(57)【要約】【課題】コストが安く、収納スペースの小さい制御コントローラを有する面状採暖具の提供を目的とする。【解決手段】複数のヒータ２２、２３と各々一体に構成した温度センサ２４、２５の複数の温度信号を入力し、平均化した温度信号を出力する温度検出部３６とすることで、部品点数の削減ができコストが安くなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、採暖具本体に配設した複数のヒータと、前記複数のヒータと各々一体に構成した複数の温度センサと、前記交流電源を前記ヒータへ供給する電力制御部と、前記温度センサの信号を検出する温度検出部と、前記採暖具本体の温度を設定する温度設定部と、前記複数のヒータの中のどのヒータを通電するかを設定する通電面選択部と、前記温度検出部の信号と前記温度設定部の信号を比較処理して、前記通電面選択部で選んだ前記ヒータを通電制御すべく前記電力制御部へ制御信号を出力する温度制御部と、前記交流電源から前記各部へ直流電圧を供給する直流電源部とを備え、前記温度検出部は、前記複数の温度センサから入力される複数の温度信号を平均化して出力する構成とした面状採暖具。
【請求項２】
温度制御部は、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて、温度検出部及び／または温度設定部の信号に補正を加える補正部を備えてなる請求項１に記載の面状採暖具。
【請求項３】
温度制御部は、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて、温度検出部の信号レベルを切り換える温度信号切換部を駆動してなる請求項１に記載の面状採暖具。
【請求項４】
温度制御部は、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて、温度設定部の信号レベルを切り換える温度設定切換部を駆動してなる請求項１に記載の面状採暖具。
【請求項５】
温度信号切換部の故障の有無を温度検出部の信号レベルでチェックしてなる請求項３に記載の面状採暖具。
【請求項６】
温度設定切換部の故障の有無を温度設定部の信号レベルでチェックしてなる請求項４に記載の面状採暖具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気カーペット、電気毛布などのヒータと一体に構成した温度センサを使用する面状採暖具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の面状採暖具としては、例えば、図１３に示すものがあった。図１３において、採暖具本体に配設したヒータ１、２と一体になっている温度センサ３、４で温度を感じる。そして温度センサ３、４にそれぞれ接続した温度検出部５、６で温度信号に変換する。温度制御部７は温度検出部５、６の温度信号と温度設定部８の設定信号を比較して、電力制御部９、１０をオンオフ制御して採暖具本体の温度を制御する。また温度制御部７は通電面選択部１１の信号によって通電するヒータを認識する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、採暖具本体に配設したヒータ１、２と一体になっている温度センサ３、４それぞれに温度検出部５、６を接続して温度信号を出力している為、部品が多くなりコストも高くなっている。また、部品が多くなる分、プリントベースの実装面積も必要となり収納するケース寸法が大きくなってしまって、電気カーペット等のように床の上で使用するものは、つまずかないように小型化が要求されるが、この要求を満足させることができない。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、コストが安く、収納スペースの小さい制御コントローラを有する面状採暖具の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の面状採暖具は、複数のヒータと各々一体に構成した温度センサの複数の温度信号を、同一の温度検出部で検出したものである。この同一の温度検出部で検出することによって、部品点数を少なくするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、交流電源と、採暖具本体に配設した複数のヒータと、前記複数のヒータと各々一体に構成した複数の温度センサと、前記交流電源を前記ヒータへ供給する電力制御部と、前記温度センサの信号を検出する温度検出部と、前記採暖具本体の温度を設定する温度設定部と、前記複数のヒータの中のどのヒータを通電するかを設定する通電面選択部と、前記温度検出部の信号と前記温度設定部の信号を比較処理して、前記通電面選択部で選んだ前記ヒータを通電制御すべく前記電力制御部へ制御信号を出力する温度制御部と、前記交流電源から前記各部へ直流電圧を供給する直流電源部とを備え、前記温度検出部は、前記複数の温度センサから入力される複数の温度信号を平均化して出力する構成としたもので、一つの温度検出部で温度検出が可能となり、部品点数を少なくし、コスト安で収納スペースを小さくすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の温度制御部に、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて、温度検出部及び／または温度設定部の信号に補正を加える補正部を備えることにより、通電面選択部で選んだヒータの本数に関係なく、面状採暖具の温度を同じにすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１に記載の温度制御部で、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて、温度信号切換部を駆動して温度検出部の信号レベルを切り換えることにより、通電面選択部で選んだヒータの本数に関係なく、面状採暖具の温度を同じにすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１に記載の温度制御部で、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて、温度設定切換部を駆動して温度設定部の信号レベルを切り換えることにより、通電面選択部で選んだヒータの本数に関係なく、面状採暖具の温度を同じにすることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、温度信号切換部の故障の有無を温度検出部の信号レベルでチェックするもので、温度制御部で温度信号切換部を駆動して、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて切り換えた温度検出部の信号レベルをチェックすることにより、温度信号切換部の故障を検出することができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、温度設定切換部の故障の有無を温度設定部の信号レベルでチェックするもので、温度制御部で温度設定切換部を駆動して、通電面選択部で選んだヒータの本数に応じて切り換えた温度設定部の信号レベルをチェックすることにより、温度設定切換部の故障を検出することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における面状採暖具の構成図を示すものである。図１において、２１は交流電源、２２、２３はヒータで平面構造の中に組み込んで面状の電気カーペットなどの発熱源となる。２４、２５は温度センサでヒータ２２、２３と一体となっており、感温層２６、２７、電極線２８，２９とで構成しヒータ２２、２３の温度に従って感温層２６、２７のインピーダンスが変化する。３０、３１は電力制御部で駆動素子３２、３３、接点素子３４、３５からなりヒータ２２、２３へ交流電源２１を供給する。３６は温度検出部でトランジスタ３７、コンデンサ３８、抵抗３９、ダイオード４０で構成し、温度センサ２４と温度センサ２５の二つの信号を入力として、その二つの信号を平均化した信号（温度信号電圧ＶＴ）を出力する。ダイオード４０はトランジスタ３７のエミッタベース間の耐圧保護用である。４１は温度設定部でボリューム４２、抵抗４３で構成して、ボリューム４２と抵抗４３の分割電圧を温度設定電圧ＶＳとして出力する。４４は通電面選択部で一回押すとヒータ２２、２３が通電、もう一回押すとヒータ２２のみが通電、さらにもう一回押すとヒータ２３のみが通電するように切り換わって行く。４５は温度制御部で温度検出部３６、温度設定部４１、通電面選択部４４の各信号を処理して電力制御部３０、３１へ駆動信号を出力する。４６は直流電源部で各部に直流電圧を供給する。
【００１４】
以上のように構成された面状採暖具において、温度検出部３６は温度センサ２４と温度センサ２５の二つの温度信号電流を検出する。温度信号電流は電力制御部３０、３１の接点素子３４、３５がオンしている時で、交流電源２１が負サイクル時流れ、そのルートは交流電源２１のｂ、トランジスタ３７のベース、エミッタ、温度センサ２４および２５、接点素子３４および３５、交流電源２１のａへと流れて、トランジスタ３７がオンすると殆どの温度信号電流は直流電源部４６から抵抗３９を介して、トランジスタ３７のコレクタからエミッタへと流れる。そしてコンデンサ３８で平滑し温度検出部３６は温度信号電圧ＶＴを出力する。すなわち温度検出部３６は温度センサ２４と温度センサ２５の二つの温度信号を合わせ平均化して温度信号電圧ＶＴとして出力する。
【００１５】
なお、感温層２６、２７は、温度が高くなるほどインピーダンスが低くなり、流れる電流が大きくなるので、温度信号電圧ＶＴは温度センサ２４、２５の温度が高いほど低い値を示す。また、接点素子３４、３５がオフしているとトランジスタ３７がオフし、上記のルートでの電流は流れないので、温度信号電圧ＶＴは直流電源部４６から抵抗３９に印可される電圧に等しくなる。
【００１６】
温度制御部４５は、温度検出部３６の温度信号電圧ＶＴと温度設定部４１の温度設定電圧ＶＳを比較し、温度信号電圧ＶＴの方が高い時は採暖具本体温度が設定温度より低い状態にあるので、電力駆動部３０、３１の駆動素子３２、３３を駆動し接点素子３４、３５をオンし続ける。接点素子３４、３５がオンし続ければヒータ２２、２３の通電により、採暖具本体の温度が上昇して行く。採暖具本体の温度が上昇し設定温度より高くなると温度信号電圧ＶＴが温度設定電圧ＶＳより低くなり温度制御部４５は電力制御部３０、３１の駆動を停止する。このように温度検出部３６で複数の温度センサ２４、２５の信号を平均化して採暖具本体を温度コントロールできるので使用部品が少なくてよい。
【００１７】
（実施例２）
図２、図３、図４は、本発明の第２の実施例における面状採暖具の構成図および特性図を示すものである。本実施例では、温度制御部４５に補正部４７を備えている。温度検出部３６が出力する温度信号電圧ＶＴは、通電面選択部４４で選択するヒータ２２、２３の通電数によって特性が異なってくる。その特性を図３に示す。ヒータの通電数が一本のときは二本の時に比べて温度信号電流が少ないので全体的に高い電圧を示す。この特性の違いを補正部４７で補正する。例えばヒータ一本の特性をヒータ二本の特性に合わそうとすれば、入力される温度信号電圧ＶＴからΔｔ１だけ下げると一致する。この下げた値すなわち補正値と温度設定電圧ＶＳとを比較して制御する。
【００１８】
また、温度設定部４１の出力である温度設定電圧ＶＳを補正してもよい。図４のように温度設定電圧ＶＳをヒータ二本の時はＶＳ１、ヒータ一本の時はＶＳ１にΔＳ１を加算してＶＳ２で制御すれば制御温度が一致する。さらに温度信号電圧ＶＴと温度設定電圧ＶＳの両方に補正を加えても可能である。このように補正部４７で補正することにより、より温度性能の向上が図れる。
【００１９】
（実施例３）
図５、図６は、本発明の第３の実施例における面状採暖具の構成図および特性図を示すものである。本実施例では、温度検出部３６の温度信号電圧ＶＴの信号レベルを温度信号切換部４８で切り換える。温度信号切換部４８はトランジスタ４９と抵抗５０で構成し、トランジスタ４９は温度制御部４５によって駆動する。トランジスタ４９は、通電面選択部４４で選択するヒータ２２、２３の通電数が二本の時にはオン、ヒータ２２、２３の通電数が一本の時はオフである。従って、ヒータ２２、２３の通電数が二本の時にはトランジスタ３７を流れる温度信号電流は二本分となるので多く流れるが、抵抗３９と抵抗５０が並列接続となるので、その電圧降下は、温度信号電流一本分をＩｔ、抵抗３９と抵抗５０の合成抵抗をＲ０とすると、（Ｉｔ×２×Ｒ０）となる。次にヒータ２２、２３の通電数が一本の時にはトランジスタ３７を流れる温度信号電流は一本分となるので少なくなるが、抵抗３９だけとなるため、電圧降下は（Ｉｔ×抵抗３９）となる。
【００２０】
ここで抵抗３９と抵抗５０を同じ値に設定すると、電圧降下が同じとなる。ゆえに温度信号電圧ＶＴを図６のように一致させることが出来る。また、温度信号切換部４８で信号レベルを切り換えることにより、温度信号電圧ＶＴのヒータ温度に対する変化範囲を広くとることができ、回路バラツキによる温度変化を小さくすることができるので、より温度性能の向上を図ることができる。
【００２１】
（実施例４）
図７、図８は、本発明の第４の実施例における面状採暖具の構成図および特性図を示すものである。本実施例では、温度設定部４１の温度設定電圧ＶＳの信号レベルを温度設定切換部５１で切り換える。温度設定切換部５１はトランジスタ５２と抵抗５３で構成し、トランジスタ５２は温度制御部４５によって駆動する。トランジスタ５２は、通電面選択部４４で選択するヒータ２２、２３の通電数が二本の時にはオフ、ヒータ２２、２３の通電数が一本の時はオンである。従って、温度設定電圧ＶＳは、ヒータ２２、２３の通電数が二本の時には抵抗４３とボリューム４２の分割電圧ＶＳ３となり、ヒータ２２、２３の通電数が一本の時には抵抗４３と抵抗５３の並列合成抵抗とボリューム４２との分割電圧ＶＳ４となる。ゆえにヒータ２２、２３の通電数が一本の時はヒータ２２、２３の通電数が二本の時に比べて高い電圧となる。
【００２２】
この温度設定電圧ＶＳ３、ＶＳ４と温度信号電圧ＶＴの関係を図８に示す。図８において採暖具本体の最強の位置である温度調整点Ｐ１において、ヒータ２２、２３の通電数が二本の時は温度信号電圧ＶＴ１と温度設定電圧ＶＳ３を、ヒータ２２、２３の通電数が一本の時は温度信号電圧ＶＴ２と温度設定電圧ＶＳ４を一致させることによって、ヒータ２２、２３の通電数が二本の時でも一本の時でも同じ温度が得られることになる。
【００２３】
（実施例５）
図９、図１０は、本発明の第５の実施例における面状採暖具の特性図を示すものである。本実施例では、図５の温度信号切換部４８に故障がないかを温度制御部４５でチェックする。図５においてヒータ２２、２３の通電数が一本の時にトランジスタ４９のエミッタ−コレクタ間がショート故障すると、温度信号電圧ＶＴは図９の実線で示す特性ＶＴ３から破線で示す位置ＶＴ４に移行し、制御温度がＰ２からＰ３へと高くなってしまう。このため温度信号切換部４８を図１０のように、ある時期ｔ１時に、ある期間ｔ２間だけ一旦トランジスタ４９をオンする。トランジスタ４９がオンすると温度信号電圧ＶＴはＶＴａからＶＴｂへと変化する。この変化の有無を温度制御部４５で検出し、変化があれば正常、変化がなければ異常と判定し、異常の場合はヒータ２２、２３をオフラッチして採暖具本体の温度上昇を防止する。
【００２４】
なお、ヒータ２２、２３の通電数が一本の時にある時期ｔ１時に、ある期間ｔ２間だけ一旦トランジスタ４９をオンしてチェックしたが、ヒータ２２、２３の通電数が二本の時にある時期に、ある期間だけ一旦トランジスタ４９をオフしてチェックすることもできるものである。このように温度検出部３６の信号レベルである温度信号電圧ＶＴの変化を観ることで、温度信号切換部４８の故障検出をすることができ、より安全な面状採暖具を提供することができる。
【００２５】
（実施例６）
図１１、図１２は、本発明の第６の実施例における面状採暖具の特性図を示すものである。本実施例では、図７の温度設定切換部５１に故障がないかを温度制御部４５でチェックする。図７においてヒータ２２、２３の通電数が一本の時にトランジスタ５２がオフ故障すると、温度設定電圧ＶＳは図１１に示すＶＳ４がＶＳ３に移行し、制御温度がＰ４からＰ５へと高くなってしまう。このため温度設定切換部５１を図１２のように、ある時期ｔ３時に、ある期間ｔ４間だけ一旦トランジスタ５２をオフする。トランジスタ５２がオフすると温度設定電圧ＶＳはＶＳａからＶＳｂへと変化する。この変化の有無を温度制御部４５で検出し、変化があれば正常、変化がなければ異常と判定し、異常の場合はヒータ２２、２３をオフラッチして採暖具本体の温度上昇を防止する。
【００２６】
なお、ヒータ２２、２３の通電数が一本の時に、ある時期ｔ３時に、ある期間ｔ４間だけ一旦トランジスタ５２をオフしてチェックしたが、ヒータ２２、２３の通電数が二本の時にある時期に、ある期間だけ一旦トランジスタ５２をオンしてチェックすることもできるものである。このように温度設定部４１の信号レベルである温度設定電圧ＶＳの変化を観ることで、温度設定切換部５１の故障検出をすることができ、より安全な面状採暖具を提供することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数のヒータと各々一体に構成した温度センサの複数の温度信号を、同一の温度検出部で検出することができるので部品点数を少なくすることができ、コストが安く、収納スペースの小さい制御コントローラとすることができる。
【００２８】
また、温度検出部や温度設定部に補正を加える補正部を備えたり、温度信号切換部や温度設定切換部を備えることで、制御温度がより安定した面状採暖具を提供できる。さらに温度信号切換部や温度設定切換部の故障を検出することで、より安全な面状採暖具を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における面状採暖具の構成図
【図２】本発明の第２の実施例における面状採暖具の構成図
【図３】本発明の第２の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図４】本発明の第２の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図５】本発明の第３の実施例における面状採暖具の構成図
【図６】本発明の第３の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図７】本発明の第４の実施例における面状採暖具の構成図
【図８】本発明の第４の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図９】本発明の第５の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図１０】本発明の第５の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図１１】本発明の第６の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図１２】本発明の第６の実施例における面状採暖具のヒータ温度と温度信号電圧のグラフ
【図１３】従来の面状採暖具の構成図
【符号の説明】
２１　交流電源
２２、２３　ヒータ
２４、２５　温度センサ
３０、３１　電力制御部
３６　温度検出部
４１　温度設定部
４４　通電面選択部
４５　温度制御部
４６　直流電源部
４７　補正部
４８　温度信号切換部
５１　温度設定切換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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