(57)【要約】【課題】ノイズ発生原因とならない暖房器具を提供する。【解決手段】本発明の暖房器具５は、トリガ信号が入力されると導通するスイッチ素子１２を有しており、制御回路１１は、交流電源２１が出力する交流電圧がゼロボルトになるときに、トリガ信号を出力できるようになっている。スイッチ素子１２はゼロボルトのときにオン・オフするのでノイズ発生源とならない。また、トリガ信号の入力と休止を選択することで、ヒータ１３に流れる電流の大きさを制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリガ信号を生成する制御回路と、前記トリガ信号が入力されると導通するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に接続されたヒータとを有し、
前記スイッチ素子を交流電圧源に接続し、前記スイッチ素子の導通によって前記ヒータに電流が流れると、前記ヒータが発熱するように構成された暖房器具であって、
前記交流電圧源から供給される交流電圧が実質的にゼロＶとなるときをゼロボルト時刻とすると、前記制御回路は、前記ゼロボルト時刻において前記トリガ信号を前記スイッチ素子に入力し得るように構成され、
前記制御回路は、連続した前記ゼロボルト時刻の５回に１回は、前記トリガ信号の入力を休止するように構成された暖房器具。
【請求項２】
前記制御回路には記憶回路が接続され、前記制御回路は前記トリガ信号の入力と入力休止の組合せが複数パターン記憶され、前記制御回路は、記憶回路内のパターンに従って動作する請求項１記載の暖房器具。
【請求項３】
前記入力と入力の休止の比率が異なるパターンを二個以上組合せる請求項２記載の暖房器具。
【請求項４】
前記ヒータには温度センサが接続され、前記制御回路は、前記温度センサが検出する温度と、目標温度とに従って、前記記憶回路内のパターンを選択する請求項２又は請求項３のいずれか１項記載の暖房器具。
【請求項５】
前記制御回路には、外部入力装置が接続され、前記目標温度は前記外部入力装置によって変更可能に構成された請求項４記載の暖房器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発熱体への通電方式に関し、特に、ＰＴＣサーミスタ特性を有する発熱体への通電方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗発熱体のうちには、温度−抵抗値の関係が非線形性のものがあり、特に、室温では低抵抗で、高温で非常に高抵抗になるものがある。
【０００３】
それらのうち、ＰＴＣサーミスタ特性を有する発熱体は、発熱時（１００℃以上）で抵抗値が、室温の抵抗値の１０６倍に上る。このようなヒータを室温から昇温させる場合、室温時と発熱時に必要な電流量が大きく異なるため、従来では、通電する交流電圧の位相制御によって導通角を制限し、それによってヒータに流れる電流量を制限していた。
【０００４】
図３の符号１０１は交流電圧波形であり、符号１０２はこの交流電圧の導通角をθ（ｄｅｇ）に制限した波形である。このグラフの場合は、交流電圧波形１０１に比べ、通電量はθ／１８０になる。一般家庭で使用するヒータの場合、通電量は２０Ａ以下にする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら位相制御によると、遮断時から導通時に切り替わるときの電流の変化量が大きく、ノイズ発生原因となる。特に、ヒータと同じ配電盤にＩＨ調理器が接続されている場合ＩＨ調理器や、配電盤内の漏電ブレーカーから異音が発生するという問題がある。
【０００６】
それを防止するためには、大きなノイズフィルタを必要とするため、現実では対応が困難である。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的はノイズ発生原因とならないヒータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、トリガ信号を生成する制御回路と、前記トリガ信号が入力されると導通するスイッチ素子と、前記スイッチ素子に接続されたヒータとを有し、前記スイッチ素子を交流電圧源に接続し、前記スイッチ素子の導通によって前記ヒータに電流が流れると、前記ヒータが発熱するように構成された暖房器具であって、前記交流電圧源から供給される交流電圧が実質的にゼロＶとなるときをゼロボルト時刻とすると、前記制御回路は、前記ゼロボルト時刻において前記トリガ信号を前記スイッチ素子に入力し得るように構成され、前記制御回路は、連続した前記ゼロボルト時刻の５回に１回は、前記トリガ信号の入力を休止するように構成された暖房器具である。
請求項２記載の発明は、前記制御回路には記憶回路が接続され、前記制御回路は前記トリガ信号の入力と入力休止の組合せが複数パターン記憶され、前記制御回路は、記憶回路内のパターンに従って動作する請求項１記載の暖房器具である。
請求項３記載の発明は、前記入力と入力の休止の比率が異なるパターンを二個以上組合せる請求項２記載の暖房器具である。
請求項４記載の発明は、前記ヒータには温度センサが接続され、前記制御回路は、前記温度センサが検出する温度と、目標温度とに従って、前記記憶回路内のパターンを選択する請求項２又は請求項３のいずれか１項記載の暖房器具である。
請求項５記載の発明は、前記制御回路には、外部入力装置が接続され、前記目標温度は前記外部入力装置によって変更可能に構成された請求項４記載の暖房器具である。
【０００９】
本発明は上記のように構成されており、交流電圧がゼロボルトのときにだけスイッチ素子が導通するように構成されている。
【００１０】
そして、記憶回路の内容に従って、トリガ信号の入力と休止が選択され、所定期間内にスイッチ素子が導通する期間が増減されることで、ヒータに流れる電流の大小が制御されるようになっている。従って、位相制御を行わずに、ヒータを所定温度に維持することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１の符号５は本発明の暖房器具であり、トリガ信号を生成する制御回路１１と、そのトリガ信号が入力されるスイッチ素子１２と、該スイッチ素子１２に接続され、スイッチ素子１２が導通する交流電圧源２１から電流が供給されるヒータ１３とを有している。ここでは交流電圧源２１として商用電圧が用いられており、ＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖで、関東５０Ｈｚ、関西６０Ｈｚの周波数である。
【００１２】
スイッチ素子２１はトリガ信号によって導通し、スイッチ素子２１内を流れる電流がゼロになると遮断する素子であり、即ち自然消弧するトライアック等が用いられている。
【００１３】
交流電圧源２１とヒータ１３との間には、電流・電圧センサ１６ａが配置されており、ヒータ１３には温度センサ１６ｂが配置されている。
【００１４】
各センサ１６ａ、１６ｂは制御回路１１に接続されており、制御回路１１には、電流・電圧センサ１６ａが検出した交流電圧源２１が出力する交流電圧の大きさと、ヒータ１３に流れる電流の大きさが入力されており、また、温度センサ１６ｂが検出したヒータ１３の温度の値が入力されている。
【００１５】
この制御回路１１には、ダイアル等の外部入力装置１７が接続されており、外部入力装置１７の目盛が所定値に設定されると、設定された値に対応する温度が目標温度となり、制御回路１１は、ヒータ１３の温度が、その目標温度を維持するように動作する。
【００１６】
制御回路１１の動作を説明すると、ヒータ１３に電流が流れておらず、ヒータ１３が室温程度の温度にある状態から、暖房装置５のスイッチがオンにされると、制御回路１１が動作を開始し、先ず、目標温度とヒータ１３の実際の温度とを比較し、ヒータ１３の温度が目標温度よりも低いことを検出すると、制御回路１１は、スイッチ素子２１を位相制御によって導通させ、ヒータ１３に通電する。
【００１７】
交流電圧源２１が出力する交流電圧の極性が正電圧から負電圧に変化するとき、又は負電圧から正電圧に変化するときは、一時的にゼロＶになる。そのゼロボルトになるときをゼロボルト時刻とすると、位相制御を行う場合は、スイッチ素子２１には、ゼロボルト時刻に遅れた時刻でトリガ信号が短時間だけ入力される。そして、その遅れ時間を制御することで導通角が制御され、ヒータ１３に流れる電流が規定値を超えないようにされている。
【００１８】
そして、位相制御によってヒータ１３が通電され、ヒータ１３が昇温すると、それに伴い抵抗値が増加し、小さい電流値でも大きな発熱が得られるようになる。従って、ヒータ１３の昇温に伴い、ヒータ１３の抵抗値が増大するため、導通角を大きく（遅れ時間を小さく）し、ヒータ１３に流れる電流値を一定値に維持する。
【００１９】
そして、本発明の制御回路１１は、ヒータ１３が規定温度まで昇温すると、制御回路１１は位相制御を終了し、ヒータ１３を一定温度に維持する際には、ゼロボルト時刻においてだけ、スイッチ素子２１にトリガ信号が入力されるようになる。
【００２０】
ヒータ１３を一定温度に維持する制御を説明すると、制御回路１１には、記憶回路１５が接続されており、制御回路１１は、設定温度に基づいて記憶回路１５の記憶内容から適切なパターンを選択し、そのパターンに従って、トリガ信号を生成し、スイッチ素子２１に入力させる。
【００２１】
例えば、１６回のゼロボルト時刻（交流電圧の８サイクル）を１周期Ｔとし下記（１）式、
ＯＮ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−  ……（１）
と下記（２）式、
ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＦＦ−ＯＮ−  ……（１）
で表されるパターン、（ＯＮは印加、ＯＦＦは休止を表す）が選択されており、（１）式のパターンが１回に対し（２）式のパターンが２回繰り返されるものとすると、平均して３回のゼロボルト時刻につき１回だけトリガ信号が入力される。従って、ヒータ１３への印加電圧は、交流波形の全波が印加される場合の１／３になる。
【００２２】
図２の符号Ａ１、Ａ２は、上記（１）式に従った波形パターンと（２）式に従った波形パターンをそれぞれ示しており、同図の符号Ｂは、交流電圧源２１が出力する交流電圧の波形であり、全波の場合の波形パターンを示している。
【００２３】
上記例では、全波の１／３の電圧になったが、記憶された波形パターンのうち、特に、トリガ信号が入力される回数と入力が休止される回数の比が異なる波形パターンの１又は２以上の波形パターンを適切な比率で組み合わせると所望の電圧を得ることができる。
【００２４】
このように、制御回路１１は、記憶回路１５に記憶されたパターンに従い、スイッチ素子２１に入力するゼロボルト時刻と、トリガ信号の入力を休止するゼロボルト時刻とを区別し、パターンが支持するゼロボルト時刻にだけ、スイッチ素子２１にトリガ信号を入力させる。
【００２５】
ヒータ１３には、トリガ信号が入力されたゼロボルト時刻から、次のゼロボルト時刻までの間、交流電圧の半周期の電圧が印加され、トリガ信号の入力が休止されたゼロボルト時刻から次のゼロボルト時刻までの間は、印加される電圧はゼロＶになる。
【００２６】
このように、本発明の暖房器具では、スイッチ素子１２は、トリガ信号と同期して導通するため電流はゼロの状態から漸増し、最大電流を経過すると漸減する。従って、交流電圧源２１や、交流電圧源２１とヒータ１３とを結ぶ電気配線に流れる電流が不連続に変化することがないため、ノイズ発生原因とならない。
【００２７】
なお、上記例では、ヒータ１３には、二種類の波形パターン（（１）式と（２）式の波形パターン）の電圧が所定比率で繰り返し印加されているが、例えば、（１）式の波形パターンを所定回数繰り返した後、（２）式の波形パターンをその２倍印加しても、全波の場合の電圧の１／３の電圧を得ることができる。
【００２８】
要するに、本発明では、複数種類の波形パターンを選択した場合、それらの波形パターン比率に従った電圧値となる。
【００２９】
例えば、１周期中、ＯＮ回数がＮｏｎ、ＯＦＦ回数がＮＯＦＦの波形パターンと、ＯＮ回数がＭｏｎ、ＯＦＦ回数がＭＯＦＦの波形パターンとをＡ：Ｂの割合で繰り返す場合、平均すると、ヒータ１３には、全波の場合に対して（ＮＯＮ×Ａ＋ＭＯＮ×Ｂ）／（Ａ×（ＮＯＮ＋ＮＯＦＦ）＋Ｂ×（ＭＯＮ＋ＭＯＦＦ））倍の電圧が印加される。
【００３０】
そして、本発明で採用する波形パターンは、連続した５回のゼロボルト時刻のうち、少なくとも１回はトリガ信号を休止しており、ＯＮ又はＯＦＦが多数回連続しないようになっている。これにより、ノイズの発生ばかりでなく、照明器具のちらつきも押さえることができる。
【００３１】
【発明の効果】
ノイズ発生原因とならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の暖房装置のブロック図
【図２】本発明のスイッチ素子の動作を説明するためのタイミングチャート
【図３】従来技術の暖房装置の動作を説明するためのタイミングチャート
【符号の説明】
５……暖房器具
１１……制御回路
１２……スイッチ素子
１３……ヒータ
１５……記憶回路
１６ｂ……温度センサ
１７……外部入力装置
【図１】
2004247083.tif 000003
【図２】
2004247083.tif 000004
【図３】
2004247083.tif 000005