(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、ランダム発生部を備え、前記ランダム発生部の信号により駆動する前記複数のリレーの接点部を決定してなる電気床暖房装置。
【請求項２】
平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、電源スイッチと記憶部を備え、前記電源スイッチのオン時に最初に動作させたリレーの接点部を前記記憶部に記憶して、次回の電源スイッチのオン時には前記記憶部に記憶した以外のリレーの接点部を最初に動作してなる電気床暖房装置。
【請求項３】
リレー時間差駆動部を備え、複数のリレーのうち、一つのリレーの接点部が動作中に、他のリレーの接点部を動作してなる請求項１または請求項２に記載の電気床暖房装置。
【請求項４】
リレー動作状態検出部を備え、前記リレー動作状態検出部でリレーの接点部の開閉状態を監視してなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気床暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平面構造の中に組み込んだ消費電力の大きい発熱体を制御するのに適した電気床暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の電気床暖房装置としては、例えば、図１０に示すものがあった。図１０において、平面構造の中に組み込んだ発熱体１の温度を、熱的に結合した温度センサ部２で検出して、温度設定部３と温度センサ部２の信号を、温度制御部４で比較処理し、その結果、温度が低い場合には、リレー５のコイル部６に通電して接点部７を閉じ、発熱体１に交流電源を供給して温度を上げ、そして、温度が高くなるとリレー５のコイル部６への通電を停止して接点部７を開く。このようにリレー５の接点部７の開閉を繰り返すことによって所定温度に制御していた。
【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、発熱体１の消費電力を大きく設定しようとすると、リレー５の接点部７の容量も大きくする必要があり、特に接点部７の開閉寿命を満足させるためには、かなりの高接点容量のものが必要である。そして、接点容量が大きくなるとリレー形状が大きくなって、リレーを収納するケース寸法が厚く大きくなってしまい、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薄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という課題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ケースの厚さを満足するリレー形状を得るとともに、リレーの接点部の開閉寿命をも十分保有した電気床暖房装置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、本発明の電気床暖房装置は、平面構造の中に組み込んだ発熱体の通電制御を行うため、発熱体に複数のリレーの接点部を並列接続したものである。この発熱体に複数のリレーの接点部を並列接続することによって、リレーの接点部一個あたりの開閉回数を少なくするものである。また、前記複数のリレーの接点部の駆動を、ランダム発生部からの信号をもとにランダムに決定することにより、接点部の開閉寿命の平均化がはかれるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、ランダム発生部を備え、前記ランダム発生部の信号により駆動する前記複数のリレーの接点部を決定することにより、リレーの接点部一個あたりの開閉回数を少なくし、リレーの接点部の容量を小さくして、形状の小さいリレーとすることができる。また、動作させるリレーをランダムに決定することができ開閉寿命の平均化がはかれる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、電源スイッチと記憶部を備え、前記電源スイッチのオン時に最初に動作させたリレーを前記記憶部に記憶して、次回の電源スイッチのオン時には前記記憶部に記憶した以外のリレーを最初に動作することより、電源スイッチのオン時に最初に動作するリレーの固定化を防止することができ開閉寿命の平均化がはかれる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１または請求項２に記載の電気床暖房装置において、リレー時間差駆動部を備え、複数のリレーのうち、一つのリレーの接点部が動作中に、他のリレーの接点部を動作することにより、接点部の温度上昇を抑えることができ接点部の寿命を伸ばすことができる。
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気床暖房装置において、リレー動作状態検出部を備え、リレーの接点部の開閉状態を監視して各リレーの開閉寿命の進行度を検出し、その進行度によって駆動するリレーを決定することで、さらなる開閉寿命の平均化がはかれる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における電気床暖房装置の構成図を示すものである。図１において、１１は発熱体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。１２は温度センサ部で発熱体１１からの温度を検出するように熱結合している。１３は温度設定部で希望の温度を設定する。１４は温度制御部で、温度センサ部１２で検出した温度信号と温度設定部１３の設定信号を比較処理する。１５、１６はリレーで温度制御部１４からの出力で駆動するコイル部１７、１８、接点部１９、２０で構成し、接点部１９、２０を並列接続している。
【００１１】
以上のように構成された電気床暖房装置において、温度センサ部１２が検出する温度が温度設定部１３の設定温度より低いと温度制御部１４が判断した時は、リレー１５のコイル部１７またはリレー１６のコイル部１８を駆動して、対応する接点部１９または２０のどちらかを閉じて発熱体１１へ通電する。そして発熱体１１への通電で温度が上昇し、温度センサ部１２が検出する温度が温度設定部１３の設定温度より高くなったと温度制御部１４が判断すると、コイル部１７またはコイル部１８への通電を停止して、対応する接点部１９または２０が開いて発熱体１１への通電を停止する。以上のように接点部１９または２０の開閉の繰り返しによって温度設定部１３で設定した温度にコントロールしている。
【００１２】
従って、前記の接点部１９と接点部２０を並列接続して、使用する接点部を切り換えることで発熱体１１への通電を制御することにより、接点部１９および２０の一つあたりの開閉回数を減らすことができる。
【００１３】
（実施例２）
図２、図３は、本発明の実施例２における電気床暖房装置の構成図および動作図を示すものである。本実施例では、２１のリレー順次駆動部で温度制御部１４からの出力を受けリレー１５、１６を駆動する。リレー順次駆動部２１は、時間ｔ１において温度制御部１４からのリレーオン信号を受けるとリレー１５を駆動する。そして時間ｔ２でリレーオフ信号を受けるとリレー１５をオフさせる。そして再度時間ｔ３においてリレーオン信号を受けると今度はリレー１６を駆動し、次の時間ｔ４のリレーオフ信号でリレー１６をオフさせる。そして再び時間ｔ５でリレーオン信号を受けるとリレー１５を駆動する。このように使用するリレーを順次切り換えることで、リレー１５、１６の開閉回数を随時、平均化することができ、より安定した開閉寿命を得ることができる。図２のように接点部が二個の場合には接点部１９、２０を交互に動作することになる。
【００１４】
（実施例３）
図４は、本発明の実施例３における電気床暖房装置の構成図を示すものである。本実施例では、２２のランダム発生部の信号をもとに、リレー１５とリレー１６のどちらの接点部を駆動するかを温度制御部１４が決定して、対応するリレー１５またはリレー１６の接点部１９または２０を駆動する。このようにリレーをランダムに駆動することで、リレー１５、１６の開閉回数を平均化することができ、安定した開閉寿命を得ることができる。
【００１５】
また、ある条件下では駆動するリレーの接点部が固定化してしまうことを防止することが可能となる。例えば、交流電源を投入した際に大きな突入電流が発生するＰＴＣヒータを発熱体１１に使用する場合など、交流電源が投入した時最初に動作するリレーがリレー１５に固定してしまうと、いつもリレー１５の接点部１９へだけ大きな突入電流が流れて接点部１９だけ劣化が進むことになる。このような問題を解消できるので開閉寿命の平均化がはかれ長寿命が得られる。
【００１６】
（実施例４）
図５、図６は、本発明の実施例４における電気床暖房装置の構成図および動作図を示すものである。本実施例では、２３のリレー時間差駆動部が温度制御部１４から時間ｔ１においてリレーオン信号を受け取ると、リレー１５を動作して、リレー１５が動作中の時間ｔ２でリレー１６をも動作する。このリレー１６が動作することで発熱体１１に流れる電流が分流して接点部１９に流れる電流が少なくなり接点部１９の温度上昇が少なくなる。そしてリレー時間差駆動部２３が温度制御部１４から時間ｔ３においてリレーオフ信号を受け取ると、リレー１６をオフして、次にリレー１５をオフする。以上のように、リレー１５は接点部１９の開閉時には負荷を受けるが、動作中は負荷が少なくなり、また、リレー１６の接点部２０は開閉時においては負荷を受けず、動作中のみ負荷を受けることになる。従って、リレー１５の接点部１９は単独で動作するよりも温度上昇が抑えられ長寿命となる。さらにリレー時間差駆動部２３で複数のリレーの接点部について、どの接点部を他のリレーの動作中に動作させるかを切り換えることで、複数のリレーの開閉寿命を平均化することができる。
【００１７】
（実施例５）
図７は、本発明の実施例５における電気床暖房装置の構成図を示すものである。本実施例では、２４の電源スイッチがオンした時に最初に動作させたリレーの接点部を２５の記憶部に記憶しておき、次回電源スイッチ２４がオンした時には前回記憶部２５に記憶した以外のリレーの接点部を動作させることで、電源スイッチ２４がオンした時に最初にオンするリレーの接点部の固定化を防止することができる。従って、例えば、電源スイッチ２４を投入した際に大きな突入電流が流れるＰＴＣヒータを発熱体１１に使用した場合にも、大きな突入電流がそれぞれのリレーの接点部の負荷となるので開閉寿命の平均化がはかれ、ある一つのリレーだけが劣化するのを防止することができる。
【００１８】
（実施例６）
図８、図９は、本発明の実施例６における電気床暖房装置の構成図および動作図を示すものである。本実施例では、２６のダイオード、２７のトランジスタで２８のリレー動作状態検出部を構成して、接点部１９、２０の開閉状態を監視している。その動作は接点部１９または２０が開状態においては、リレー動作状態検出部２８のトランジスタ２７はオフであるのでａ点の電位は連続的にＨｉレベルとなる。逆に接点部１９または２０が閉状態においては、リレー動作状態検出部２８のトランジスタ２７は交流電源に同期してオンオフを繰り返すのでａ点の電位はＬｏレベルとＨｉレベルを繰り返す。そして接点部１９または２０は開閉回数を増すに従い溶着現象が発生してくる。この溶着現象はｔ１時間においてコイル部１７または１８への通電を停止しても接点部１９または２０は閉状態を持続してしまう状態で、リレーによって持続する時間はまちまちである。この溶着現象の発生している溶着時間ｔａ、すなわち、コイル部１７または１８への通電を停止した時（ｔ１）から、リレー動作状態検出部２８の出力ａ点のレベルが連続的にＨｉレベルになる時間（ｔ２）を計測して、この計測した溶着時間ｔａの短い接点部を優先的に使用することで開閉寿命のさらなる平均化がはかれ長寿命が得られる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜４に記載の発明によれば、一つあたりのリレー接点部の開閉回数を、必要とする製品あたりの開閉回数より少なく設定できる。例えばリレーを二個使用すると、リレー一つあたりは、製品が必要とする開閉回数の１／２に設定可能となる。また、複数のリレーの中で使用するリレーが固定化するのを防止でき、さらに、リレーの接点部の寿命劣化に応じてリレーを使うことができるので複数のリレーの寿命を平均化することができる。従って、リレーの接点部の電流容量が小さくても長寿命が得られ、リレー形状が小さくなり、リレーを収納するケースの薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における電気床暖房装置の構成図
【図２】  本発明の実施例２における電気床暖房装置の構成図
【図３】  本発明の実施例２における電気床暖房装置の動作図
【図４】  本発明の実施例３における電気床暖房装置の構成図
【図５】  本発明の実施例４における電気床暖房装置の構成図
【図６】  本発明の実施例４における電気床暖房装置の動作図
【図７】  本発明の実施例５における電気床暖房装置の構成図
【図８】  本発明の実施例６における電気床暖房装置の構成図
【図９】  本発明の実施例６における電気床暖房装置の動作図
【図１０】  従来の電気床暖房装置の構成図
【符号の説明】
１１  発熱体
１２  温度センサ部
１３  温度設定部
１４  温度制御部
１５、１６  リレー
１９、２０  接点部
２１  リレー順次駆動部
２２  ランダム発生部
２３  リレー時間差駆動部
２４  電源スイッチ
２５  記憶部
２８  リレー動作状態検出部
【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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