JPS6097580A - 電熱敷物の温度制御方式 - 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】 （技術分野） 本発明はホットカーペットの如き電熱敷物の温度制御方
式に関する。

（背景技術） ホットカーペット ヒータにフェルトもしくは布等の若干の表面仕上げがな
されており、単体でも使用Ｊることが可能であるが、使
用する者の嗜好に応じて種々のカバーを被せて使用する
ことが多い。この場合問題となるのは、使用するカバー
の厚さによりカバーの表面温度に差違が生じることであ
る。ずなわら、温度制御回路の動作によりヒータイ］近
の温度は温度調整器によって与えられる設定温度に一致
づべく制御されるが、カバーの熱伝導率の差違によりカ
バー表面の温度に差違が生じてくるものである。

そのため、カバー無しの状態における設定温度のままで
はカバー使用時に温度が低下してぬるく感じ、逆にツノ
バー使用時の適温ではカバーを取り去った時に熱過ぎる
ということになる。

しかして、従来においては使用する者がカバーの種類に
応じて手動で設定温度を可変し、適温を探し出すという
操作が必要であり、非常に煩わしく操作性が悪いという
欠点があった。

（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、使用す
るカバーの種類に応じて設定温度を自動的に変化せしめ
ることにより、操作性の大幅な向上を図った電熱敷物の
温度制御方式を提供することを目的とするものである。

（発明の開示） 以下、図面に沿って本発明を詳述する。

第１図は本発明で適用の対象としている電熱敷物用の外
観を示したものであり、１１はヒータ面、１２はヒータ
面１１のコーナ端部に設けられ、温度制御回路部および
ヒータ、センサ電極の結線部を含んでなる端子部のケー
スである。なお、カバーはヒータ面１１およびケース１
２を覆うように被されるものであるが、ケース１２の一
部を露出するようにしても良い。

第２図は本発明を具体化した温度制御回路の一実施例を
示すものである。図において構成を説明すると、商用電
源１にはリレーＲｙの接点ＲＶａ＋。

Ｒｙａｚを両端に介して発熱体２のヒータＨが接続され
、更に商用型ｘｉには各回路部に直流Ｗｉ源を供給する
ためのｍｍ回路３が接続されている。また、前記発熱体
２はヒータＨの配設されるほぼ全面にわたって近接して
設けられたセンサ電極Ｓ＋。

Ｓ２を有し、このセンサ電極Ｓ＋　、Ｓ２の間にはプラ
スチック半導体の如き温度に対して負特性のインピーダ
ンスを示す感熱材が設けられている。

そして、一方のセンサ電極Ｓ、には電源回路３から分圧
回路４を介して直流電圧が印加され、他のセンサ電極Ｓ
２は接地され、与えられる直流電圧を分圧回路４のイン
ピーダンスと感熱材の有するインピーダンスとで分圧す
る構成となっている。

次いで、セン４Ｊ電極Ｓ１は温度検出器５に接続され、
ヒータ付近の温度を示す信号として取り出される。なお
、センサ電極Ｓ１に印加する信号は交流信号であっても
よく、その場合には温度検出器５に整流・平滑の機能を
持たせればよい。

一方、電源回路３の直流出力端子と接地間には温度調整
器としての可変抵抗器ＶＲおよび抵抗Ｒ＋。

Ｒｓ、感熱素子としての負特性サーミスタＮＴＣの直列
回路が互いに並列に接続され、抵抗Ｒ＋と抵抗Ｒ１，の
接続点および可変抵抗器ｖＲの可動端子は夫々抵抗Ｒ２
、Ｒ３を介して互いに接続され、この接続点は比較回路
を構成するオペアンプＡの反転入力端子に接続されてい
る。また、前記抵抗Ｒ＋の両端にはツェナーダイオード
ＺＤが印加電圧に対し逆方向に接続されており、これは
後述するように設定温度が無制限に上昇しないように上
限温度を設定するためのものである。

次いで、オペアンプへの非反転入力端子は前記温度検出
器５の出力端子に接続されると共に、比較レベルに適当
なヒステリシスを与えるために抵抗Ｒ４を介して自己の
出力端子に接続されている。

また、Ｑはリレー駆動用のトランジスタであり、エミッ
タは接地され、コレクタはリレーＲＶを介してＷｉ電源
回路の直流出力端子に接続され、ベースは抵抗Ｒｓを介
してオペアンプＡの出力端子に接続されている。なお、
この第２図において、発熱体２は第１図におけるヒータ
面１１に相当し、他の回路部分はケース１２内に収納さ
れてなるものである。

実際のカバー使用にあたり、電熱敷物旦に被されるカバ
ーによるケース１２の内部温度への影響を第３図に示す
。図は横軸に使用するカバー厚を、縦軸にケース内温度
をとってあり、ａはカバーが無い状態、ｂはベロア等の
中厚手のカバー、Ｃはサキソニーシャギー等の厚手のカ
バーに夫々対応する。すなわち、ケース１２の内部にお
いては、温度制御回路自体の発生する熱と外部へ流出ま
たは外部から流入する熱とのバランスにより温度が決定
されるため、カバーの存在により断熱効果が高まり、温
度が上昇する傾向にある。しかして、本発明においては
上記の如く、カバーの厚さとケース１２の内部温度に相
関があることを利用し２、ケース１２の内部に設けた感
熱素子としての負特性ザーミスタＮＴＣによりウース１
２の内部温度を検出し、この検出値に応じて温度制御の
設定値に補正を加えるようにしている。なお、上記のケ
ース１２はヒータ面１１からは熱的な影響はほとんど受
けず、ケ−ス内温度は外気温（室温）、を一定とすれば
カバー厚にのみ関係するものである。

以下、第２図に戻り回路の動作を説明する。商用電源１
が投入されると電源回路３より各部へ直流電源が与えら
れ、回路は動作状態に入る。この際、発熱体２のセンサ
電極ＳＬには分圧回路４を介して直流電圧が与えられ、
分圧回路４のインピーダンスとセンサ電極Ｓ＋　、８２
間に介在する感熱材のインピーダンスとの分圧比に応じ
た電圧が温度検出器５に入力される。温度検出器５では
ノイズの除去等の適当な処理を行い、温度の上昇に対し
て下降する特性を有する検出信号を比較回路を構成する
オペアンプＡの非反転入力端子に与える。

しかして、始動初期にあっては発熱体２はまだ十分に暖
められていないため、オペアンプへの非反転入力端子に
与えられる電圧は十分高く、よってオペアンプの出力は
正に飽和し、これによってトランジスタＱをオンしてリ
レーＲＶを駆動し、接点ＲＶａ＋、Ｒｙａ２をオンせし
めてヒータＨへの通電を行う。その後、ヒータＨへの通
電により発熱体２の温度が上昇して（ると、センサ電極
Ｓ＋＋Ｓ２間に介在された感熱材のインピーダンスが低
下し、オペアンプＡの非反転入ツノ端子に与えられる温
度検出信号が低下して、ついにはオペアンプＡの反転入
力端子に与えられる設定値を下回ってオペアンプの出ツ
ノを反転せしめる。これにより、Ｉ・ランジスタＱはオ
フに転じ、リレーｒｌの駆動も停止されるため、接点Ｒ
Ｖａ＋、ＲＶａ２もオフとなり、ヒータＨへの通電が停
止されて発熱体２の加熱が停止される。また、オペアン
プＡは正帰還の抵抗Ｒ４により一定の幅のヒステリシス
を右しており、発熱体２の冷却に伴って温度検出信号が
上昇してヒステリシスの幅を越えると、再び反転してト
ランジスタＱ、リレーＲＶの動作によりヒータＨへの通
電を行う。そして、その後もこれらの動作が繰り返され
、よって発熱体２はオペアンプＡの反転入力端子に印加
される設定値に対応した設定温度に一致すべ（制御され
ることになる。

一方、温度調整器とし−（の可変抵抗器ＶＲは指示目盛
等（図示せず）に従って手動で操作されるものであり、
その可動端子により設定された電圧は抵抗Ｒ３を介して
オペアンプＡの反転入力端子に与えられるが、この設定
値にはケース内の温度、ひいてはカバー厚に応じた補正
を加えるために、抵抗Ｒ＋　＋Ｒｓ　、負特性４ノーミ
スタＮＴＣによる直列回路の抵抗Ｒ＋　、Ｒｓの接続点
より電圧が抵抗Ｒ２を介して重畳されることになる。ず
なわら、負特性ナーミスタＮｔＣはケース内温度の上昇
とともにそのインピーダンスが低下するため、これと直
列接続された抵抗Ｒ＋、Ｒｓの接続点の電圧はケース内
温度の上昇に従い一定の傾きをもって低下し、よって１
１バーの厚さが増すにつれてオペアンプＡに与えられる
設定値を高温側へ移動するよう働く。第４図は横軸に温
度制御回路が収納されるケース内温度を、縦軸に発熱体
２の表面温度ＴＨとカバーの表面温度Ｔｃを示したもの
であり、ケース内温度の上昇、すなわちノ」バーの厚さ
の増大に応じて発熱体２の表面温度ＴＨを上昇ｕしめる
ことにより、カバーの表面温度Ｔｃを一定値に保つよう
にしている。なお、第４図においてａはカバーが無い状
態、ｂはベロア等の中厚手のカバー、Ｃはサキソニーシ
ャギー等の厚手のカバーを使用した場合に対応するもの
である。

また、第４図において０点を上回った以後において発熱
体２０表面温度Ｔｏの上昇を解除し、フラットに保って
いるのは、発熱体２の温度が無制限に上昇するのを防ぐ
ためであり、第２図の回路においてはツェナーダイオー
ドｌＯが導通を開始することを利用して、補正量を一定
値にクランプするようにしている。なお、カバー厚に対
する設定温度の上昇量は負特性サーミスタＮＴＣの特性
、および抵抗Ｒ＋　、Ｒｓの値により設定することがで
きるため、カバーの使用による熱伝導率の低下を打ち消
せるように各数値は決定されるものである。

（嶺明の効果） 以上のように本ｉ！蛸にあっては、ヒータの温度を検出
し、設定温度と比較し・て前記ヒータへの通電をオン・
オフ制御してなる電熱敷物において、この電熱敷物に被
せられるカバーの厚さに応じて前記設定温度に補正を加
え、前記カバーの表面温度を一定に保つようにしたので
、電熱敷物を単体で使用する場合、あるいはカバーをか
けて使用する場合のいずれの使用状態にあっても、−律
の設定箱で適温に保つことｌｙ”可能であり、著しい操
作性の向」二を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される電熱敷物の一例を示す外観
図、第２図は本発明を具体化した温度制御回路の回路侶
成図、第３図および第４図は第２図に示した実施例の動
作状態の説明図である。 ′１・・・・商用電源、２・・・・発熱体、１］・・・
・ヒータ、Ｓｔ、Ｓ２・・・・ヒンザ電極、３・・・・
電源回路、４・・・・分圧回路、　５・・・・調度検出
器、ＲＶ・・・・リレー、ＲＶａ＋、ＲＶａ２・・・・
接点、Ａ・・・・オペアンプ、Ｑ・・・・・・・・トラ
ンジスタ、ＮＴＣ・・・・負特性ザーミスタ、Ｚｌｌ・
・・・ツェナーダイオード、Ｒ＋、〜、Ｒｓ・・・・抵
抗、ＶＲ・・・・可変抵抗器第１図 ］２ 第２図 第３ｒ！；４ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒータの温度を検出し、設定温度と比較して前記
   ヒータへの通電をオン・オフ制御してなる電熱敷物にお
   いて、この電熱敷物に被ゼられるカバーの厚さに応じて
   前記設定温度に補正を加え、前記カバーの表面温度を一
   定に保つことを特徴とした電熱敷物の温度制御方式。
2. （２）電熱敷物のコーナ部に設けられ、かつ制御回路部
   が収納されるケース内に負特性サーミスタの如き感熱素
   子を設け、この感熱素子を直列に含んでなる抵抗分圧回
   路の出力電圧を温度調整器から与えられる設定電圧に重
   畳せしめ、設定温度を補正してなる特許請求の範囲第１
   項記載の電熱敷物の温度制御方式。