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JPS6040678B2 - sheet heating element - Google Patents
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JPS6040678B2 - sheet heating element - Google Patents

sheet heating element

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Publication number
JPS6040678B2
JPS6040678B2 JP11387678A JP11387678A JPS6040678B2 JP S6040678 B2 JPS6040678 B2 JP S6040678B2 JP 11387678 A JP11387678 A JP 11387678A JP 11387678 A JP11387678 A JP 11387678A JP S6040678 B2 JPS6040678 B2 JP S6040678B2
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JP
Japan
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heat
heater
heating element
sensitive
signal
Prior art date
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JP11387678A
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Japanese (ja)
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JPS5541631A (en
Inventor
仁 深川
勲 島田
正之 鳴尾
輝巳 遠藤
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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  • Surface Heating Bodies (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカーペットやルーフヒータ等に使用される面状
発熱体に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sheet heating element used in carpets, roof heaters, and the like.

第1図に示したものは従来の面状発熱体の断面であって
、フィルム状ヒータ1の上下両面に絶縁層4を重合し、
この上に更にアルミ箔のような金属箔で形成され一対の
感熱電極3a,3bによりナイロン樹脂のようなシート
状半導体プラスチックであって温度に対し負のインピー
ダンス特性を有する発熱素子2をサンドィッチした温度
検出部5を積層した構成を有しており、温度検出部5で
は両感熱電極3a,3b間に印加される信号の感熱素子
2のインピーダンス変化に伴なう変化分を検出している
What is shown in FIG. 1 is a cross section of a conventional sheet heating element, in which an insulating layer 4 is polymerized on both the upper and lower surfaces of a film heater 1.
On top of this, a heating element 2 made of sheet-like semiconductor plastic such as nylon resin and having negative impedance characteristics with respect to temperature is sandwiched between a pair of heat-sensitive electrodes 3a and 3b formed of metal foil such as aluminum foil. It has a structure in which detecting sections 5 are stacked, and the temperature detecting section 5 detects a change in a signal applied between both heat-sensitive electrodes 3a and 3b due to a change in impedance of the heat-sensitive element 2.

この場合印放される温度検出用信号はヒータに供給され
るところの商用電源と同じ商用周波数が用いられ、検出
や制御用回路の簡略化させている。ところがこの面状発
熱体の構成が複雑であるため制御回路等を含む全コスト
中の過半を面状発熱体の製造コストが占めている。これ
に対して第2図に示すような構成のものが提案されてい
る。これは絶縁層4上にヒータ1のパターンを配設し、
この上にシート状の感熱素子2そしてシート状の感熱電
極3、絶縁層4を順次横層したものであり、温度制御用
信号は感熱電極3とヒータ1間に印加する構成を有する
ものである。これにあっては発熱部と温度検出部とが一
体化されているため製造コストが安い上にヒータと感V
熱素子とが接しているめヒータの温度を正確に検出する
ことができることとなる。もっとも、この場合温度検出
用信号がヒータに印加される商用電源と同じ周波数を用
いると次の問題が生じる。すなわち感熱電極は感熱素子
を介して結合しているため、ヒータに加えられた商用電
源電圧により感熱電極はある交流的な電圧(50V程度
)を受けることとなる。一方、温度の検出は感熱電極と
ヒータ間に印加された信号の感熱素子のインピーダンス
変化に伴なう電圧変化のような変化分を検出して行なう
わけであるから、周波数が同じであると前記感電極がヒ
ータに加えられた商用電源電圧の影響を受けることとな
り、正確であるべき温度検出が不正確となってしまう上
に、感熱電極がヒータに加えらた商用電源電圧によって
受けた電位と同電位の部分におけるヒータが感熱電極と
短絡したとするならば、信号から変化分を検出できない
ことが生じたりする。従って、この面状発熱体では温度
検出用信号を商用周波数とは異なる周波数、例えば50
0HZやIKHzとして、商用電源の影響をさげる必要
がある。このため制御回路中に発振回路や絶縁用トラン
ス等も必要となるが、この分における制御回路のコスト
アップは面状発熱体のコストダウンによって十分に解消
できるので、この発熱部と温度検出部とが一体となった
面状発熱体がより安価に提供し得るものとなっている。
このような利点を有する面状発熱体はしかしまた次のよ
うな問題点を有している。つまり第2図に示すように、
ピン11がこの面状発熱体にささった場合、あるパター
ンをもってしか配置されないヒータ1を外れていると前
述のようにヒータ1に印加された商用電源電圧によって
交流的な50V程度の電位が加えられている感熱電極3
によってピン11が充電されてしまう。もちろん感熱電
極3とヒータ1とを貫通してピン11がささったならば
、感熱電極3とヒータ1間のインピーダンスが変化する
ためこれを検知してヒータ1への通電を遮断してしまえ
るわけであるが、このヒーターを外れてごさつた場合に
は漏電検出機能を制御回路に付加せぬ限り、ピン11に
よって感電するおそれがある。本発明はこの一体化構造
における上記感電対策を施こさずともよい面状発熱体を
提供することを目的としたものであって、第3図に遮断
を示すように、絶縁層4上にあるパターンをもって節設
されたヒータ1上にシート状の感熱素子2を配し、その
上の更にヒータ1と同一パターンを有する感熱電極3を
有し、ヒータ1と感熱電極3とを感熱素子2をはさんで
対向させたものである。
In this case, the temperature detection signal that is released uses the same commercial frequency as the commercial power supply that is supplied to the heater, simplifying the detection and control circuits. However, since the structure of this sheet heating element is complicated, the manufacturing cost of the sheet heating element accounts for the majority of the total cost including the control circuit and the like. In contrast, a configuration as shown in FIG. 2 has been proposed. This is done by arranging the pattern of the heater 1 on the insulating layer 4,
On top of this, a sheet-like heat-sensitive element 2, a sheet-like heat-sensitive electrode 3, and an insulating layer 4 are sequentially layered, and a temperature control signal is applied between the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1. . In this case, the heat generating part and the temperature detecting part are integrated, so the manufacturing cost is low, and the heater and sensor V
Since it is in contact with the thermal element, the temperature of the heater can be detected accurately. However, in this case, if the temperature detection signal uses the same frequency as the commercial power supply applied to the heater, the following problem will occur. That is, since the heat-sensitive electrodes are coupled via the heat-sensitive element, the heat-sensitive electrodes receive a certain alternating current voltage (approximately 50 V) due to the commercial power supply voltage applied to the heater. On the other hand, temperature is detected by detecting changes in the signal applied between the heat-sensitive electrode and the heater, such as voltage changes due to changes in the impedance of the heat-sensitive element. The sensitive electrode is affected by the commercial power supply voltage applied to the heater, making accurate temperature detection inaccurate. If the heater at the same potential is short-circuited with the heat-sensitive electrode, it may not be possible to detect a change in the signal. Therefore, in this planar heating element, the temperature detection signal is transmitted at a frequency different from the commercial frequency, for example, 50
It is necessary to reduce the influence of commercial power supply by using 0Hz or IKHz. For this reason, an oscillation circuit, an insulating transformer, etc. are also required in the control circuit, but the increased cost of the control circuit can be fully eliminated by reducing the cost of the sheet heating element. A planar heating element in which the two are integrated can be provided at a lower cost.
However, the planar heating element which has such advantages also has the following problems. In other words, as shown in Figure 2,
When the pin 11 is inserted into this planar heating element, if it is disconnected from the heater 1, which is arranged only in a certain pattern, an AC potential of about 50V is applied by the commercial power supply voltage applied to the heater 1 as described above. Heat sensitive electrode 3
This causes pin 11 to be charged. Of course, if the pin 11 were inserted through the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1, the impedance between the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1 would change, so this could be detected and the power to the heater 1 cut off. However, if this heater is removed and becomes dirty, there is a risk of electric shock due to the pin 11 unless a leakage detection function is added to the control circuit. The purpose of the present invention is to provide a planar heating element with this integrated structure that does not require the above-mentioned electric shock countermeasures, and as shown in FIG. A sheet-like heat-sensitive element 2 is arranged on a heater 1 which has a pattern and a heat-sensitive electrode 3 having the same pattern as the heater 1. They are placed opposite each other.

この結果、感熱電極3を通ったピン11は必らずヒータ
ーも通ることとなり、制御回路を作動させてヒーターへ
の通電を遮断し、感電を防止し得るものとなっているわ
けである。第4図以下はこの制御回路を示すものであっ
て、6は商用電源、7は電源回路、8は発振回路、9は
結合回路、10はスイッチング回路であり、この各部動
作を簡単に説明すると、電源回路7より供給される直流
電圧によって発振回路8を作動させ、商用周波数とは異
なる周波数の信号を発振させる。第7図はこの発振回路
8の一例を示すものであって、コルピツツ発振回路を示
してある。この発振された信号は結合回路9によって感
熱電極3とヒータ1間に供給される。第5図は結合回路
9の一例を示しており、トランスT,によって絶縁され
た状態で信号が入力されるとトランスT2の1次巻線及
び結合コンデンサC,を介して感熱電極3とヒータ1間
に印加される。トランスT2の2次側はコンデンサC3
によって並列共振回路が構成され信号の周波数成分に共
振する。感熱電極3とヒータ1間に印加された信号は感
熱素子2のインピーダンス変化に伴いその電圧が変化す
る。すなわちトランスLの2次側の共振インピーダンス
が1次側に変換された値のインピーダンスと感熱素子2
のインピーダンスとの比で定まる信号電圧が得られ、こ
れがトランスLの2次側に伝えられてスイッチング回路
10へと送られる。C2は結合コンデンサである。第8
図にスイッチング回路10の一例を示す、整流平絹した
信号電圧をコンパレータ13に入力すれば、コンパレー
タ13はヒータ1の温度に対する信号電圧の高さに応じ
て出力レベルを切換え、サィリスタQを介しリレー巻線
Ryを作動させて商用電源6とヒータ1両端間に夫々挿
入された制御接点12,12を開閉するわけである。第
6図は他の結合回路9を示したものであってトランスL
を介し発振回路8より信号が入力されると、この信号は
温度設定用可変抵VRと結合コンデンサC4を介し感熱
電極3とヒータ1闇に、可変抵抗VRの抵抗値と感熱素
子2のインピーダンスとの分圧比で決まる電圧比で印加
される。そして感熱素子2の温度によるインピーダンス
変化は信号電圧の変化としてトランスtを介し、スイッ
チング回路1川こ入力される。トランスT4は前記トラ
ンスT2と同様に、コンデンサC8によって並列共振回
路が構成され、信号の周波数では感熱素子2のインピー
ダンスに比して十分高いインピーダンスを示す。C5は
結合コンデンサである。この場合、スイッチング回路に
入力される信号電圧は温度変化に対し第5図に示したも
のとは逆になるため、スイッチング回路10のコンパレ
ータ13の対電圧作動も逆となる。しかしてヒータ1の
温度が設定値より高くなければ制御接点12をオフさせ
、温度が設定値より低くなれば制御接点12をオンさせ
て、ヒータ1温度を設定域内におさめて制御するわけで
ある。感熱電極3とヒータ1間の短絡も同様に検出させ
て制御接点12がオフとなる。このため短絡を起こさせ
たピンによる感電事故を防止できるわけである。上述の
ように本発明にあってはヒー外こ印加される商用電源に
よって交流的に充電される感熱電極は常に同一パターン
で配置されたヒータと対向しているものであるから、こ
の面状発熱体にささったピンはヒータと感熱電極の両者
を貫通するかあるいは全く通らないかのいずれかであっ
て、前者の場合にはこのピンによる短絡でヒータへの通
電を制御でき、後者にあっては何ら危険のないものであ
り、特別な感電対策を施こす必要がないという利点を有
するものである。
As a result, the pin 11 passing through the heat-sensitive electrode 3 necessarily passes through the heater as well, and the control circuit is activated to cut off power to the heater, thereby preventing electric shock. Figure 4 and below shows this control circuit, where 6 is a commercial power supply, 7 is a power supply circuit, 8 is an oscillation circuit, 9 is a coupling circuit, and 10 is a switching circuit.The operation of each part will be briefly explained. , the oscillation circuit 8 is activated by the DC voltage supplied from the power supply circuit 7, and oscillates a signal at a frequency different from the commercial frequency. FIG. 7 shows an example of this oscillation circuit 8, and shows a Colpitts oscillation circuit. This oscillated signal is supplied between the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1 by the coupling circuit 9. FIG. 5 shows an example of the coupling circuit 9. When a signal is input in a state insulated by the transformer T, the signal is connected to the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1 via the primary winding of the transformer T2 and the coupling capacitor C. applied in between. The secondary side of transformer T2 is capacitor C3
A parallel resonant circuit is constructed and resonates with the frequency component of the signal. The voltage of the signal applied between the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1 changes as the impedance of the heat-sensitive element 2 changes. In other words, the impedance of the value obtained by converting the resonance impedance of the secondary side of the transformer L to the primary side and the heat-sensitive element 2
A signal voltage determined by the ratio of the impedance of C2 is a coupling capacitor. 8th
The figure shows an example of the switching circuit 10. When a rectified signal voltage is input to the comparator 13, the comparator 13 switches the output level according to the height of the signal voltage with respect to the temperature of the heater 1, By operating the line Ry, control contacts 12, 12 inserted between the commercial power source 6 and both ends of the heater 1, respectively, are opened and closed. FIG. 6 shows another coupling circuit 9, in which the transformer L
When a signal is input from the oscillation circuit 8 via the temperature setting variable resistor VR and the coupling capacitor C4, this signal is transmitted to the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1 through the variable resistor VR and the impedance of the heat-sensitive element 2. It is applied at a voltage ratio determined by the voltage division ratio of . The change in impedance due to the temperature of the heat-sensitive element 2 is inputted to the switching circuit 1 via the transformer t as a change in signal voltage. Similar to the transformer T2, the transformer T4 forms a parallel resonant circuit with the capacitor C8, and exhibits a sufficiently higher impedance than the impedance of the heat-sensitive element 2 at the signal frequency. C5 is a coupling capacitor. In this case, since the signal voltage input to the switching circuit becomes opposite to that shown in FIG. 5 with respect to temperature changes, the voltage operation of the comparator 13 of the switching circuit 10 also becomes opposite. Therefore, if the temperature of the heater 1 is not higher than the set value, the control contact 12 is turned off, and if the temperature is lower than the set value, the control contact 12 is turned on, and the heater 1 temperature is controlled within the set range. . A short circuit between the heat-sensitive electrode 3 and the heater 1 is similarly detected, and the control contact 12 is turned off. This prevents electric shocks caused by short-circuited pins. As mentioned above, in the present invention, the heat-sensitive electrode, which is AC-charged by the commercial power applied externally, is always facing the heater arranged in the same pattern. The pin inserted into the body either passes through both the heater and the heat-sensitive electrode, or it does not pass through it at all; in the former case, the current to the heater can be controlled by shorting with this pin; in the latter case, has the advantage that there is no danger and there is no need to take special measures against electric shock.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の断面図、第2図は他の従釆例の断面図
、第3図は本発明一実施例の断面図、第4図は同上の制
御回路のブロック図、第5図及び第6図は夫々同上の制
御回路中の結合回路図、第7図は同上の発振回路図、第
8図は同上のスイッチング回路図であって、1はヒータ
、2は惑V熱素子、3は感熱電極を示す。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図
FIG. 1 is a sectional view of a conventional example, FIG. 2 is a sectional view of another subordinate example, FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram of the same control circuit, and FIG. 6 and 6 are respectively coupling circuit diagrams in the control circuit, FIG. 7 is an oscillation circuit diagram, and FIG. 8 is a switching circuit diagram. , 3 indicates a heat-sensitive electrode. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 温度によつてインピーダンスの変化する感熱素子を
はさんで対向するヒータと感熱電極間に、商用周波数と
は異なる周波数の温度検出用信号が印加される面状発熱
体において、ヒータと感熱電極とが同一パターンで対向
して成ることを特徴とする面状発熱体。
1 In a planar heating element, a temperature detection signal of a frequency different from the commercial frequency is applied between the heater and the heat-sensitive electrode, which face each other across a heat-sensitive element whose impedance changes depending on the temperature. A planar heating element characterized in that the heating elements are arranged in the same pattern and facing each other.
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