JPS6329478A - 発熱体の温度制御装置 - 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） 本発明は発熱体の温度制御装置に関するものである。

（背景技術） 第５図は温度制御が行われろ感熱発熱体■の断面図を示
したもので、１は負の温度インピーダンス特性を有する
ポリアミド系樹脂を用いた感熱素子、２は温度検出電極
、３１．：ｔｉ度検出電極を兼ねるヒータパターン、４
および４′はＩ５熱素子１．温度検出電極２およびピー
クパターン３を絶縁する絶縁フィルムであり、感熱素子
１゜温度検出電極２およびヒータパターン３で感熱回路
を構成している。

この第５図の感熱発熱体Ｉ８温度制御する従来の温度制
御装置は、第６図に示すように、感熱回′ＩＰ１（１，
２，３）から感熱発熱体Ｉの温度に対応した温度信号を
得る温度検出回路■と、この温度検出回路■で得た温度
信号を設定温度に対応した基準電圧と比較する比較回路
■と、電源■と前記ヒータパターン３との間に介挿され
前記比較回路■の出力に応答してオン゛オフすることに
より前記感熱発熱体Ｉの温度を前記設定温度に保持する
スイッチング回路■とを４Ｉａｔでいろ。なお、比較回
路■はシュミット回路で構成され、入出力特性にビステ
リシス特性をもち、ヒータパターン３への通電開始点（
オン点）の温度と通電停止点（オフ点）の温度との間に
感熱素子１のインピーダンス特性で決まる温度差をもっ
ている。また、比較回路Ｉにおけろ設定温度のｙＡ整（
温度目盛の強弱切替）は可変抵抗ＶＲを調整することに
より行われろ。

以下、この温度制御装置について詳細に説明する。電源
■を投入すると、この電源■の電圧が電源トランスＴＲ
を介して定電圧回路ＣＶに与えられ、定電圧回路ＣＶば
直流電圧■。を出力し、この直流電圧■。により高周波
発振回路Ｏ５Ｃが作動して発振出力Ｖを電圧分割用コン
デンサＣを介して温度検出電極２とヒータパターン３間
に印加する。このとき、温度検出％ｆ極２に得られろ電
圧は、感熱素子１がそのときの温度に対応してインピー
ダンスを変化させることによ１１１温度信号となり、フ
ィルタＦを介して比較回路Ｉに加えられろ。比較回路■
は、この温度信号と設定温度に対応する基準電圧とを比
較し、温度信号の方が小さいとき（設定温度より高いと
き）に出力が「Ｌ」となり、逆に温度信号の方が大きい
とき（設定温度より低いとき）に出力がｒＨ」となる。

スイッチング回路■のスイッチングトランジスタＱ、は
抵抗Ｒ１を介して比較回路■からｒＨＪレベルの電圧が
加えられたときにオンとなってリレーＲＹを励磁するこ
とによりそのリレー接点”１１ｐ　’ｙ２をオンにして
ヒータパターン３へ電源■から連続通電し、比較回路Ｉ
から「Ｌ」レベルの電圧が加えられたときにオフとなっ
てリレーＲＹの励磁を停止してリレー接点”１（ｐｒｙ
２をオフさせることによりヒータパターン３、の通電を
停止する。しかして、これらの動作により感熱発熱体Ｉ
の温度が設定温度に保持されろことになる。

このように、従来の温度制御装置は、比較回路■におけ
る基準電圧は室温の高低に関係なく、設定温度に対応す
る一定の電圧であって、感熱発熱体Ｉの表面温度を常に
設定温度に保持するように構成していたため、室温が高
くなって使用者が暑く感じる場合にも感熱発熱体Ｉの表
面温度は下がらず、また、室温が低くなって使用者が寒
（感じる場合にも感熱発熱体Ｉの表面温度は上がらず、
快適な暖房を行うことができないという欠点があった。

すなわち、従来の温度制御：！ｊｃ置では、設定温度の
Ｕ！Ｊ！！！（温度目盛の強弱切替）は、使用者が可変
抵抗ＶＲを：Ａ整することのみによって行われ、−旦設
定温度を決めれば周囲温度や環境が変化しても常に一定
温度になるまでビータパターン３への通電を行うように
していたため、使用者の感覚とは合わないという不具合
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、その目
的とするところは、床面ないし周囲空間雰囲気の温度（
室温）に応じて設定温度を自動的に変化させることによ
り、快適な暖房を行うことができ、かつ状況に応じた電
力の消費となるようにして電力の浪費を避けることがで
きる発熱体の温度制御装置を提供することにある。

（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。な
お、以下の説明において「室温」とは床面ないし周囲空
間雰囲気の温度を含めて意味するものとする。

第１図は本発明にかかる発熱体の：温度制御装置の一実
施例を示したものであり、室温補正回路■を設けた点が
第６図に示した従来の装置と異なっている。すなわち、
この温度制御装置は、第１図に示すように室温補正回路
■によφ比較回路■におけろ基準電圧に補正を与えて基
ＷＸ電圧を室温の変化に応じて変化させろようにすると
共に、この基準電圧の変化を開始する動作点および基準
電圧の室温に対する変化率（変化勾配）を外部から可変
自在とし、かつそれらの基準電圧の変化範囲を一定範囲
内に制限することで、室温の高低に応じて感熱発熱体■
の表面温度の設定値を低高に変化させ、かつ室温が所定
温度以下に低下したとき、または所定の温度以上に上昇
したときには室温補正をキャンセルして感熱発熱体Ｉの
表面温度の設定値を室温変化に関係なく一定とするよう
にしている。

第２図（イ）は第１図における室温補正回路■の具体的
な回路例を示したものであり、負特性す′−ミスタの如
き室温センサＲＨおよび可変抵抗ｔ／Ｒの直列回路をト
ランジスタｑ　のペース・エミッタ間に接続し、トラン
ジスタＱ２のエミッタをアースラインに接続し、トラン
ジスタＱ２のペースおよびコレクタに抵抗Ｒ，，Ｒｃを
介して点Ａから定電圧■。を与え、トランジスタＱ２の
コレクタから抵抗Ｒ５を介し点Ｂとして信号を取り出す
と共に点ＢをツェナーダイオードＺＤを介してアースラ
インに接続し、点Ｂの電圧■。を比較回路■に与え、こ
の電圧を表面温度の設定値に対応する基ＭＡ電圧に加算
して補正を行うようにしている。

しかして、詳細な動作は後述するが、感熱発熱体Ｉの表
面温度（設定温度）と室温との動作特性は第３図（イ）
の如くなり、可変抵抗ＶＲをＴＡ整することにより設定
ａ度が低下し始めろ動作点を自由に変えろことができろ
。また、感熱発熱体Ｉの上限の設定温度を例えば５０（
’Ｃｌとした場合の比較信号である基準電圧が■。、〔
■〕であるとすれば、■。が一定であることから可変抵
抗ＶＲと抵抗Ｒ，，Ｒｂ、　Ｒｅおよび温度センサＲ８
の合成抵抗との比が求まり、補正開始動作点に対応する
各位を決定でき、更に外部から調整可能とする設定温度
の範囲から可変抵抗ＶＲの抵抗値の変化幅が決定できろ
。

また、第２図（ロ）は室温補正回路■の他の回路例を示
したものであり、定電圧■。が印加される点Ａとアース
ラインとの間に抵抗Ｒｅ、　Ｒ，の直列回路と温度セン
サＲｏ４．抵抗Ｒ５の直列回路とを接続し、夫々の直列
回路の中点の電圧Ｖ１゜■　をオペアンプＯＰによる増
幅回路に４丸ると共に、オペアンプＯＰの増幅率を可変
抵抗ＶＲにより変化させ、その出力を点Ｂとすると共に
ツェナーダイオードＺＤを介してアースラインに接続し
、８点の電圧■。を比較回路■に与え、この電圧を表面
温度の設定値に対応する基準電圧に加算して補正を行う
ようにしている。

しかして、詳細な動作は後述するが、感熱発熱体Ｉの表
面温度（設定温度）と室ｌはどの動作特性は第３図（ロ
）の如くなり、可変抵抗ＶＲを調整することにより設定
温度が低下し始めてからの変化率（変化勾配）を自由に
変えろことができろ。

すなわち、可変抵抗ＶＲ，ＲｏＲ，，Ｒｂ、Ｒｅ、Ｒｄ
。

Ｒｏおよび温度センサＲＨの値の選定により補正開始温
度ｔ０からの室温変化に伴う表面温度の設定値の変化の
割合である補正効果を自由に選定することができる。

一方、第２図（イ）、（ロ）におけろ比較回路■は、点
Ｂの電圧■。が高くなると感熱発熱体■の表面温度の設
定値が低くなり、逆に電圧■。が低くなると表面温度の
設定値が高くなるような動作をする。すなわち、温度検
出回路■の温度信号は１度が上がると低下し、逆に温度
が下がると上昇する性質を有し、室温補正回路■からの
出力電圧が比較回路■におけろ基準電圧に加算されろた
めである。

以下、第２図（イ）の回路と第２図（ロ）の回路につき
個別に動作を説明する。

第２図（イ）および第３図（イ）において、室温が補正
開始温度ｔ０〔℃〕（図では１８〔℃〕）以下の場合、
室温センサＲ８の値が大きいためトランジスタＱ２のペ
ースにハイレベルの電圧が４丈うれ、トランジスタＱ２
１よ完全な導通状態にあり、点Ｂの電圧■。はほぼ０〔
■〕に近い。なお、この状態ては可変抵抗ＶＲが所期値
０〔Ω〕に設定され回路上何ら影響は与えていないもの
とする。

したがって、この状態では室温補正回路■から比較回路
■へはほとんど出力を加算することがなく、感熱発熱体
Ｉの表面温度は最高の設定温度（図で；よ５ＱＣ℃３）
で制御され、それ以上の温度には上昇することはない。

次に、室温がｔｏ（℃ｌ〜ｔ、　［：℃〕（図では１８
〔℃〕〜２５〔℃〕）間になった場合、室温センサＲ８
の抵抗値が下がり始め、トランジスタＱ２は完全導通状
態から能動状態に移行し、点Ｂ、Ｂ’の電圧が徐々に上
昇し、これが比較回路■の基準電圧に加算され、感熱発
熱体■の表面温度は室温の上昇に伴って下がることにな
る。

次に室温がｔ、Ｃ℃：１以上になった場合、トランジス
タＱはほぼ非導通状態に入り、点Ｂの電圧■。が大き（
電圧■。に近づこうとするが、ツェナーダイオードＺｌ
）の導通が始まり、比較回路■へは一定のツェナー電圧
が加算されろ。従って、感熱発熱体■の表面温度はある
一定値となり安定することになる。

ここで、可変抵抗ＶＲの働きであるが、所期値０〔Ω〕
に調整されている場合、可変抵抗ＶＲは何ら回路動作に
影響を与えていないが、外部から可変自由に抵抗値を選
べるため、結果的には先に述べた補正開始温度ｔ０の位
置を自由に選へることになる。つまり、可変抵抗ＶＲの
抵抗値を室温センサＲ８の抵抗値に加算することにより
、トランジスタＱ２の動作点を移動させろことがてきろ
。

このように構成した結果、室温の変化に伴って感熱発熱
体Ｉの表面温度の設定値を変化させろことができ、感熱
発熱体Ｉの表面温度と室温との温度差を所定の関係とな
るようにすることができ、快適な暖房を行うことができ
ろ。また、室温の上昇に伴い感熱発熱体Ｉの表面温度が
下がることで、感熱発熱体Ｉの消費電力が節約されろこ
とになる。

次に第２図（ロ）および第３図（ロ）において、室温が
補正開始温度ｔ０Ｃ℃〕（図では１８１：’ｌ）以下の
場合、室温センサＲ８の抵抗値が大きいためオペアンプ
ＯＰの反転入力端子側の電圧■、が非反転入力端子側の
電圧■２よりも高くなっている。

で表わされ、室温センサＲＳの抵抗値Ｒ８が大きいため
電圧■２が小さくなる。なお、この状態では可変抵抗Ｖ
）ｔが所期値Ｏ〔Ω〕に設定され回路上何ら影Ｕ（よ与
えていないものとする。しかして、この状態ではオペア
ンプＯＰの出力はローレベルに飽和しており、はぼゼロ
となっており、室温補正回路■から比較回路■へはほと
んど出力を加算することがなく、感熱発熱体■の表面・
温度は最高の設定温度（図で（よ５０［’ｅ））で制御
され、それ以上の温度には上昇することはない。

次に、室温がｔｏ（℃〕〜ｔ、　Ｃ℃）間になった場合
、室、呂センサｌしの抵抗値が下がり始め、電圧■２が
徐々に大きくなり、オペアンプＯＰは飽和状態から能動
状態に移行し、点Ｂの電圧■。はとなり、これが比較回
路■の基準電圧に加算され、感熱発熱体■の表面温度は
室温の上昇に伴って下がることになる。

なお、上記の状態は可変抵抗ＶＲの抵抗値がＯ〔Ω〕に
セットされている場合であるが、外部から可変抵抗ＶＲ
の抵抗値をある値ＲＶ　Ｒに選んｔ！時は電圧■。の電
圧■２（室温に応じて変化する電圧）に対する変化率が
（Ｒ，＋Ｒｄ）　／Ｒ，から（Ｒ，＋Ｒｄ＋Ｒｖ、＋１
　／Ｒ，に変わり、自由な勾配を得ることができる。

次に室温がｔ、Ｃ℃）以上になった場合、オペアンプＯ
Ｐの出力（よ更に大きくなるが、・ツェナーダイオード
ＺＤの導通が始まり、比較回路■へは一定のツェナー電
圧が加算されろ。従って、感熱発熱体■の表面温度はあ
る一定値となり安定することになる。

このような構成の結果、室温補正開始温度および室温変
化と表面温度の設定値の変化との割合である補正効果を
回路定数により任意に選定することができる。また、ツ
ニナーダイオードＺＤを用いろことで、感熱発熱体■の
表面温度が所定の：昌度より低下するのを制限すること
ができろ。

次に第４図は本発明の他の実施例を示したものであり、
第２図において可変抵抗ＶＲとして示した設定変更操作
部の取付位置を示している。

すなわち、第４図（イ）は感熱発熱体■より構成される
床暖房器具１０の外観図、（ロ）は感熱発熱体Ｉのコー
ナ一部に設けられたコントローラ１１を斜め上方から見
た図、（ハ）は温度コントローラ１１を裏側から見た図
であるが、温度コントローラ１１のハウジングの裏側に
外部操作用穴１１ａを設け、この外部操作用穴１１ａか
ら可変抵抗ＶＲと連設する外部操作子１３を調整できろ
ようになっている。なお、１２は電源コードである。し
かして、設定変更操作部をこのように配置することによ
り、通常は不用意に変更されろことがなく、必要な時は
容易に調整を行うことができろ。

（発明の効果） 叩上のように本発明にあっては、電源より給電されろ発
熱体と、前記電源および前記発熱体間に直列介挿したス
イッチング回路と、前記発熱体の表面温度を検出しその
検出温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、室温
を検出しその検出温度が所定値を越えた時に出力電圧の
変化を開始すると共にその動作点または動作変化率を可
変とした室温補正回路と、前記室温補正回路の出力電圧
を基準電圧に加算して得た電圧と前記温度検出回路の出
力電圧とを比較しその比較出力に応じて前記スイッチン
グ回路を動作させることにより前記発熱体の表面温度を
制御する比較回路と、前記室温？ＩｎＩｎ正回動作点ま
たは動作変化率の設定を外部から可変自在とした設定変
更操作部とを備えているので、快適な暖房を行うことが
でき、かつ電力の浪費を避けろことができろ効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる発熱体の温度制御装置の一実施
例を示す構成図、第２図（イ）、（ロ）（よ第１図にお
けろ室温補正回路の具体例を示す回路構成図、第３図（
イ）、（ロ）（よ第２図（イ）。 （ロ）の夫々の場合における動作特性図、第４図（イ）
、（口〕、（ハ）は本発明の他の実施例にかがる設定変
更操作部の取付位置を示す図、第５図は感熱発熱体の断
面構造図、第６図は従来の温度制御装置の構成図である
。 ■・　感熱発熱体、■　　温度検出回路、■・　比較回
路、■　　電源、■　　スイッチング回路、■　　室温
補正回路、Ｒ１，ｌ　　　室温センナ、ＶＲ可変抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源より給電される発熱体と、前記電源および前
   記発熱体間に直列介挿したスイッチング回路と、前記発
   熱体の表面温度を検出しその検出温度に応じた電圧を出
   力する温度検出回路と、室温を検出しその検出温度が所
   定値を越えた時に出力電圧の変化を開始すると共にその
   動作点または動作変化率を可変とした室温補正回路と、
   前記室温補正回路の出力電圧を基準電圧に加算して得た
   電圧と前記温度検出回路の出力電圧とを比較しその比較
   出力に応じて前記スイッチング回路を動作させることに
   より前記発熱体の表面温度を制御する比較回路と、前記
   室温補正回路の動作点または動作変化率の設定を外部か
   ら可変自在とした設定変更操作部とを備えてなる発熱体
   の温度制御装置。
2. （２）設定変更操作部を温度制御回路部のハウジングの
   底部に配置してなる特許請求の範囲第１項記載の発熱体
   の温度制御装置。
3. （３）室温補正回路の出力電圧の変化を開始する室温の
   所定値を可変自在としてなる特許請求の範囲第１項記載
   の発熱体の温度制御装置。
4. （４）室温補正回路の出力電圧と室温との変化勾配を可
   変自在としてなる特許請求の範囲第１項記載の発熱体の
   温度制御装置。