JPH07105264B2

JPH07105264B2 - 電気暖房装置

Info

Publication number: JPH07105264B2
Application number: JP1366887A
Authority: JP
Inventors: 正之鳴尾
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPS63181285A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は電気カーペット等において複数個のヒータを有
し、暖房能力を切替可能とした電気暖房装置に関するも
のである。

（背景技術）電気カーペット等の電気暖房装置にあっては、始動時に
は素早く暖まり、また、通常使用時には暖め過ぎを防止
すると共に省エネルギーの要請から、高・低の発熱容量
を有するヒータを設け、状況にあわせてどちらか一方の
ヒータを選択することができるようにしたものがある。

しかしながら、従来この種の電気暖房装置ではヒータの
発熱容量の切替（ワット切替）は手動スイッチで行われ
ているのが現状であり、簡易な構成で発熱容量を自動的
に切り替えることができる電気暖房装置の実現が待たれ
ていた。

（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、素早い
立上りを要する始動時には高発熱容量のヒータで加熱を
行い、その後、適度な時間をもって低発熱容量のヒータ
に切替を行うと共に、低発熱容量の時は暖房能力を判別
し、発熱容量が不足している時は再び高発熱容量に切替
を行うようにして、快適な原作が行える電気暖房装置を
提供することを目的としている。

（発明の開示）以下、実施例を示す図面に沿って本発明を詳述する。

第１図は特許請求の範囲の第１項に対応した実施例を示
したものである。第１図において構成を説明すると、商
用電源１には電源スイッチSWを介した後に第１のリレー
Ry₁の接点および第２のリレーRy₂の接点を介して発熱体
２の第１のヒータH₁もしくは第２のヒータH₂が接続され
て閉回路を構成している。なお、第１のヒータH₁は高発
熱容量のヒータであり、第２のヒータH₂は低発熱容量の
ヒータである。また、商用電源１には電源スイッチSWを
介してトランスＴの１次巻線が接続され、トランスＴの
２次巻線は直流電源V_CCを供給する電源回路３の入力端
子に接続されている。

一方、発熱体２はヒータH₁,H₂の配設される全面にわた
って近接されたセンサ電極S₁,S₂を有しており、センサ
電極S₁,S₂間にはプラスチック半導体の如き感熱材が設
けられている。そして、センサ電極S₁にはトランスＴの
２次巻線より抵抗R₀を介して交流電圧が印加され、セン
サ電極S₁,S₂間に発生した電圧は検出回路４に入力さ
れ、整流・平滑されて温度に応じて変化する信号（温度
検出信号）とされ、スイッチング回路５に入力されるよ
うになっている。スイッチング回路５は入力された温度
検出信号と温度設定信号とを比較して信号を出力するも
のであり、これによりトランジスタQ₁を駆動してリレー
Ry₁を動作せしめるようになっている。なお、ヒータH₁,
H₂を切り替えるリレーRy₂の接点はノーマルクローズ接
点NCが低発熱容量の第２のヒータH₂に、また、ノーマル
オープン接点NOが高発熱容量の第１のヒータH₁に接続さ
れている。

一方、計時回路６は発振回路7,カウンタ回路8,インバー
タA₁を有しており、カウンタ回路８の出力は、インバー
タA₁を介してリレーRy₂を駆動するトランジスタQ₂のベ
ースに接続されると共に、暖房能力判定回路９の発振回
路10の電源の一部として供給されるようになっている。
また、インバータA₁の出力は自己の計時回路６内の発振
回路７の電源として供給され、発振回路７の出力はカウ
ンタ回路８のクロックとして入力されるようになってい
る。

一方、暖房能力判定回路９は発振回路10,時間判別回路1
1,通電判別回路12を有しており、発振回路10の出力は時
間判別回路11に入力され、発振回路10はスイッチング回
路５の出力より通電判別回路12を介して発振動作の開始
・停止を制御する信号が与えられ、スイッチング回路５
の出力がハイレベルの時のみ発振するように構成されて
いる。また、時間判別回路11の出力は計時回路６のカウ
ンタ回路８のリセット端子Ｒに入力されると共に、発振
回路10に帰還され、出力保持をかける構成となってい
る。

計時回路６および暖房能力判定回路９にかかる動作は後
述することとして、基本的な温度制御について動作を説
明すると次のようになる。先ず、センサ電極S₁には前述
のようにトランスＴの２次巻線より交流電圧が抵抗R₀を
介して印加され、センサ電極S₂は接地され、センサ電極
S₁,S₂間には負特性のインピーダンスを示す感熱材が配
設されているため、センサ電極S₁には抵抗R₀と感熱材の
インピーダンスとで分割された交流電圧が発生する。そ
して、感熱材のインピーダンスはヒータH₁,H₂の温度に
応じて変化するため、センサ電極S₁に生じる信号の振幅
はヒータ温度に追随したものとなる。よって、この信号
を検出回路４で整流・平滑することにより直流的な温度
検出信号が得られる。

スイッチング回路５では検出回路４から与えられる温度
検出信号とユーザが調整可能な温度調整器（図示せず）
によって設定される温度設定信号とを比較し、ヒータ温
度が設定温度より低い場合には選択されているヒータH₁
もしくはヒータH₂への通電を行うようにリレーRy₁をオ
ンするべくトランジスタQ₁をオンし、逆にヒータ温度が
設定温度より高い場合にはヒータH₁もしくはヒータH₂へ
の通電を停止するようにリレーRy₁をオフするべくトラ
ンジスタQ₁をオフさせるよう動作する。しかして、これ
らの動作（オン・オフ制御）によりヒータH₁,H₂は所定
の温度に導かれることになる。ただし、実用的な時間内
に所定の温度に達することができるのは発熱容量が環境
に対して充分な値である場合であり、本発明では後述す
るように上記のオン・オフ制御にかかるオン期間の時間
（この時間はヒータ温度の上昇速度に応じたものであっ
て暖房能力を判断する資料となる。）を監視することに
より、低発熱容量のヒータH₂で充分な暖房が行えるかど
うかを判断するようにしている。

第２図は特許請求の範囲の第２項に対応し、第１図をよ
り具体的に示した実施例であり、以下この実施例に沿っ
て計時回路６および暖房能力判別回路９にかかる具体的
な構成および動作を説明する。

計時回路６の発振回路７および暖房能力判別回路９の発
振回路10はPUT（プログラマブル・ユニジャンクション
・トランジスタ）発振回路で構成され、発振回路７の電
源端子はインバータA₁の出力に、発振回路10の充放電回
路の電源端子はカウンタ回路８の出力にそれぞれ接続さ
れている。また、発振回路10の充放電回路のコンデンサ
C₂の両端間には通電判別回路12のトランジスタQ₃のコレ
クタ・エミッタが接続され、このトランジスタQ₃のベー
スにはインバータA₂を介してスイッチング回路５の出力
が与えられるようになっている。次いで、発振回路７の
プログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタPU
T₁のゲートはカウンタ回路８のクロック端子に接続され
ている。また、発振回路10のプログラマブル・ユニジャ
ンクション・トランジスタPUT₂のゲートは時間判別回路
11のコンパレータCP₁の反転入力端子（一端子）に接続
され、この反転入力端子とグランド端子間にはコンパレ
ータCP₁の出力にベースが接続されたトランジスタQ₄の
コレクタ・エミッタが接続されている。なお、発振回路
10のゲート分割抵抗の一端は発振回路７と異なり電源V
_CCに直接接続されている。また、コンパレータCP₁の出
力はカウンタ回路８のリセット端子に入力される。

動作にあたっては、始動時はカウンタ８の出力はローレ
ベルであるため、インバータA₁の出力はハイレベルであ
り、トランジスタQ₂がオン→リレーRy₂がオンとなり、
ヒータH₁が選択されて高発熱容量となる。これにより始
動時のヒータ温度の立上りが早くなり、暖房感が増すこ
とになる。また、インバータA₁の出力がハイレベルなの
で発振回路７は電源が供給され、所定の周期でクロック
パルスを発生し、このクロックパルスがカウンタ回路８
のクロック端子に入力される。そして、所定時間T₀に対
応する数のクロックパルスをカウントするとカウンタ回
路８の出力はハイレベルとなり、インバータA₁の出力は
ローレベルとなり、トランジスタQ₂がオフ→リレーRy₂
がオフとなり、ヒータH₂が選択されて低発熱容量とな
る。また、これにより発振回路７の電源供給が停止さ
れ、発振停止となり、カウンタ回路８のクロック端子に
はクロックパルスが入力されず、カウンタ回路８の出力
はハイレベル状態を保持し、リレーRy₂はオフを維持
し、ヒータH₂による低発熱容量で運転される。なお、こ
れらの動作と並行して前述の温度制御（オン・オフ制
御）が検出回路4,スイッチング回路5,リレーRy₁等によ
り行われている。

一方、カウンタ回路８の出力がハイレベルの時（低発熱
容量のヒータH₂の運転時）には発振回路10の充放電回路
の抵抗R₂,コンデンサC₂に電源が与えられ、この状態で
スイッチング回路５の出力がハイレベルの期間（温度制
御にかかるオン・オフ制御のオン期間）に入ると通電判
別回路12のトランジスタQ₃がオフとなってコンデンサC₂
の両端を開放するので、発振回路10が動作可能状態とな
る。

しかして、第３図に時間ｔに対するアノード電圧V_Aの変
化を示すが、発振回路10のプログラマブル・ユニジャン
クション・トランジスタPUT₂のゲート導通までの時間を
T₁とし、時間T₁以内の時間Ｔにオン期間が終了してリレ
ーRy₁がオフすると、発振回路10は次のオン期間まで発
振停止となり、時間判別回路11のコンパレータCP₁の出
力はローレベルのままで状態変化はない。すなわち、低
発熱容量のヒータH₂の運転時でも正常にオン・オフ制御
され、充分に暖房能力があるものと判別され、そのまま
運転が続けられる。

一方、第４図に示すように、時間T₁以内にオン期間が終
了しない場合は、発振回路10のプログラマブル・ユニジ
ャンクション・トランジスタPUT₂のゲートが導通し、ゲ
ート電圧がローレベルとなり、時間判別回路11のコンパ
レータCP₁の出力はハイレベルに反転し、トランジスタQ
₄によりプログラマブル・ユニジャンクション・トラン
ジスタPUT₂のゲートに帰還されハイレベル状態を保持す
ると共に、カウンタ回路８のリセット端子にリセット信
号が与えられ、カウンタ回路８はリセット状態になり、
その出力はローレベルに反転してその後その状態を保持
する。すなわち、低発熱容量のヒータH₂での温度制御に
かかるオン・オフ制御のオン期間が所定の時間T₁以上続
く時は低発熱容量のヒータH₂では暖房能力不足と判断さ
れ、再び高発熱容量のヒータH₁が選択され、その後その
状態に保持される。

第５図および第６図は以上の動作を示したものであり、
第５図は低発熱容量のヒータH₂で暖房能力が充分である
と判断される場合、第６図は暖房能力が不足すると判断
される場合である。すなわち、始動時はいずれの場合も
高発熱容量のヒータH₁で運転され、カウンタ回路８がフ
ルカウントに達する所定時間T₀を経過すると低発熱容量
のヒータH₂に切り替わり、低発熱容量のヒータH₂の運転
時のオン・オフ制御にかかるオン期間が所定時間T₁より
短かい時は第５図に示すように低発熱容量のヒータH₂に
よる状態を持続し、逆にオン期間が所定時間T₁より長い
時は第６図に示すように高発熱容量のヒータH₁に切り替
え、以後、高発熱容量のヒータH₁にて運転される。

第７図は特許請求の範囲第３項に対応した実施例を示し
たものであり、暖房能力判別回路９において、低発熱容
量のヒータH₂の暖房能力が充分であるかどうかを判別す
る時間T₁を室温に応じて変化させるようにしたものであ
る。すなわち、室温が低い時ほど低発熱容量のヒータH₂
では暖房能力不足になりやすいため、オン期間の判別時
間T₁を短くし、暖房能力不足時に早く高発熱容量のヒー
タH₁に切り替えるようにし、また、逆に室温が高い時は
判別時間T₁を長くして不必要に高発熱容量のヒータH₁を
切替を行わないようにしたものである。構成としては、
第２図における発振回路10の構成が一部変更されてお
り、プログラマブル・ユニジャンクション・トランジス
タPUT₂のゲートと直流電源V_CC間に接続された抵抗と並
列に負特性サーミスタNTCを接続してある。

第８図は特許請求の範囲の第４項に対応した実施例であ
り、暖房能力判別回路９からの信号をヒータ発熱容量復
帰回路13を介して計時回路６に与え、いったん暖房能力
が不足するものとして低発熱容量から高発熱容量に切り
替えられた場合でも、所定時間の後に再び低発熱容量に
再度切替が行われるようにしたものである。動作にあっ
ては、暖房能力判別回路９から出力が出て再び高発熱容
量のヒータH₁により運転されるわけであるが、高発熱容
量運転になると再び計時回路６を動作させ、所定時間T₀
を経過すると再び低発熱容量運転になるようにヒータ発
熱容量復帰回路13が動作し、前述の動作が繰り返される
ことになる。

第９図は他の実施例を示したものであり、前述した第２
図における時間判別回路11の動作保持用のトランジスタ
Q₄を削除し、暖房能力が充分となるまで高発熱容量と低
発熱容量との切替を繰り返すようにしたものである。動
作にあたっては、発振回路10において低発熱容量のヒー
タH₂におけるオン期間が設定された時間T₁を超えると、
プログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタPU
T₂は導通し、ゲート電圧V_Gは第10図に示す如き波形を示
す。このとき、コンパレータCP₁の出力は第11図に示す
ようなパルス波形となり、この波形が計時回路６のカウ
ンタ回路８のリセット端子に入力される。これによりカ
ウンタ回路８はクリアされ、カウンタ回路８の出力はロ
ーレベルになり、トランジスタQ₂がオン、リレーRy₂が
オンとなり、高発熱容量のヒータH₁で運転されると共
に、再びカウンタ回路８においてカウントが開始され、
所定時間T₀に達すると、カウンタ回路８の出力はハイレ
ベルとなり、再び低発熱容量運転になり、これらの動作
が繰り返される。

また、第８図におけるヒータ発熱容量復帰回路13にヒー
タの温度制御にかかるスイッチング信号を発振信号とし
てカウントする計数手段を設け、そのカウント値が所定
の値に達した際に元の低発熱容量に切り替えるようにす
ることもできる。なお、計時回路６における発振回路７
の発振信号の代わりにヒータの温度制御にかかるスイッ
チング信号を利用することも可能である。

（発明の効果）以上のように本発明にあっては、複数個のヒータを有
し、これらのヒータを選択的に切り替えて発熱容量を異
ならしめてなる電気暖房装置において、始動時は高発熱
容量のヒータで素早くヒータ温度を立ち上げ、所定時間
経過後には低発熱容量のヒータに自動的に切り替えて暖
め過ぎを防止すると共に、暖房能力が不足して充分な暖
房が行えない場合には再び高発熱容量のヒータに切り替
えるようにしたので、快適で、かつ無駄のない暖房を行
うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気暖房装置の一実施例を示す回路構
成図、第２図は第１図を部分的に詳細に示した回路構成
図、第３図ないし第６図は第２図の動作説明図、第７図
ないし第９図はそれぞれ他の実施例を示す回路構成図、
第10図および第11図は第９図の動作説明図である。１……商用電源、２……発熱体、３……電源回路、４…
…検出回路、５……スイッチング回路、６……計時回
路、７……発振回路、８……カウンタ回路、９……暖房
能力判別回路、10……発振回路、11……時間判別回路、
12……通電判別回路、13……ヒータ発熱容量復帰回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個のヒータと、これらのヒータを選択
的に切り替えて発熱容量を少なくとも２種以上に異なら
しめる発熱容量切替手段と、前記ヒータの温度を検出す
る温度検出手段と、前記ヒータの温度を設定する温度設
定手段と、前記温度検出手段の検出温度と前記温度設定
手段の設定温度とを比較して前記ヒータをオン・オフ制
御する手段と、始動時に発熱容量を高にし、かつ所定時
間経過後に発熱容量を低にするように前記発熱容量切替
手段を駆動する手段と、前記ヒータが低発熱容量で運転
される場合にオン・オフ制御のオン時間を監視すること
により暖房能力を判別し、所定の時間内に前記ヒータが
所定のヒータ設定温度に到達しない時に前記ヒータの発
熱容量を高に切り替える暖房能力判定手段とを備えたこ
とを特徴とする電気暖房装置。
【請求項２】暖房能力判別手段は、低発熱容量のヒータ
のオン期間に動作可能となり出力が増大していく発振手
段と、この発振手段の前記オン期間終了時における出力
値を予め設定された所定の時間に応じた値と比較して長
短を判断する判断手段とを有してなる特許請求の範囲第
１項記載の電気暖房装置。
【請求項３】発振手段の発振周期を室温に応じて変化さ
せ、暖房能力を判別する所定の時間を可変としてなる特
許請求の範囲第２項記載の電気暖房装置。
【請求項４】ヒータの発熱容量を発熱容量切替手段で低
発熱容量から高発熱容量に切り替えて運転した後、元の
低発熱容量に切り替えるヒータ発熱容量復帰手段を備え
てなる特許請求の範囲第１項記載の電気暖房装置。
【請求項５】ヒータ発熱容量復帰手段は、ヒータ温度制
御にかかるスイッチング信号を発振信号としてカウント
する計数手段を有し、所定のカウント値に達した際に元
の低発熱容量に切り替えるようにしてなる特許請求の範
囲第４項記載の電気暖房装置。