(57)【要約】【課題】  最適な初期通電時間を設定して快適な暖房効果を得ることを可能にする電気カーペット制御装置を提供すること。【解決手段】  ヒータ線を備えた電気カーペットに取り付けられ温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段からの検出信号に基づいて上記ヒータ線を制御する制御手段とを具備してなる電気カーペット制御装置において、制御手段は、温度検出手段からの検出信号に基づいて温度変化幅を算出する温度変化幅算出手段と、温度変化幅算出手段によって算出された温度変化幅に基づいて電気カーペットの表面温度を推定し該推定温度に基づいて上記ヒータ線の初期通電時間を決定する初期通電時間設定手段とを備えているもの。  【選択図】  図３
2005201503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーター線を備えた電気カーペットに取り付けられ温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段からの検出信号に基づいて上記ヒーター線を制御する制御手段と、
を具備してなる電気カーペット制御装置において、
上記制御手段は、
上記温度検出手段からの検出信号に基づいて温度変化幅を算出する温度変化幅算出手段と、
上記温度変化幅算出手段によって算出された温度変化幅に基づいて上記電気カーペットの表面温度を推定し該推定温度に基づいて上記ヒーター線の初期通電時間を決定する初期通電時間設定手段と、
を具備したことを特徴とする電気カーペット制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気カーペット制御装置において、
上記温度変化幅算出手段は、上記温度検出手段からの検出信号に基づいて所定時間毎の温度データを取得して該複数の温度データから単位時間当たりの温度変化幅を算出するものであることを特徴とする電気カーペット制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の電気カーペット制御装置において、
上記温度変化幅算出手段は上記温度検出信号からの検出信号を複数回取得して平均値を算出し該平均値を１回の温度データとするものであることを特徴とする電気カーペット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気カーペット制御装置に係り、特に、最適な初期通電時間を設定して制御することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気カーペット及びその制御装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１３９７４６号公報
【特許文献２】特開平０７−２１１４３６号公報
【０００４】
例えば、上記特許文献１に開示されている電気カーペット制御装置は、図６に示すような構成になっている。図６は電気カーペット制御装置の構成を示すブロック図である。まず、電気カーペットのヒータ線１０１があり、又、電源１０３、電源スイッチ１０５、可変抵抗器１０７、整流ダイオード１０９、コンパレータ１１１、センサー線１１３、リレー駆動部１１５、基準電圧１１７、検出部１１９、制御部１２１、置換部１２３、タイマ部１２５等が設けられている。
【０００５】
上記構成において、まず、電気カーペットの電源スイッチ１０５を「オン」にする。又、可変抵抗器１０７を操作して希望する温度を設定する。この可変抵抗器１０７の設定により希望温度に対応した抵抗値が設定される。又、センサー線１１３によって電圧値が測定されて該電圧値が検出部１１９によって検出される。検出部１１９によって検出された電圧値は置換部１２３によって初期通電時間に変換される。変換された初期通電時間はタイマー部１２５に入力され、タイマー部１２５は入力された初期通電時間に基づいて制御部１２１に通電開始信号を出力する。制御部１２１はそれに基づいてリレー駆動部１１５を制御してヒータ１０１の通電を「オン」にする。
【０００６】
又、上記初期通電時間が経過した時点で、タイマー部１２５から通電停止信号が制御部１２１に出力される。それによって、制御部１２１はリレー駆動部１１５の作動を停止してヒータ１０１への通電が「オフ」となる。
つまり、電源スイッチ１０５が「オン」された時点で、センサー線１１３を介して検出された電圧値より電気カーペットの表面温度を推測し、それによって、初期通電時間を設定するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、従来の構成の場合には、電源スイッチ１０５が「オン」された時に電気カーペットに設けたセンサー線１１３に発生する電圧値より、電気カーペットの表面温度、換言すれば、室温情報を推測し、それによって、初期通電時間（設定温度に至るまでの最短時間）を算出して制御するようにしている。
この制御方法の場合には、１回の検出のみにより現在の電気カーペットの表面温度を推測し、且つ、それを室温相当のカーペット温度として推測し、制御するようにしている。しかしながら、実際には、検出温度、電気カーペットの表面温度、周囲温度の間に大きな隔たりが存在することがある。そのような場合には、初期通電時間が不正確なものとなってしまい、適切な制御ができないことがあった。
例えば、電源スイッチ１０５が比較的短い時間でオン／オフされたような場合を想定してみる。具体的には、３０分間「オン」、１０分程度「オフ」、その後再び「オン」されたような場合である。この場合には、電気カーペットの表面温度はそれ程高くなってはいないものと考えられる。つまり、センサー線１１３によって検出される温度が比較的高いにもかかわらず、電気カーペットの表面温度は低く、よって、センサー線１１３によって測定される１回の検出温度によって初期通電時間を決定した場合には、十分な暖房効果が得られないことになってしまうものである。
【０００８】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、最適な初期通電時間を設定して快適な暖房効果を得ることを可能にする電気カーペット制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項1による電気カーペット制御装置は、ヒーター線を備えた電気カーペットに取り付けられ温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段からの検出信号に基づいて上記ヒーター線を制御する制御手段と、を具備してなる電気カーペット制御装置において、上記制御手段は、上記温度検出手段からの検出信号に基づいて温度変化幅を算出する温度変化幅算出手段と、上記温度変化幅算出手段によって算出された温度変化幅に基づいて上記電気カーペットの表面温度を推定し該推定温度に基づいて上記ヒーター線の初期通電時間を決定する初期通電時間設定手段と、を備えているものであることを特徴とするものである。
又、請求項２による電気カーペット制御装置は、請求項１記載の電気カーペット制御装置において、上記温度変化幅算出手段は、上記温度検出手段からの検出信号に基づいて所定時間毎の温度データを取得して該複数の温度データから端子時間当たりの温度変化幅を算出するものであることを特徴とするものである。
又、請求項３による電気カーペット制御装置は、請求項２記載の電気カーペット制御装置において、上記温度変化幅算出手段は上記温度検出信号からの検出信号を複数回取得して平均値を算出し該平均値を１回の温度データとするものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように本願発明による電気カーペット制御装置によると、ヒーター線を備えた電気カーペットに取り付けられ温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段からの検出信号に基づいて上記ヒーター線を制御する制御手段と、を具備してなる電気カーペット制御装置において、上記制御手段は、上記温度検出手段からの検出信号に基づいて温度変化幅を算出する温度変化幅算出手段と、上記温度変化幅算出手段によって算出された温度変化幅に基づいて上記電気カーペットの表面温度を推定し該推定温度に基づいて上記ヒータ線の初期通電時間を決定する初期通電時間設定手段と、を備えているので、電気カーペットの使用状態にかかわらず最適な初期通電時間を設定することが可能になり、それによって、快適な暖房効果を提供することができるようになった。又、無駄なエネルギー消費をなくす効果もある。
温度変化幅を算出する方法としては、例えば、温度検出手段からの検出信号に基づいて所定時間毎の温度データを取得して該複数の温度データから温度変化幅を算出する方法がある。
又、上記温度検出信号からの検出信号を複数回取得して平均値を算出して１回の温度データとするようにした場合には、精度を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態における電気カーペット１の構成を示す斜視図であり、この電気カーペット
１はカーペット本体３を備えている。このカーペット本体３は、面状発熱体５を備えていて、この面状発熱体５は一本のヒータ線７から構成されている。又、上記ヒータ線７にはセンサー線９が一体に設けられている。上記センサー線９を介してヒーター線７近傍の温度を検出するものである。
【００１２】
上記ヒーター線７とセンサー線９は、図５に示すような構成になっている。まず、芯線6があり、この芯線６の外周には上記ヒーター線７が螺旋状に巻回されている。上記ヒーター線７の外周側にはナイロン１２から構成された絶縁体８が設けられていて、この絶縁体８の外周に上記センサー線９が巻回されている。そして、このセンサー線９の外周に絶縁被覆１０が設けられているものである。このように、本実施の形態の場合には、いわゆる「一線式ヒータ」を構成しているものである。
【００１３】
又、コントローラ１１が設けられていて、コントローラ１１を操作することにより所望の温度を設定できるように構成されている。又、上記コントローラ１１には電源コード１３が取り付けられている。
【００１４】
上記コントローラ１１及びそれに関連する制御手段の回路構成を図２に示す。
まず、ＡＣ電源２１があり、このＡＣ電源２１には、既に説明した電源コード１３が差し込まれる。又、電源スイッチ２３、電源回路２５、センサ線断線検出信号作成回路２７、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２９、表示ユニット３１、リレー駆動回路３３、ダイオード３５、抵抗３７、３９、４１、４３、コンデンサ４５等が配置されている。又、上記センサー線９の一端は中央演算処理装置２９のＡ／Ｄ入力ポートに接続されており、それによって、温度情報，センサー異常（断線、ヒーター線とのショート）等も検出できる構成となっている。つまり、出力電圧以下の電圧が中央演算処理装置２９に入力された場合は、センサー線９の断線と判断され、又、出力電圧以上の電圧が中央演算処理装置２９に入力された場合、ヒーター線７とセンサー線９が短絡していると判別される。
【００１５】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、電気カーペットの基本的な制御から説明する。コントローラ１１を操作して所望の温度を設定する。後は、センサー線９を介して検出される温度情報に基づいてヒーター線７のオン・オフを制御することにより、上記設定温度を保持する制御が実行される。すなわち、センサー線９を介して検出される検出温度が上記設定温度に到達した場合には、ヒーター線７をオフとし、逆に、センサー線９を介して検出される温度が上記設定温度を下回った場合には、ヒーター線をオンにする。このようにして、ヒーター線７のオン・オフを制御しながら、設定温度を保持する制御が実行されるものである。
【００１６】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、初期通電時間をどのように決定するかについて説明する。
まず、電源スイッチ２３を「オン」にする。次いで、センサー線９より温度データ１が取得される(ステップＳ１)。この取得される温度データ１はバラツキや無効データを除去するために、数回のサンプリングを実施した後の平均値である。次いで、ステップＳ２に移行して、最初の温度データ１の取得から２０秒が経過しているか否かが判別される。２０秒が経過していると判別された場合には、ステップＳ３に移行して、センサー線９より２回目の温度データ２を取得する。この取得される温度データ２もバラツキや無効データを除去するために、数回のサンプリングを実施した後の平均値である。次に、ステップＳ４に移行して、２回目の温度データ２の取得から２０秒が経過しているか否かが判別される。２０秒が経過していると判別された場合には、ステップＳ５に移行する。
【００１７】
ステップＳ５においては、センサー線９より３回目の温度データ３を取得する。この取得される温度データ３もバラツキや無効データを除去するために、数回のサンプリングを実施した後の平均値である。
次に、ステップＳ６に移行して、取得した３つの温度データ１、温度データ２、温度データ３に基づいて所定の演算を行う。すなわち、取得した「温度データ１」、「温度データ２」、「温度データ３」より温度データの差分、換言すれば、単位時間あたりの温度変化幅を次の式(Ｉ)、(ＩＩ)、（ＩＩＩ）に基づいて計算する。
差分データ（ΔＴ１）＝温度データ１−温度データ２―――(Ｉ)
差分データ（ΔＴ２）＝温度データ２−温度データ３―――(ＩＩ)
差分データ（ΔＴ３）＝温度データ１−温度データ３―――(ＩＩＩ)
【００１８】
そして、求めた「差分データΔＴ１」、「差分データΔＴ２」、「差分データΔＴ３」と図４に示す放熱特性より、電気カーペット１の表面温度さらには通電経歴を推定し、それによって初期通電時間を算出・設定する（ステップＳ７）。次いで、ステップＳ８、ステップＳ９に移行する。ステップＳ８では初期通電処理が実行され、ステップＳ９では設定温度継続運転処理が実行される。
【００１９】
上記ステップＳ８の「初期通電処理」とは次のようなものである。通常時には、前述したように、設定温度を目標にしてヒーター線７のオン・オフを制御するものであるが、それだけでは不十分な場合がある。この点については、背景技術の説明で述べた通りである。そこで、この実施の形態の場合には、上記求めた初期通電時間の間においては、センサー線９を介して検出される検出温度が設定温度に到達しても、ヒーター線７をオンのままとして加熱を継続させるものである。勿論、センサー線を介して検出される検出温度が、上限値（１００℃）に至った場合には、ヒーター線７をオフにすることになる。このようにして、通常制御時とは異なり、センサー線９を介して検出される検出温度が設定温度に至っても、ヒーター線７をオフとはせずに加熱を継続させ、それによって、カーペットの表面温度をできるだけ早期に上昇させようとする処理が、初期通電処理である。
【００２０】
これに対して、上記ステップＳ９の「設定温度継続運転処理」とは、前述したように、センサー線９を介して検出される検出温度が上記設定温度に到達した場合には、ヒーター線７をオフとし、逆に、センサー線９を介して検出される温度が上記設定温度を下回った場合には、ヒーター線をオンにする。このようにして、ヒーター線７のオン・オフを制御しながら、設定温度を保持する制御が設定温度継続運転処理である。
本実施の形態の場合には、ステップＳ７で算出された初期通電時間の間は、上記初期通電処理が実行され、その後、設定温度継続運転処理に移行することになる。
【００２１】
尚、「差分データΔＴ１」、「差分データΔＴ２」、「差分データΔＴ３」との間に次の式(ＩＶ)の関係が成立する場合には電気カーペット１の温度が室温と同じであるとして制御される。
尚、差分データが「０」ということは、上記したように、電気カーペット１の温度、電気カーペット１の下の床や畳の温度が室温と同じであることを意味する。
差分データΔＴ１≒差分データΔＴ２≒差分データΔＴ３≒０―――(ＩＶ)
【００２２】
ここで、図４の特性図について説明する。図４は、横軸に時間をとり、縦軸に換算温度をとり、電気カーペット１の表面の放熱特性を線図ａで示し、電気カーペット１の表面の暖温特性を線図ｂで示し、ヒータ線７の温度変化を線図ｃで示している。
【００２３】
以下順次見ていくと、まず、電気カーペット１の表面の放熱特性は線図ａに示すように、ヒータ線７の通電を「オン」にした直後に最も大きく、その後、徐々に減少していく。つまり、ヒータ線７の通電を「オン」した直後は周囲の温度も高くなっていないために、殆どの熱量が放熱されてしまうことになるが、周囲の温度に近づくことにより放熱される熱量も減少していくものである。
【００２４】
又、電気カーペット１の表面の暖温特性は、線図ｂに示すように、ヒータ線７の通電を「オン」した直後に大きく上昇し、その後増加幅が徐々に小さくなっていく。ヒータ線７の温度変化も、線図ｃに示すように、ヒータ線７の通電を「オン」した直後に大きく上昇し、その後増加幅が徐々に小さくなっていくものである。
【００２５】
そして、図３のステップＳ７において、差分データに基づいて電気カーペット１の表面温度を得、さらには通電経歴を推定する場合、例えば、差分データ（ΔＴｘ）が大きい場合は（温度変化幅が大きい）、放熱量が大きく、つまり、近い過去に通電実績はあるが電気カーペット１の表面は未だ温まっていないことを意味し、その場合は、長めの初期通電時間が設定されることになる。
逆に、図３のステップＳ７において、差分データ（ΔＴｘ）が小さい場合は（温度変化幅が小さい）、放熱量が少なく、つまり、電気カーペット１は温まっていることを意味し｛この場合には、電気カーペット１の下（床、畳等）まで温まっているので、温度が下がり難い状況にある｝、その場合は、短めの初期通電時間が設定されることになる。
【００２６】
この点に関してさらに詳しく説明する。まず、前記式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）より差分データΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３を計算する。そして、経過時間と図４の線図ａ（カーペット表面温度＝放熱特性）より、温度変化が略一致する部分を推定し、現在の温度（０℃換算温度）を特定する。次に、この特定温度をカーペット表面の現在温度（線図ｂに当て込む）であると仮定し、目標温度（暖温設定温度）までの到達時間（初期通電時間）を図４の横軸（経過時間）より算出する。
【００２７】
又、取得温度とカーペット表面温度との関係の考え方は次のようなものである。まず、「温度変化幅が少ない」場合には、測定温度がカーペット表面温度であり、室温相当であるということになる。これに対して、「温度変化幅が大きい」場合には、近い過去に通電実績があるが、カーペット表面はさほど暖まっていないことを意味することになる。又、実際の制御では、通電を開始した時点より温度監視を継続的に行い、電安法に定められた最高温度に若干のマージンを取りセンサー線９の温度が初期通電の場合は１００℃、通常制御の場合は９０℃に到達した時点で通電を中止し、最高温度が１００℃または、９０℃以下になるように制御する。
【００２８】
又、出力電圧以下の電圧が中央演算処理装置２９に入力された場合は、センサー線９の断線と判断すると共に、出力電圧以上の電圧が中央演算処理装置２９に入力された場合、ヒーター線７とセンサー線９が短絡していると判断する。
【００２９】
以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、従来のように、単に、温度を１回だけ検出して初期通電時間を設定しているのではなく、複数回にわたって温度を検出して、それらの検出信号から温度変化幅を算出し、該温度変化幅に基づいて、電気カーペット１の表面温度さらには通電経歴を推定し、それによって、初期通電時間を設定するようにしているので、より現状に即した制御が可能になる。
又、通電時間が不必要に長くなることもないので、エネルギー消費量の低減を図ることができる。
又、本実施の形態の場合には、センサー線９の一端が中央演算処理装置２９のＡ／Ｄ入力ポートに接続されており、それによって、温度情報、センサー線９の断線、ヒーター線７とセンサー線９の短絡等も検出できるようになった。
【００３０】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記一実施の形態の場合には、温度データを３回取得して、差分データを得るようにしているが、２回、４回以上の場合も考えられる。
又、前記一実施の形態の場合には、温度データの取得の間隔を２０秒としているが、これについても任意に設定すればよい。  
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ヒータ線と温度検出手段を一体に設けたいわゆる「一線式電気カーペット」の初期通電時間を最適に制御することができるように工夫したものであり、各種の電気カーペットの制御に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、電気カーペットの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、電気カーペット制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、電気カーペットの放熱特性、暖温特性、ヒータ線の温度特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、一線式ヒータの構成を示す斜視図である。
【図６】従来例を示す図で、電気カーペット制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  電気カーペット
７  ヒーター線
９  センサー線
１１  コントローラ
２１  ＡＣ電源
２３  電源スイッチ
２５  電源回路
２７  センサ線断線検出信号作成回路
２９  中央演算処理装置（ＣＰＵ）
３１  表示ユニット
３３  リレー駆動回路
【図１】
2005201503.tif 000003
【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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