JPH0816534B2 - 電気カーペット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電気カーペットに関する。

（従来の技術） 従来の電気カーペットには、第２図に示すように、発
熱体１が敷設されたカーペット本体２にセンサワイヤ等
からなる温度検出手段３が設けられているとともに、図
示しない操作部に温度調節用ボリウム等からなる温度設
定手段４が設けられており、検出手段３により検出され
た温度検出電圧Vdと設定手段４から出力された温度設定
電圧Vsetとが比較手段５により随時比較され、この比較
結果がマイクロコンピュータ（以下マイコンと略称す
る）等からなる切替制御手段６に与えられるようになっ
ている。そして、切替制御手段６においては、温度検出
電圧Vdが温度設定電圧Vset以上になったとき前記発熱体
１がオン動作し、温度検出電圧Vdが温度設定電圧Vset以
下になったとき前記発熱体１がオフ動作するように切替
制御され、カーペット本体２の温度がほぼ設定温度に近
い一定温度で制御されるようになっている。

ただし、この場合において温度設定電圧Vsetが一定値
であるとすると、温度制御中、発熱体１は頻繁にオン，
オフを繰り返すことになる。そこで従来は設定温度調節
手段７を設け、温度検出電圧Vdが温度設定電圧Vset以下
となり発熱体１がオンしたときには上記温度設定電圧Vs
etを上昇させて発熱体１がオフ動作しにくくなるように
し、温度検出電圧Vdが温度設定電圧Vset以上となり発熱
体１がオフしたときには上記温度設定電圧Vsetを下降さ
せて発熱体１がオン動作しにくくなるようにして、発熱
体１のオン／オフ切替が頻繁に行われるのを防止してい
た。

ところで、電気カーペットはカーペット本体１にカー
ペットカバーを被せて使用する場合とカバーを外して使
用する場合とがあるが、カバー未使用時にはカバー使用
時と比べて熱が逃げ易くなる。このため、カバー未使用
時において発熱体１の発熱作用による温度検出手段３の
検出温度上昇カーブはカバー使用時のそれに比べて緩や
かとなる。換言すればカバー未使用時において発熱体１
がオン動作してからオフ動作するまでの時間がカバー使
用時のそれに比べて長くなる。従って、カバー未使用の
カーペット本体１上に座布団等を乗せて局部的に保温状
態とすると、その局部が異常に高温となって火傷等の事
故につながるおそれがあった。

一方、カバー未使用時において発熱体１の発熱作用停
止による温度検出手段３の検出温度下降カーブはカバー
使用時のそれに比べて急激となる。従って、発熱作用の
停止により温度検出電圧Vdが低下して温度設定電圧Vset
に到達し発熱体１がオン動作しても遅れによるアンダー
シュート分が大きくなってなかなか暖まらず、カーペッ
ト本体１が冷たく感じることがあった。

そこでこのような不具合をなくすために、例えばカー
ペット本体の表面生地を厚くしてカバーなしでも熱が逃
げ難くなるように工夫する必要があった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の電気カーペットにおいては、カバー
未使用時の火傷等の事故や表面温度の低下等の不具合を
なくすために、カーペット本体の表面生地を厚くする等
してカバーなしでも熱が逃げ難くなるように工夫する必
要があり、コストが高くならざるを得なかった。

本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、
熱を逃げ難くするための格別な工夫を必要とすることな
く、カバー未使用時の局部的な表面温度上昇や表面温度
の大幅な低下を防止でき、コストの低減をはかり得る電
気カーペットを提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、第１図に示すように、発熱体１が敷設され
たカーペット本体２と、発熱体１の発熱作用により加熱
されるカーペット本体２の温度を検出する温度検出手段
３と、設定温度を出力する温度設定手段４と、この設定
手段４による温度設定電圧Vsetと検出手段３による温度
検出電圧Vdとを比較する比較手段５と、この比較手段５
による比較結果に基づいて発熱体１のオン／オフを切替
制御する切替制御手段６と、この制御手段６による発熱
体１のオン切替指示出力もしくはオフ切替指示出力に応
じて設定手段４の温度設定電圧Vsetを上昇もしくは下降
させる第１の設定温度調節手段７と、制御手段６による
発熱体１のオン切替指示出力もしくはオフ切替指示出力
から一定時間を計時する計時手段８と、この計時手段８
により一定時間が計時されたことに応じて設定手段４の
温度設定電圧Vsetを下降もしくは上昇させる第２の設定
温度調節手段９とを備えたものである。

（作 用） このような構成の電気カーペットにおいては、運転ス
イッチの投入に応じて発熱体１がオン動作し、その後カ
ーペット本体２の温度検出電圧Vdが温度設定電圧Vsetに
達すると、発熱体１に対して切替制御手段６からオフ切
替指示が出力され、発熱体１はオフ動作する。このとき
第１の設定温度制御手段７により温度設定電圧Vsetが一
旦下降され、一定時間経過後、第２の設定温度制御手段
９により上記温度設定電圧Vsetが上昇される。従って、
発熱体１はカーペット本体２が比較的高温の状態でオン
動作するため、カーペットカバー未使用のため急激に表
面温度が下降し、動作遅れに伴うアンダーシュート分が
大きくなっても表面温度を充分に維持できる。

一方、発熱体１がオン動作すると、第１の設定温度制
御手段７により温度設定電圧Vsetが一旦上昇され、一定
時間経過後、第２の設定温度制御手段９により上記温度
設定電圧Vsetが下降される。従って、カーペットカバー
未使用のための温度上昇が緩やかであっても発熱体１は
比較的短時間でオフ動作するため、局部保温による異常
高温が抑制される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第３図はこの実施例における電気カーペットの電気回
路図であって、図中10は制御部本体を構成するマイクロ
コンピュータ（以下、マイコンと略称する）である。こ
のマイコン10は制御用電源回路11からの＋５ボルト電源
供給により予め設定されたプログラムに基づいて動作
し、温度設定回路12、ディファレンシャル回路13、リレ
ー駆動回路14およびLED点灯回路15をそれぞれ制御す
る。また、温度信号比較回路16、イニシャライズ回路1
7、クロック発生回路18、スイッチ入力検知回路19がそ
れぞれ前記マイコン10に接続されている。

図中20は暖房面モードとして全面，左片面，右片面の
３モードを有するカーペット本体である。このカーペッ
ト本体20には第１のヒータ21と第２のヒータ22が配線さ
れているとともに温度センサ23が配線されている。第1,
第２のヒータ21,22はそれぞれ片面ずつ暖房するもの
で、各ヒータ21,22にはそれぞれ感温層を介して短絡検
知線24,25が巻回されている。そして、各ヒータ21,22お
よび温度センサ23は前記制御用電源回路11から交流電力
の供給を受けるようになっている。また、温度センサ23
の出力は温度制御回路26に与えられるようになってい
る。

前記制御用電源回路11は、第４図に示すように、運転
スイッチSW1および温度ヒューズTFを介して前記各ヒー
タ21,22および温度センサ23に対して交流電源Vacを供給
するように構成されている。また、交流電源Vacは前記L
ED点灯回路15にも供給されるようになっている。さらに
上記制御用電源回路11は、交流電圧をダイオードD10,抵
抗R17,コンデンサC4により半波整流および平滑してツェ
ナダイオードZD1により＋12V（ボルト）の直流電源を得
ているとともに、トランジスタQ15,抵抗R45,ツェナダイ
オードZD2,コンデンサC8により＋5Vの直流安定化電源を
得ている。そして、＋12Vの直流電源は温度制御回路2
6、ディファレンシャル回路13およびリレー駆動回路14
に供給されており、＋5Vの直流安定化電源は前記マイコ
ン10の他、温度信号比較回路16、イニシャライズ回路17
およびスイッチ入力回路19に供給されている。

前記温度制御回路26は、第５図に示すように、交流電
圧Vacを抵抗R48,温度センサ23を構成する一方のS1〜S2
間抵抗および抵抗R52の合成抵抗と温度センサ23を構成
する他方のE1〜E2間抵抗と抵抗R51との合成抵抗とで分
圧して温度検出電圧Vsを得、この電圧VsをオペアンプOP
1,抵抗R26,抵抗R23,ダイオードD11およびコンデンサC7
で構成されたピークホールド回路により整流・平滑する
ことによって、コンデンサC7の両端に温度センサ23によ
る検出温度に相当する電圧Vdを得るように構成されてい
る。

前記温度設定回路12は、第６図に示すように、第２の
ヒータ22に巻回された短絡検知線25からの半波の電源電
圧ＶGBを抵抗R49および抵抗R24で分圧しコンデンサC6で
平滑している。また、第１のヒータ21に巻回された短絡
検知線24からの半波の電源電圧ＶGAを抵抗R50および抵
抗R25で分圧してトランジスタQ20およびトランジスタQ1
8をオン／オフさせている。ここで、トランジスタQ20お
よびトランジスタQ18がオン時には抵抗R35,サーミスタT
Hおよび抵抗R32の合成抵抗と温度調節用ボリウムVR,抵
抗R18および抵抗R27の合成抵抗とで分圧された電圧がト
ランジスタQ23,抵抗R30および抵抗R31の最高温度制御回
路を経て設定温度電圧Vsetとなる。すなわち、この設定
温度電圧Vsetは前記ボリウムVRによって設定されたカー
ペット表面温度に相当する変化が可能となっている。ま
た室温の変化をサーミスタTHで捉らえて室温の低いとき
には温度を上げる補正を行うものとなっている。さら
に、片面運転に切換わるとトランジスタQ19がオンしト
ランジスタQ20がオフして、トランジスタQ18のみのオン
／オフとなり、上記分圧回路に抵抗R28が追加されて設
定温度電圧Vsetが上昇し、全面運転時に近い温度になる
ように補正される。なお、マイコン10からの指令により
ダニ退治運転時にはトランジスタQ6がオンして設定温度
電圧VsetがボリウムVRによらず高レベルとなる。また、
速暖運転時にはトランジスタQ8がオンして設定温度電圧
Vsetを上昇させる。一方、トランジスタQ20およびトラ
ンジスタQ18がオン時には前記基準電圧がセンサ２次箔
断線検出電圧Vcutとなって得られる。

前記温度信号比較回路16は、第７図に示すように、前
記温度制御回路26からの検出温度電圧Vdが非反転入力端
子（＋）に入力され、前記温度設定回路12からの設定温
度電圧Vsetが反転入力端子（−）に入力されるオペアン
プOP2を有する。そして、［Vd＜Vset］の場合にはオペ
アンプOP2の出力がローレベルとなってトランジスタQ14
がオフし、温度検知信号がハイレベルの一定となり、
［Vset＜Vd＜Vcut］の場合にはオペアンプOP2の出力が
ハイレベルとローレベルとを繰り返してトランジスタQ1
4がオン／オフし、温度検知信号がハイレベルとローレ
ベルとを繰り返すようになり、［Vcut＜Vd］の場合には
オペアンプOP2の出力がハイレベルとなってトランジス
タQ14がオンし、温度検知信号がローレベルの一定とな
るように構成されている。ここで、上記温度検知信号は
前記マイコン10に入力される。

前記ディファレンシャル回路13は、第８図に示すよう
に、前記マイコン10からのディファレンシャル信号がハ
イレベルになるとトランジスタQ17がオンし、トランジ
スタQ16およびトランジスタQ7がオフして、前記温度設
定回路12の設定温度電圧Vsetが上昇し、上記ディファレ
ンシャル信号がローレベルになるとトランジスタQ17が
オフし、トランジスタQ16およびトランジスタQ7がオン
して、前記温度設定回路12の設定温度電圧Vsetが下降す
るように構成されている。

前記リレー駆動回路14は、第９図に示すように、ダイ
オードD3,抵抗R4およびコンデンサC1により交流電源を
半波整流および平滑して得られた直流電源をリレーコイ
ル電源とする。そして、マイコン10からの出力がリレー
ON信号の場合にはトランジスタQ4およびトランジスタQ2
がオンすることによってリレーRLAおよびリレーRLBをオ
ンさせて、第1,第２のヒータ21,22を通電させ、リレーO
FF信号の場合にはトランジスタQ4およびトランジスタQ2
がオフすることによってリレーRLAおよびリレーRLBをオ
フさせて、第1,第２のヒータ21,22の通電を解除させる
ように構成されている。ここで、暖房面モードの切換え
はスイッチSW2およびスイッチSW3によって行われる。す
なわち、スイッチSW2がオン時にはトランジスタQ1がオ
ンし、トランジスタQ2がオフしてリレーRLBがオフとな
り、第１のヒータ21だけの片面運転となる。一方、スイ
ッチSW1がオン時にはトランジスタQ3がオンし、トラン
ジスタQ4がオフしてリレーRLAがオフとなり、第２のヒ
ータ22だけの片面運転となる。

前記イニシャライズ回路17は、第10図に示すように、
マイコン10の電源ＶDDに対する供給電圧Vcがマイコン動
作電圧に達するまで出力Ｏをローレベルとし、マイコン
動作電圧に到達した時点で出力Ｏをハイレベルとするシ
ステムリセットIC（集積回路）27を有する。

前記クロック発生回路18は、第11図に示すように、例
えば455KHz内部クロックを発生する発振子Xiを有する。

前記スイッチ入力回路検知回路19は、第12図に示すよ
うに、ダニ退治スイッチSW5、即暖スイッチSW6およびア
ラームスイッチSW7を有し、各スイッチSW5〜SW7が押さ
れるとマイコン10にスイッチ入力としてハイレベル信号
が入力されるようになっている。

一方、前記LED点灯回路15は、第12図に示すように、
交流電源VacをコンデンサC3にて電圧降下し、ツェナダ
イオードZD3にて半波整流、電圧制限してLED回路の電源
としている。そして、マイコン10の各LED1〜４に対応し
たポートからハイレベル信号が出力されると、対応する
トランジスタQ10〜Q13をオンしてLED1〜４を点灯させる
ように構成されている。

さらに、この電気カーペットには、各種安全回路とし
て、第13図に示す温度過昇防止回路28、第14図に示すリ
レー接点溶着検知回路29、第15図に示す短絡検知線断線
検知回路30、第16図に示すマイコン故障検知回路31が組
み込まれている。

しかして、前記マイコン10は、運転スイッチSW1の投
入により制御用電源回路11から電源供給を受け、これが
マイコン動作電圧になるとイニシャライズを行う。そし
てイニシャライズ後、第17図に示す暖房運転を開始す
る。すなわち、温度信号比較回路16から出力される温度
検知信号を周期的に取り込み、この検知信号に応じてリ
レーRLAおよびリレーRLBのオン／オフを制御することに
よって各ヒータ2,22の通電を制御する。すなわち、温度
検知信号がハイレベル一定のとき（Vd＜Vset）、リレー
制御回路14に対してリレーOFF信号を出力する。また、
温度検知信号がローレベル一定のときも（Vd＞Vcut）、
リレー制御回路14に対してリレーOFF信号を出力する。
これに対し、温度検知信号がハイレベルとローレベルと
で交互に変化する場合には（Vset＜Vd＜Vcut）、リレー
制御回路14に対してリレーON信号を出力する。

また、マイコン10はリレー制御回路14に対する出力が
オフからオンに切換わったとき、ディファレンシャル回
路13に対するディファレンシャル信号をハイレベルにす
ると同時に、内蔵されたタイマによる計時を開始させ
る。そして、この内蔵タイマにより予め設定された一定
時間（例えば３分）が計時されたならば、上記ディファ
レンシャル信号をローレベルに復帰させる。

このような構成の電気カーペットにおいては、運転ス
イッチSW1を投入すると暖房運転が開始され、面切換ス
イッチSW2,SW3の状態に応じてヒータ21,22が通電され
る。また、温度設定回路12によって設定された温度設定
電圧Vsetと温度制御回路26によって検出された温度検出
電圧Vdとが温度信号比較回路16により随時比較され、温
度検出電圧Vdが温度設定電圧Vsetまで上昇したならばヒ
ータ21,22に対する通電が解除される。これにより温度
検出電圧Vdが低下し、やがてこの温度検出電圧Vdが温度
設定電圧Vsetに達すると、リレー制御出力がリレーOFF
信号からリレーON信号に変化してヒータ21,22に対する
通電が再開される。このときディファレンシャル信号が
ローレベルからハイレベルに切り換えられて、温度設定
回路12の温度設定電圧Vsetが温度を上げる方向つまりは
リレーがオフしにくい方向へ上昇する。また同時にマイ
コン内蔵のタイマが起動する。そして、このタイマによ
り一定時間が計時されるとディファレンシャル信号がロ
ーレベルに切換わって、温度設定電圧Vsetが下降する。

このように、ヒータへの通電が再開されたときリレー
がオフしにくくなるように一旦上昇させた温度設定電圧
Vsetを一定時間経過後に下降させているので、カーペッ
トカバーが未使用のため温度上昇が緩やかであっても比
較的短時間でヒータの通電が解除される。従って、カー
ペットカバー未使用のカーペット本体上に座布団等を乗
せて局部的に保温しても、この局部保温による異常高温
が抑制され、火傷等の事故が防止される。よって、カー
ペット本体の表面生地を厚くする等の工夫が不要とな
り、コストを低減できるようになる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
い。例えば前記実施例ではヒータに対する通電が再開さ
れたとき一旦上昇させた温度設定電圧Vsetを一定時間経
過後に下降させる場合を示したが、ヒータに対する通電
が解除されたとき設定電圧Vsetを一旦下降させてリレー
がオンしにくくなるようにし、一定時間が経過したなら
ば上記設定電圧Vsetを上昇させて比較的高温でヒータへ
の通電が再開されるようにしたものも本発明に含むもの
とする。こうすることにより、たとえばカーペットカバ
ーが未使用で温度下降曲線が急激で動作遅れによるアン
ダーシュート分が大きくても表面温度を充分に維持でき
るようになる。よって、やはりカーペットカバー未使用
の場合を考慮してカーペット本体の表面生地を厚くする
等の工夫が不要となり、コストの低減をはかり得る。

この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実
施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、熱を逃げ難く
するための格別な工夫を必要とすることなく、カバー未
使用時の局部的な表面温度上昇や表面温度の大幅な低下
を防止でき、コストの低減をはかり得る電気カーペット
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は従来
の構成を示すブロック図、第３図乃至第17図は本発明の
一実施例を示す図であって、第３図は全体の回路構成
図、第４図は制御用電源回路の回路図、第５図は温度制
御回路の回路図、第６図は温度設定回路の回路図、第７
図は温度信号比較回路の回路図、第８図はディファレン
シャル回路の回路図、第９図はリレー駆動回路の回路
図、第10図はイニシャライズ回路の回路図、第11図はク
ロック発生回路の回路図、第12図はスイッチ入力検知お
よびLED点灯回路の回路図、第13図乃至第16図は各種安
全回路の回路図、第17図はマイコンの本発明に関わる暖
房運転処理を示す流れ図である。 10……マイクロコンピュータ（マイコン）、11……制御
用電源回路、12……温度設定回路、13……ディファレン
シャル回路、14……リレー駆動回路、16……温度信号比
較回路、20……カーペット本体、21,22……ヒータ（発
熱体）、23……温度センサ、26……温度制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体が敷設されたカーペット本体と、前
   記発熱体の発熱作用により加熱される前記カーペット本
   体の温度を検出する温度検出手段と、設定温度を出力す
   る温度設定手段と、この設定手段による設定温度と前記
   検出手段による検出温度とを比較する比較手段と、この
   比較手段による比較結果に基づいて前記発熱体のオン／
   オフを切替制御する切替制御手段と、この制御手段によ
   る前記発熱体のオン切替指示出力もしくはオフ切替指示
   出力に応じて前記設定手段の設定温度を上昇もしくは下
   降させる第１の設定温度調節手段と、前記制御手段によ
   る前記発熱体のオン切替指示出力もしくはオフ切替指示
   出力から一定時間を計時する計時手段と、この計時手段
   により一定時間が計時されたことに応じて前記設定手段
   の設定温度を下降もしくは上昇させる第２の設定温度調
   節手段とを具備したことを特徴とする電気カーペット。