JPS6040678B2 - 面状発熱体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカーペットやルーフヒータ等に使用される面状
発熱体に関するものである。

第１図に示したものは従来の面状発熱体の断面であって
、フィルム状ヒータ１の上下両面に絶縁層４を重合し、
この上に更にアルミ箔のような金属箔で形成され一対の
感熱電極３ａ，３ｂによりナイロン樹脂のようなシート
状半導体プラスチックであって温度に対し負のインピー
ダンス特性を有する発熱素子２をサンドィッチした温度
検出部５を積層した構成を有しており、温度検出部５で
は両感熱電極３ａ，３ｂ間に印加される信号の感熱素子
２のインピーダンス変化に伴なう変化分を検出している
。

この場合印放される温度検出用信号はヒータに供給され
るところの商用電源と同じ商用周波数が用いられ、検出
や制御用回路の簡略化させている。ところがこの面状発
熱体の構成が複雑であるため制御回路等を含む全コスト
中の過半を面状発熱体の製造コストが占めている。これ
に対して第２図に示すような構成のものが提案されてい
る。これは絶縁層４上にヒータ１のパターンを配設し、
この上にシート状の感熱素子２そしてシート状の感熱電
極３、絶縁層４を順次横層したものであり、温度制御用
信号は感熱電極３とヒータ１間に印加する構成を有する
ものである。これにあっては発熱部と温度検出部とが一
体化されているため製造コストが安い上にヒータと感Ｖ
熱素子とが接しているめヒータの温度を正確に検出する
ことができることとなる。もっとも、この場合温度検出
用信号がヒータに印加される商用電源と同じ周波数を用
いると次の問題が生じる。すなわち感熱電極は感熱素子
を介して結合しているため、ヒータに加えられた商用電
源電圧により感熱電極はある交流的な電圧（５０Ｖ程度
）を受けることとなる。一方、温度の検出は感熱電極と
ヒータ間に印加された信号の感熱素子のインピーダンス
変化に伴なう電圧変化のような変化分を検出して行なう
わけであるから、周波数が同じであると前記感電極がヒ
ータに加えられた商用電源電圧の影響を受けることとな
り、正確であるべき温度検出が不正確となってしまう上
に、感熱電極がヒータに加えらた商用電源電圧によって
受けた電位と同電位の部分におけるヒータが感熱電極と
短絡したとするならば、信号から変化分を検出できない
ことが生じたりする。従って、この面状発熱体では温度
検出用信号を商用周波数とは異なる周波数、例えば５０
０ＨＺやＩＫＨｚとして、商用電源の影響をさげる必要
がある。このため制御回路中に発振回路や絶縁用トラン
ス等も必要となるが、この分における制御回路のコスト
アップは面状発熱体のコストダウンによって十分に解消
できるので、この発熱部と温度検出部とが一体となった
面状発熱体がより安価に提供し得るものとなっている。
このような利点を有する面状発熱体はしかしまた次のよ
うな問題点を有している。つまり第２図に示すように、
ピン１１がこの面状発熱体にささった場合、あるパター
ンをもってしか配置されないヒータ１を外れていると前
述のようにヒータ１に印加された商用電源電圧によって
交流的な５０Ｖ程度の電位が加えられている感熱電極３
によってピン１１が充電されてしまう。もちろん感熱電
極３とヒータ１とを貫通してピン１１がささったならば
、感熱電極３とヒータ１間のインピーダンスが変化する
ためこれを検知してヒータ１への通電を遮断してしまえ
るわけであるが、このヒーターを外れてごさつた場合に
は漏電検出機能を制御回路に付加せぬ限り、ピン１１に
よって感電するおそれがある。本発明はこの一体化構造
における上記感電対策を施こさずともよい面状発熱体を
提供することを目的としたものであって、第３図に遮断
を示すように、絶縁層４上にあるパターンをもって節設
されたヒータ１上にシート状の感熱素子２を配し、その
上の更にヒータ１と同一パターンを有する感熱電極３を
有し、ヒータ１と感熱電極３とを感熱素子２をはさんで
対向させたものである。

この結果、感熱電極３を通ったピン１１は必らずヒータ
ーも通ることとなり、制御回路を作動させてヒーターへ
の通電を遮断し、感電を防止し得るものとなっているわ
けである。第４図以下はこの制御回路を示すものであっ
て、６は商用電源、７は電源回路、８は発振回路、９は
結合回路、１０はスイッチング回路であり、この各部動
作を簡単に説明すると、電源回路７より供給される直流
電圧によって発振回路８を作動させ、商用周波数とは異
なる周波数の信号を発振させる。第７図はこの発振回路
８の一例を示すものであって、コルピツツ発振回路を示
してある。この発振された信号は結合回路９によって感
熱電極３とヒータ１間に供給される。第５図は結合回路
９の一例を示しており、トランスＴ，によって絶縁され
た状態で信号が入力されるとトランスＴ２の１次巻線及
び結合コンデンサＣ，を介して感熱電極３とヒータ１間
に印加される。トランスＴ２の２次側はコンデンサＣ３
によって並列共振回路が構成され信号の周波数成分に共
振する。感熱電極３とヒータ１間に印加された信号は感
熱素子２のインピーダンス変化に伴いその電圧が変化す
る。すなわちトランスＬの２次側の共振インピーダンス
が１次側に変換された値のインピーダンスと感熱素子２
のインピーダンスとの比で定まる信号電圧が得られ、こ
れがトランスＬの２次側に伝えられてスイッチング回路
１０へと送られる。Ｃ２は結合コンデンサである。第８
図にスイッチング回路１０の一例を示す、整流平絹した
信号電圧をコンパレータ１３に入力すれば、コンパレー
タ１３はヒータ１の温度に対する信号電圧の高さに応じ
て出力レベルを切換え、サィリスタＱを介しリレー巻線
Ｒｙを作動させて商用電源６とヒータ１両端間に夫々挿
入された制御接点１２，１２を開閉するわけである。第
６図は他の結合回路９を示したものであってトランスＬ
を介し発振回路８より信号が入力されると、この信号は
温度設定用可変抵ＶＲと結合コンデンサＣ４を介し感熱
電極３とヒータ１闇に、可変抵抗ＶＲの抵抗値と感熱素
子２のインピーダンスとの分圧比で決まる電圧比で印加
される。そして感熱素子２の温度によるインピーダンス
変化は信号電圧の変化としてトランスｔを介し、スイッ
チング回路１川こ入力される。トランスＴ４は前記トラ
ンスＴ２と同様に、コンデンサＣ８によって並列共振回
路が構成され、信号の周波数では感熱素子２のインピー
ダンスに比して十分高いインピーダンスを示す。Ｃ５は
結合コンデンサである。この場合、スイッチング回路に
入力される信号電圧は温度変化に対し第５図に示したも
のとは逆になるため、スイッチング回路１０のコンパレ
ータ１３の対電圧作動も逆となる。しかしてヒータ１の
温度が設定値より高くなければ制御接点１２をオフさせ
、温度が設定値より低くなれば制御接点１２をオンさせ
て、ヒータ１温度を設定域内におさめて制御するわけで
ある。感熱電極３とヒータ１間の短絡も同様に検出させ
て制御接点１２がオフとなる。このため短絡を起こさせ
たピンによる感電事故を防止できるわけである。上述の
ように本発明にあってはヒー外こ印加される商用電源に
よって交流的に充電される感熱電極は常に同一パターン
で配置されたヒータと対向しているものであるから、こ
の面状発熱体にささったピンはヒータと感熱電極の両者
を貫通するかあるいは全く通らないかのいずれかであっ
て、前者の場合にはこのピンによる短絡でヒータへの通
電を制御でき、後者にあっては何ら危険のないものであ
り、特別な感電対策を施こす必要がないという利点を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図、第２図は他の従釆例の断面図
、第３図は本発明一実施例の断面図、第４図は同上の制
御回路のブロック図、第５図及び第６図は夫々同上の制
御回路中の結合回路図、第７図は同上の発振回路図、第
８図は同上のスイッチング回路図であって、１はヒータ
、２は惑Ｖ熱素子、３は感熱電極を示す。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 温度によつてインピーダンスの変化する感熱素子を
   はさんで対向するヒータと感熱電極間に、商用周波数と
   は異なる周波数の温度検出用信号が印加される面状発熱
   体において、ヒータと感熱電極とが同一パターンで対向
   して成ることを特徴とする面状発熱体。