ３４のベー
スに抵抗３２と抵抗３３との接続点に発生する交
流電圧V_Aが入力されているので、トランジスタ
３４のコレクタ電圧V_Kは、交流電圧V_Aの正電位
時はトランジスタ３４がオンし「Ｌ」となり、負
電位時はトランジスタ３４がオフし「Ｈ」とな
る。トランジスタ３４のコレクタ電圧V_Kが「Ｌ」
となるは、断線故障した部分の容量分４２により
位相が進むことから交流電源１６のゼロクロス部
となり、論理積回路３８の一方の入力信号とな
る。論理積回路３８の他方の入力には、交流電源
１６のゼロボルト電圧でゼロクロスパルスを発生
するゼロクロス発生回路Ｅの出力Z_Pが入力され、
出力Z_Pはゼロクロスにおいて「Ｈ」の信号であ
る。したがつて論理積回路３８の出力V_Sは、常
に「Ｌ」の信号となり温度制御回路Ｆに入力さ
れ、温度検出回路Ｃが温度が低いことを検出した
出力を出しても、論理積回路３８の出力V_Sが常
に「Ｌ」であるため、温度制御回路Ｆの出力も常
に「Ｌ」となり電力制御素子２２をトリガしな
い。すなわち、非接地側電極線２４が断線故障し
た場合には、電力制御素子２２へのゲートトリガ
信号を常に「Ｌ」とするものである。

このように本実施例によれば、非接地側である
電極線２４の断線故障が温度センサの容量分の分
布が異なることで発生する位相変化で検出できる
ものであり、電力制御素子２２のゼロボルトスイ
ツチ制御と非接地側電極線２４の断線故障検出を
瞬時に行なえ、極めて安全性の高い温度制御装置
が提供できるという効果を有する。なお、上記実
施例では非接地側の断線検出についてのみ説明を
したが、接地側電極線２５の断線は従来例の第３
図の回路を利用して検出することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば次の効果を得るこ
とができる。

(1) 温度センサの容量分による位相を検出し、非
接地側からの電極線の断線故障を検出できるも
のであるから極めて安全性が高い。

(2) 半導体集積回路等で構成する場合、非接地側
の電極線であつても、断線検出信号入力電圧が
極めて低いレベルで実現できるため、半導体集
積回路化が容易である (3) 電力制御素子のゼロボルトスイツチ制御と非
接地側の電極線の断線検出を瞬時に交流電源の
サイクル毎に行なえることにより、安全性が高
くまた耐雑音性能が優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、温度センサの構造図、第２図は前記
温度センサの温度特性図、第３図は従来の温度制
御装置、第４図は本発明の一実施例である温度制
御装置、第５図は第４図における温度制御装置の
タイミングチヤート図、第６図は温度センサの等
価回路図である。 １６……交流電源、２１……ヒータ、２２……
電力制御素子、２４……非接地側電極線、２５…
…接地側電極線、２６……感温素子、３２……抵
抗、３３……抵抗、３４……トランジスタ、３８
……論理積回路、３９……抵抗分、４０……容量
分、４１……断線故障部の抵抗分、４２……断線
故障部の容量分、Ａ……回路電源、Ｂ……温度セ
ンサ、Ｃ……温度検出回路、Ｄ……断線検出回
路、Ｅ……ゼロクロスパルス発生回路、Ｆ……温
度制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回路電源のマイナス側を交流電源の一方に接
   地し、前記交流電源の接地側に接続した第１の電
   極線と交流電源の非接地側に接続した第２の電極
   線との間に感温素子が介在してなる温度センサ
   と、前記温度センサの信号を検出する温度検出回
   路と、前記温度センサの第２の電極線の断線故障
   を検出する断線検出回路と、前記交流電源と同期
   したパルスを発生するパルス発生回路と、前記断
   線検出回路の出力と前記パルス発生回路の出力を
   比較する比較回路と、前記温度検出回路の出力と
   前記比較回路の出力を比較し交流電源に接続され
   たヒータの通電を制御する電力制御素子へ制御信
   号を出力する制御回路とを備え、前記断線検出回
   路は、前記温度センサの非断線時と断線時とで位
   相が異なる信号を検出し、ヒータの通電を遮断す
   る構成とした温度制御装置。 ２ 温度センサの第２の電極線の一端を交流電源
   の非接地側に抵抗を介して接続し、他端を接地側
   に第１の抵抗と第２の抵抗を介して接続し、前記
   第１の抵抗と第２の抵抗の接続点の信号電圧を、
   エミツタが接地側に接続されコレクタが回路電源
   のプラス側に抵抗等を介して接続されたトランジ
   スタのベース電圧とし、前記トランジスタのコレ
   クタの信号で断線故障を検出する構成とした特許
   請求の範囲第１項記載の温度制御装置。 ３ パルス発生回路は、断線検出回路の出力と比
   較する出力を交流電源のゼロボルト電圧で発生す
   るゼロクロスパルスで構成した特許請求の範囲第
   １項記載の温度制御装置。