JPS6259805B2

JPS6259805B2 -

Info

Publication number: JPS6259805B2
Application number: JP13757278A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Mori; Kunio Kimata; Hirofumi Aoyanagi; Hiroshi Horii; Hidenobu Hasegawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-11-07
Filing date: 1978-11-07
Publication date: 1987-12-12
Also published as: JPS5563410A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電気毛布、電気敷布、電気フロアー
ヒータ等の電気採暖器具を初めとして、ガス、灯
油等を利用する暖房器具などに用いる温度制御装
置に関し、特に負荷への給電を制御する電力制御
素子として半導体制御素子（例えば市販のSCR
があり、以後SCRと称す）を用いる温度制御装
置に関するものであり、SCRの自己トリガー
等、電力制御素子の故障による不安全動作を未然
に防ぐフエイルセーフについて改良を加えたもの
である。

従来、負荷への電力を制御する電力制御素子と
してSCRを用いた場合、正常制御時は負荷電流
として半波電流が流れるが、SCRがシヨートす
ると全波電流が流れるので、SCRのシヨート故
障時に全波電流、半波電流の波形の違いを識別し
て電源遮断器、例えば電流ヒユーズ等を溶断して
回路を保護する方式が実用化され、それなりの効
果を発揮している。しかし、SCRがダイオード
的な故障を発生すると、いわゆる自己トリガ状態
の故障を発生すると、SCRの正常特作時とほぼ
同一の半波電流が負荷に流れるので、もはや、従
来の波形識別方法での故障検出はできない。従つ
てこの故障時は、SCRの制御信号が無くても導
通を続け、負荷の温度が異常に上昇し、ヤケド、
火災、感電など人体に危害を与える結果となる。

従来は上記の如くSCRがダイオード的な故障
を生じると、それによつてもたらされる異常状
態、例えば負荷の異常温度上昇（過熱）を検知し
て安全を図るようにしており、いわゆる間接的な
検出であるため、安全性の面で不安があつた。

本発明は、負荷への給電を直接または間接的に
制御するSCR等の電力制御素子の端子電圧と、
電力制御素子のオン・オフを制御するセンサ出力
とのロジツクにより、上記電力制御素子の自己ト
リガーの故障を直接的に検出して安全性の向上を
図るようにしたものである。本発明の方式は、特
にSCRの自己トリガーを検知するものとして有
効である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明の実施例としての電気毛布や電
気敷布の概要を示している。第１図において、１
は交流100ボルト電源に接続するための電源プラ
グ、２はコントローラボツクス、３は被加熱体
で、電気毛布では毛布、電気敷布では敷布であ
る。４は接続コード、５はコネクタ、６はヒー
タ、７は被加熱体３の温度を検出するために配置
された温度センサ、８は電源スイツチ、９は被加
熱体３の温度を設定する温度設定つまみ、１０は
被加熱体３の温度を第６図の如く２つの制御モー
ドに切替えるスイツチである。２つの制御モード
とは、１つは、被加熱体３の温度を常に一定温度
となるようコントロールする比制制御モードであ
り、他の１つは、被加熱体３の温度が所定の温度
幅でスイングするヒステリシスコントロールモー
ドである。１１は強目盛運転を開始するためのス
イツチであり、このスイツチの選択操作により第
７図の如く２つの制御モードが選択される。その
１つは、温度設定つまみ９の設定温度のいかんに
かかわらず所定の期間、強目盛の温度で被加熱体
３が加熱され、その後、温度設定つまみ９で設定
された温度に復帰して温度制御するハイホールド
モードである。他の１つは、前記のハイホールド
機能のない制御、すなわち温度設定つまみ９で設
定された温度で制御するノーマルモードである。
１２は電源パイロツトランプ、１３はヒータ６に
通電されているときに点灯するパイロツトランプ
である。

第２図は本発明の一実施例における電気回路の
全体を示している。第２図において、１は電源プ
ラグ、８は電源スイツチ、１４は温度ヒユーズで
ある。１５は電源のノイズフイルタ部で、チヨー
クコイル１６、コンデンサ１７、サージアブゾー
バ１８で構成される。１２は電源パイロツトラン
プ、６４はランプ１２の補護抵抗である。１９は
制御電源Ｖ_CCを得る回路であり、ダイオード２
０、抵抗２１，２２、コンデンサ２３，２４、ゼ
ナーダイオード２５から構成される。２６は温度
設定回路であり、温度設定つまみ９の設定により
抵抗値が変るボリユーム２７、制限抵抗２８で構
成される。２９は温度検出回路で、パルストリガ
素子としてのネオンランプ３０、コンデンサ３
１、抵抗３２、パルストランス３３、温度センサ
７で構成される。温度センサ７は第３図に示すよ
うな構成であり、芯線３９に巻線３６をコイル状
に巻き、その外周をプラスチツクサーミスタから
なる感温材３８で被覆し、その外周に巻線３７を
巻き、表皮４０でもつて被覆した紐状センサであ
る。巻線３６と３７の層間インピーダンスZ₇は、
温度により感温材３８の特性が変り、第５図のよ
うな特性となる。この温度検出回路２９において
は、温度調節ボリユーム２７で決定される設定抵
抗Ｒ_X（ボリユーム２７の値R₂₇と制限抵抗２８の
値R₂₈の和、Ｒ_X＝R₂₇＋R₂₈）と温度センサ７のイ
ンピーダンスZ₇とによつて電圧が分割され、巻線
３６と３７の層間電圧Ｖ_Z7がネオンランプ３０の
放電開始電圧Ｖ_BOより大となるとき、つまりＶ_BO
＜Ｖ_Z7のとき、ネオンランプ３０がトリガし、コ
ンデンサ３１と抵抗３２を介してパルストランス
３３から出力が出る。このときは被加熱体３の温
度が低いときである。Ｖ_BO＞Ｖ_Z7のときはネオン
ランプ３０がトリガしない。このときは被加熱体
３の温度が高いときである。４１はコントロール
の主体となる制御回路であり、集積回路（以下単
にICとする）で構成されている。このICは１〜
16で示すピンを備えている。抵抗４２はACライ
ン電圧を検知してIC４１の交流同期をとるもの
である。強目盛保持用スイツチの接点５６′，５
６″は、強目盛保持つまみ１１を引くことにより
閉じる構成であり、IC４１の３ピンに接続され
る。４３は後述するサイリスタ４７のトリガ用
Ｃ・Ｒ回路で、抵抗４４とコンデンサ４５から構
成される。トリガ用Ｃ・Ｒ回路４３においては、
温度検出回路２９の出力（被加熱体の温度が設定
値より低いときの出力）をIC４１の２ピンで受
け、そして14ピンからでる出力によつて抵抗４４
を介してコンデンサ４５を充電する。その後、
ACライン電圧が正サイクルに向いゼロ電圧をよ
ぎるゼロポイントで、13ピンを介して放電し、12
ピンよりサイリスタ４７のゼロクロスのトリガを
行う。４６はゲート抵抗、４７はヒータ６をドラ
イブするサイリスタである。ヒータ６は第４図に
示すような構成であり、芯線５１にヒータ線４８
をコイル状に巻き、その外周を熱溶融性樹脂５０
でもつて被覆し、その外周に安全線４９をコイル
状に巻き、表皮５２でもつて被覆した紐状ヒータ
である。このヒータ６が何らかのアクシデントで
異状高温になると、樹脂５０が溶けてヒータ線４
８と安全線４９が接触する。すると、第２図のＡ
点−ヒータ線４８−接触部−安全線４９−抵抗５
５−Ｂ点の回路に大きな電流が流れて抵抗５５が
発熱し、温度ヒユーズ１４を加熱して溶断し、電
源を止める保安動作を行う。正常なときには、抵
抗５５−安全線４９−温度センサ７−温度設定ボ
リユーム２７の回路に温度検知信号の微少電流が
流れているが、この電流では抵抗５５は発熱する
にいたらない。次に強目盛保持の解除機能に関す
る構成について説明すると、IC４１の10ピンは
強目盛保持機能の解除出力端子であり、ゲート抵
抗５３とサイリスタ５４がトリガされると、コイ
ル５６が通電され、これにより、強目盛保持用ス
イツチの接点５６′，５６″が開路する。次にサイ
リスタ４７の自己トリガ状態の保安動作に関連す
る構成について説明すると、５７は抵抗であり、
ヒータ６をドライブするサイリスタ４７の端子電
圧をチエツクするものである。温度検出回路２９
の出力が無く、したがつてIC４１の２ピンにも
入力が無いにもかかわらず、サイリスタ４７が半
波導通している状態は、サイリスタ４７が自己ト
リガしている状態であり、危険である。この状態
のとき、サイリスタ４７の端子電圧を抵抗５７を
介してIC４１の15ピンで受け、IC４１内で論理
演算して11ピンによりサイリスタ５８のトリガ出
力を出す。これによりサイリスタ５８は導通し、
抵抗５９が発熱し、温度ヒユーズ１４を加熱して
溶断し、電源を止める保安動作を行う。次にサイ
リスタ４７が完全なシヨート故障を起こしたとき
の保安機能について説明すると、このときヒータ
６には過大な電力が印加されて危険であるから、
ダイオード６１を介して抵抗６２には負の半サイ
クルの電圧が印加され、それによつて抵抗６２が
発熱し、温度ヒユーズ１４を加熱して溶断し、電
源を止める。

第８図はIC４１の制御ブロツクを示したもの
である。第８図においてIC４１内は２点鎖線で
囲んでいる。また、IC４１の外付部品のうち、
本発明の要旨と関係ない部品は省略している。第
８図において、Ａはリセツト部、Ｂはゼロパルス
発生部であり、IC制御のタイムベースとなるAC
ライン電圧のゼロクロス電圧を抵抗４２を介して
検知し、ゼロクロスパルスをつくる。Ｃは波形整
形部で、温度センサ７の出力をパルストランス３
３を介してパルスで受け、指定の波形に整形す
る。Ｄは２ビツト分周部で、波形整形部Ｃの温度
検知出力を入力とし、ACライン電圧の正に向う
ゼロクロス時、あるいは負に向うゼロクロス時
に、サイリスタ４７のトリガパルスをつくる。Ｅ
は充電アンプ部で、抵抗４４を介してコンデンサ
４５に充電する。Ｆは放電アンプ部で、コンデン
サ４５に蓄積した電荷を13ピンより取り込んで12
ピンより放電してサイリスタ４７をトリガする。
Ｇはヒステリシスコントロール切替部で、ヒステ
リシス制御を選択した時に閉じるスイツチ１０か
らの信号を４ピンより受ける。Ｈはヒステリシス
コントロールロジツク部であり、第６図に示す時
間Δｔ_Aだけ２ビツト分周部Ｄを停止させ、サイ
リスタ４７のトリガを止めて被加熱体３の温度ス
イングを付加する。ＩはＴ形フリツプフロツプを
ｎ段連結して構成した第１のカウンタであり、前
述のヒステリシスコントロールロジツク部Ｈで説
明したΔｔ_A時間だけ電源周波数を計数し、この
期間はサイリスタ４７を止める。そしてカウンタ
Ｉがタイムアツプすると、リセツト部Ａよりヒス
テリシスコントロールロジツク部Ｈをリセツトし
て、再びサイリスタ４７にトリガを与える。Ｋは
Ｔ形フリツプフロツプを２段連結して構成した第
２のカウンタであり、後述の強目盛保持の期間Δ
ｔ_Aを決定する。Ｊは強目盛保持切替部である。
強目盛保持つまみ１１を操作すると、接点５
６′，５６″が閉じる。接点５６′の閉路により温
度設定用のボリユーム２７が短絡されるから、ボ
リユーム２７の設定を問わず最高温度の設定状態
となる。また接点５６の閉路を３ピンより受け
て、強目盛保持切替部Ｊはヒステリシス制御用の
カウンタＩと強目盛保持用のカウンタＫとを直結
状態にし、そのカウンタＩとＫとでもつて第７図
の強保持時間Δｔ_Hの計数を行う。また強目盛保
持切替部Ｊは、ヒステリシス制御の運転中であつ
ても、強目盛保持にセツトすると、第７図の如く
強目盛運転中はヒステリシスコントロール切替部
Ｇの機能が失なわれ、比例制御になるようにす
る。Ｌは強目盛保持用の記憶器である。この記憶
器Ｌは第１のカウンタＩを強目盛保持の下位カウ
ンタとしても共用するためのものであり、強目盛
セツト時は第１カウンタＩがタイムアツプした信
号を記憶器Ｌで記憶し、強目盛保持用の第２カウ
ンタＫに入力が入るよう構成される。Ｍは強目盛
保持の解除用出力アンプであり、このアンプ出力
でサイリスタ５４がトリガされ、コイル５６によ
つて強日盛保持用の接点５６′と５６″が開路す
る。また、サイリスタ４７のダイオード故障の検
出すなわち自己トリガの検出は、サイリスタ４７
の端子電圧を検出する端子電圧検出部Ｎと波形整
形部Ｃとのロジツクで行う。例えば、波形整形部
Ｃの出力が無いのに、電圧検出部Ｎの入力電圧が
無いときは、異常（自己トリガ状態）であるの
で、電源の正サイクルの適当な位相でスイツチす
るタイミング検知器Ｏと同期して、このタイミン
グで出力が出て、自己トリガアンプＰで増幅され
る。この出力でサイリスタ５８がトリガされ、抵
抗５９の発熱で温度ヒユーズ１４が溶断される。

第９図は本電気回路のロジツクダイアグラムを
示す。第８図の各ブロツクＡ〜Ｑは、第９図にお
いて破線で囲つている。第９図において、G₁〜
G₂₈はIILプロセスで作られるゲートであり、入力
はトランジスタのベースと等価であり、出力はオ
ープンコレクタ形のマルチトランジスタ形であ
る。RS₁〜RS₅はリセツト・セツト形のフリツプ
フロツプであり、これもIILプロセスで作られ
る。ＴはＴ形のフリツプフロツプであり、入力は
、出力はＱ，として示している。また、実線
の四角いブロツクで示すａ〜Ｑは、通常のバイポ
ーラ構成で作られるアナログ回路である。第９図
によりロジツクの説明をする前に、前記ａ〜Ｑま
でのバイポーラ部について説明する。

まず、リセツト部Ａの制御電源Ｖ_CCによるリセ
ツト電圧の検知回路ａについて説明する。第１０
図と第１１図はその回路例を示し、第１２図はそ
の動作の波形を示す。第１０図、第１１図におい
て、１ピンの制御電源Ｖ_CCをOVから上昇させて
行くと、トランジスタa₅はある閾値Ｖ_RSまではオ
フで、このＶ_RSを越えるとオン領域に入る。この
閾値Ｖ_RSは、トランジスタa₂〜a₄のベース・エミ
ツタ電圧Ｖ_BEとすると、Ｖ_RS＝３×Ｖ_BEの電圧と
なる。第１０図の回路においてトランジスタa₄，
a₅はカレントミラー回路を構成しており、Ｖ_CC≧
Ｖ_RSとなる点から抵抗a₁に電流I₁が流れ始め、こ
の電流I₁とほぼ同じ電流がトランジスタa₅のコレ
クタ・エミツタ間に引き込まれる。第１１図の回
路は、第１０図の回路のカレントミラーをカレン
トアンプとして作動させるため、トランジスタa₄
を抵抗a₆に変えたものである。

第１２図にこの動作を示す。電源スイツチ８を
投入すると、電源部１９のコンデンサ２３，２４
により制御電源Ｖ_CCは第１２図Ａのｖ_CCの如く時
間と共に上昇する。前記Ｖ_RSをリセツト電圧とす
ると、時間ｔ_R2までは、第１２図Ｂ波形の如くト
ランジスタa₅はオフであり、この時間ｔ_R2を過ぎ
るとｖ_CC＞Ｖ_RSとなるため、トランジスタa₅は時
間Δｔで完全にオンとなる。いまロジツク部の動
作電圧をＶ_Lとすると、ロジツク部は時間ｔ_R1で
正常動作に入るが、この期間はトランジスタa₅に
よりリセツトされており、かつ時間ｔ_R2になると
トランジスタa₅がオンして、ロジツク部のリセツ
トが解除される。また、カウントミラーからカレ
ントアンプにすると、第１２図Ｂの波形に示すご
とく、トランジスタa₅のスイツチング時間Δｔは
短縮されて、良好な動作を示す。

第１３図はリセツト電圧検知回路ａの別の回路
例であり、トランジスタa₇，a₈によつて構成する
差動アンプにより、リセツトの閾電圧Ｖ_RSはトラ
ンジスタa₂，a₃，a₄で得ており、この電圧Ｖ_RS
と、抵抗a₁₃，a₁₄の分割電圧により定まるｖ_CCを
検知し、トランジスタa₅の動作を決定する。

要するにリセツト電圧検知回路ａは、パワー
（電源）のオンから制御電源Ｖ_CCの電圧上昇ｖ_CC
を検知し、制御電源Ｖ_CCが設定された閾値Ｖ_RSよ
り低い状態では、トランジスタa₅をオフさせて、
ロジツク部のリセツトを行う。

次にゼロパルス発生部Ｂのゼロ電圧検知回路ｂ
について説明する。第１４図はその回路例を示
し、第１５図はその動作の波形を示す。第１４図
の回路は、16ピンと５ピン間に電源電圧Ｖ_ACが印
加されたとき、電源電圧Ｖ_ACがゼロ電圧をクロス
する近傍で、第１５図の波形「b14のＶ_CEと
「b19のＶ_CE」を得ようとするものである。第１
５図の電源電圧Ｖ_ACがゼロ電圧である時間t₀を基
準として、第１４図の回路の動作を説明する。16
ピンに加わる電源電圧Ｖ_ACが正に向かい始める
と、トランジスタb₁₁のコレクタエミツタ間に第
１５図の「b₁₁のＩ_CE」に示す電流が流れ始め
る。このときの電源電圧Ｖ_ACはトランジスタb₁₁
のベース電圧、すなわ抵抗b₇でバイアスされるト
ランジスタb₈のベースエミツタ電圧Ｖ_BESをバイ
アス電圧として、トランジスタb₁₁のベース・エ
ミツタ電圧Ｖ_BEを加えた、2V_BE≒Ｖ_BE＋Ｖ_BESを
越えた時である。この時間Δｔ_Pは下式で示され
る。

Δｔ_P＝１／２π・sin^-1２Ｖ_ＢＥ／Ｖ_ＡＣ但しは電源周波数である。

このトランジスタb₁₁のＩ_CEにより、トランジ
スタb₁₂を介して、トランジスタb₁₃とb₁₄で構成さ
れるカレントミラーがオンし、第１５図の「b₁₄
のＶ_CE」なる動作となる。その後、電源電圧Ｖ_AC
がピーク値を越えて負に向い始めて、時間t₁の直
前まで、すなわちＶ_AC≧2V_BEまでトランジスタ
b₁₄はオンを継続する。その後Ｖ_AC＜2V_BEとなる
と、トランジスタb₁₄はオフするので、第１５図
の「b₁₄のＶ_CB」波形の如くになる。なおトラン
ジスタb₁₀はトランジスタb₁₁と対でカレントミラ
ーを構成している。参考までに、カレントミラー
とは、抵抗b₁に流れるベース電流Ｉ_Bと、抵抗b₃
に流れれるコレクタ電流Ｉ_CとがほぼＩ_B≒Ｉ_Cと
なるものである。b₂₀は波形整形用の回路で、ト
ランジスタb₁₄のスイツチング速度を高めるため
に挿入したものであり、後述する第１６図、第１
７図に示すような構成となつており、この回路の
入力電圧位相と出力電圧位相とは同相となる構成
にしている。次に第１５図の電源電圧Ｖ_ACが時間
t₁を基準としてゼロ電圧から負に向かい始める
と、トランジスタb₁₅のベース電圧は、トランジ
スタb₁₈のベース電圧、すなわち前述のバイアス
電圧Ｖ_BESに保持されている。トランジスタb₁₅の
ベース・エミツタ電圧をＶ_BEとすると、Ｖ_BE＞Ｖ
_BES、Ｖ_BES−Ｖ_BE＝−ΔＶ_BEのときには次のよう
に動作する。すなわちトランジスタb₁₅は前記｜
Ｖ_AC｜＞｜ΔＶ_BE｜となるときオンする。このと
きのトランジスタb₁₅のベース電流は、制御電源
Ｖ_CCより抵抗b₇を通り、トランジスタb₁₅のベー
スからエミツタを通り、抵抗b₁を介して、電源Ｖ
_ACに流出する。この時間が、時間t₁を基準として
Δｔ_N遅れたときである。従つてトランジスタb₁₅
のコレクタには第１５図の「b₁₅のＩ_CE」なる電
流が流れ、カウントミラーを構成するトランジス
タb₁₆，b₁₇とb₁₈，b₁₉がそれぞ作動し、第１５図
の「b₁のＶ_CE」電圧となる波形が得られる。この
状態は、時間t₂の直前まで継続される。また、Ｖ
_BE＝Ｖ_BES、Ｖ_BES−Ｖ_BE＝０のときには次のよう
に動作する。トランジスタb₁₅とb₁₈のＶ_BEが同じ
であるから、Ｖ_AC＝OV時点でトランジスタb₁₅が
動作するので、第１５図の時間Δｔ_NはΔｔ_N＝Ｏ
となる。すなわちt₁および、t₂時間で第１５図の
「b₁₅のＩ_CE」、「b₁₉のＶ_CE」となる動作を行う。
そして、Ｖ_BE＜Ｖ_BES、Ｖ_BES−Ｖ_BE＝＋ΔＶ_BEの
ときには、Ｖ_BE＞Ｖ_BES、Ｖ_BES−Ｖ_BE＝−ΔＶ_BE
のときとは逆に、第１５図の時間Δｔ_Nがt₁時間
より左、すなわち前にくい込むことになる。しか
し第１５図のΔｔ_P時間まで進むことはない。

要するにトランジスタb₁₄，b₁₉は第１５図のよ
うにスイツチングする。そして、その出力波形は
さらに第１６図、第１７図に示す波形整形部
b₂₀，b₂₁により整形される。

第１６図に示す回路では、トランジスタb₁₄を
マルチコレクタとし、ゲートG₃₀を含むRSフリツ
プフロツプ（ゲートG₃₁とG₃₂で構成）で波形整形
することで、ゲートG₃₁の出力はシヤープな波形
となる。

第１７図に示す回路は、波形整形部b₂₀とし
て、IIL構成のアンプを用いる例であり、インジ
エククタ抵抗b₂₁、トランジスタb₂₂とb₂₃で構成さ
れるゲートと、この電流を増幅するトランジスタ
b₂₄とb₂₅で構成されるアンプとからなる。

次に波形整形部Ｃのパルス検知回路ｃについて
説明する。第１８図はその回路例を示し、第１９
図はその動作の波形を示す。第１８図において、
被熱体３の温度が低いと、検知線７の巻線３６と
３７の層間のインピーダンスZ₇が高い。従つて第
１９図の電源電圧Ｖ_ACが規定の電圧まで上昇する
と、検知線７の層間電圧Ｖ_Z7がネオンランプ３０
の放電開始電圧Ｖ_BOより高くなると、ネオンラン
プ３０がトリガする。よつて、パルストランス３
３の２次巻線３５には、第１９図のtp波形のパル
スが得られる。トランス３３において、電源電圧
Ｖ_ACが負の半サイクルにあるときのネオンランプ
３０のトリガパルスが１次巻線から２次巻線に伝
達されるときに正負反転して、２次巻線には、ｔ
_P1波形の如く正電圧のパルスが得られるよう巻線
の極性を設定している。従つて電源電圧Ｖ_ACが負
サイクルにあるときに温度検知する構成になつて
おり、正サイクルに発生するｔ_P2波形は負電圧と
なるので、それ以後の動作には関係がなく、無効
となる。パルス電圧ｔ_P1が第１８図の２ピン、５
ピン間に加わるので、エミツタフオロアのトラン
ジスタC₃がオンし、これによりトランジスタ
C₄，C₅から成るカレントミラーが動作する。つ
まり第１９図の如く時間Δｔ_Pだけトランジスタ
C₅がオンすることになる。パルスｔ_P2は負の電圧
であり、このパルスｔ_P2はトランジスタC₆、抵抗
C₁を通つて流れ、トランジスタC₃は逆バイアス
されるので、トランジスタC₅はオンしない。な
お第１９図の時間t₃〜t₄までは、ネオンランプ３
０がトリガしない状態を示しており、トランジス
タC₅はオンしない。

要するに第１８図のパルス検知回路ｃは、電源
電圧Ｖ_ACの負サイクルで発生するパルスｔ_P1を有
効な温度検出信号として受けるものである。

サイリスタ４７のトリガ用のアンプＥ，Ｆにつ
いて説明する。第２０図はその回路例を示す。第
２０図において、ゲートG₁₀の出力が「０」に落
ち込むと、抵抗E₁，E₂がバイアスされてオン
し、抵抗４４を介してコンデンサ４５に充電され
る。そして、電源電圧Ｖ_ACがゼロ電圧をクロスす
る時に、ゲートG₁₁が一瞬「０」に落ち込むこと
で、アンプＦは、抵抗F₁，F₂を通じてトランジ
スタF₅，F₆がバイアスされてオンする。この動
作により、コンデンサ４５に蓄積された電荷がパ
ルス状で一瞬放電され、12ピンを通じてサイリス
タ４７がトリガされる。後述するが、ゲートG₁₀
よりコンデンサ４５に充電されているときはゲー
トG₁₁は「１」であり、放電信号は入らない構成
となつている。

次にヒステリシスコントロール切替部Ｇと、強
目盛保持切替部Ｊとの切替検知回路ｇ，ｊとにつ
いて説明する。第２１図はヒステリシスコントロ
ール切替部Ｇの回路例を示し、第２２図は強目盛
保持切替部Ｊの回路例を示す。第２１図におい
て、抵抗g₁，g₂，g₃とトランジスタg₄，g₅とでカ
レントミラーを構成している。ヒステリシスコン
トロール切替スイツチ１０を閉路すると、トラン
ジスタg₅がオフし、ヒステリシス制御モードに設
定される。第２２図に示す強目盛保持切替部Ｊの
回路構成は、第２１図のヒステリシスコントロー
ル切替部Ｇと全く同じである。強目盛保持用スイ
ツチの接点５６″を閉路すると、トランジスタ２
５がオフされる。

次に自己トリガ出力アンプＰと、強目盛保持の
解除出力のアンプＭとについて説明する。第２３
図は自己トリガ出力アンプＰの回路例を示す。第
２３図において、ゲート２５の出力が「０」に落
ち込むと、トランジスタp₅，p₆がオンして、11ピ
ンを通じてサイリスタ５８がトリガされる。な
お、強目盛保持の解除出力のアンプＭの回路構成
は第２３図と同じであるので、説明を省略する。

次にサイリスタ４７の自己トリガ検出部の電圧
検出回路Ｎと、検出タイミング回路Ｏとについて
説明する。第２４図は両回路例を示し、第２５図
はその動作の波形を示す。第２４図において、電
圧検出回路Ｎはサイリスタ４７がオンしている
か、オフしているかをチエツクするもので、抵抗
n₁，n₂とトランジスタn₃，n₄，n₅，n₆，n₇から構
成されている。トランジスタn₅がオンすると、15
ピンと５ピンの間の電圧ΔVaは、トランジスタ
n₄，n₅，n₆の３個のベース・エミツタ電圧を3V_BE
とすると、下式のようになる。

ΔVa≧3V_BE 一方、サイリスタ４７がオンしたときのサイリ
スタ４７のアノードとカソード間の順電圧ドロツ
プＶ_Fは、Ｖ_F＜3V_BEとなるよう設定される。従
つて第２５図に示すように、サイリスタ４７がオ
フ（ゲートに信号が入らない）のとき、電源電圧
Ｖ_ACがトランジスタn₄のスレツシユホールド電圧
3V_BEを越える時間Δｔ_Cの間、トランジスタn₄に
は第２５図「n₄のＩ_CE」に示すごとくコレクタ電
流が流れる。これにより、トランジスタn₇のコレ
クタ電圧は第２５図の「n₇のＶ_CE」に示すごとく
「０」となる。また、電源電圧Ｖ_ACが負に向つて
ゼロ電圧をよぎる時間t₁よりΔｔ_C時間前まで
「n₇のＶ_CE」は「０」である。次に、サイリスタ
４７がオンすると、第２５図のt₂〜t₃時間で示す
ように、トランジスタn₄，n₇はオフであり、「n₇
のＶ_CE」を保持する。また、自己トリガのタイミ
ング検出回路Ｏにおいては、16ピンに電源電圧Ｖ
_ACが加わる。差動アンプを構成するトランジスタ
O₁₁，O₁₂の基準電圧は、抵抗O₃とO₄の分割中点
電圧Ｖ_STであつて、このＶ_STはトランジスタのベ
ース・エミツタ電圧をＶ_BEとすると、2.5V_BE＝
Ｖ_STである。トランジスタO₈のベース・エミツ
タ電圧Ｖ_BEを抵抗O₃とO₄（O₃＝O₄）とで分割し
て0.5V_BEとしている。従つて電源電圧Ｖ_ACによ
る16ピンの電圧が電圧Ｖ_STを越える時間で、トラ
ンジスタO₁₂、カレントミラーを構成するトラン
ジスタO₁₃，O₁₄と同じくカレントミラーを構成
するトランジスタO₁₅，O₁₆がオンする。この状
態を第２５図の時間Δｔ_Sとして表示している。
16ピンの電圧は、第９図にも示すようにゼロクロ
ス発生器Ｂの入力ともなつている。従つて第１５
図に示すように電源電圧Ｖ_ACがＶ_AC＞2V_BEを越
える時点から、第１４図に示す抵抗b₁を通つて電
流がゼロクロス発生器Ｂへ分流するので、16ピン
と５ピンの電圧は、第２５図に示すように2V_BE
からなだらかに上昇する。この電圧が第２５図に
示す2.5V_BE（トランジスタO₁₁，O₁₂で構成され
る差動アンプのフレツシユホールド電圧Ｖ_STを意
味する）を越える時間が、Δｔ_Sとなる。この回
路においては、Δｔ_S＞Δｔ_Cとなるように設定す
る必要がある。

次に多段の第１カウンタＩの中間出力を取り出
す回路Ｑについて説明する。第２６図はその回路
例を示す。第２６図において、第１カウンタＩは
Ｔ形フリツプフロツプＴ_Iをｎ段連結したもので
あり、Ｔ_I1〜Ｔ_Ixのブロツクと、Ｔ_Iy〜Ｔ_Ioのブ
ロツクとに２分している。このカウンタＩにおい
て、一方のブロツクの出力Ｑ_Ixと他方のブロツク
の入力_Tyを直結すれば、直結形のカウンタとな
る。しかし、回路の機能をチエツクするとき、カ
ウンタの段数が多いと、１段目のに高速度の矩
形波を入れても、最終段の出力Ｑ_Ioが出てくるに
は時間がかかり過ぎる問題がある。そこでチエツ
ク時は、８ピン、９ピン間を切り離し、への入
力でカウンタＴ_I1〜Ｔ_Ixまでの動作チエツク（８
ピンの出力で判定）と、９ピンに矩形波を入れ
て、カウンタＴ_Iy〜Ｔ_Ioまでの動作チエツク（Ｑ
_Ioの出力で判定）とを、それぞれ単独で行い、動
作の確認時間を短かくするために、この回路Ｑが
カウンタＩの中程に挿入される。第２６図におい
て、トランジスタq₄，q₅は定電圧源を構成するよ
うになつている。トランジスタq₆は出力バツフア
となつており、トランジスタq₇，q₈は入力バツフ
アとなつており、トランジスタq₇，q₈はカレント
ミラー構成となつている。

次に、主として第９図を参照しながら制御動作
について説明する。

まず、第６図に示す比例制御モードの動作につ
いて説明する。このときヒステリシスコントロー
ル切替スイツチ１０は開路、強目盛保持用スイツ
チの接点５６′，５６″は開路である。この状態で
電源スイツチ８を投入し、被加熱体３の温度が低
いと、第２７図に示す運転動作を行う。まず第９
図のゼロパルス発生部ＢのゲートG₁₃によつて、
第２７図に示す如くゲートG₁₃が「Ｏ」のとき、
波形整形部ＣのフリツプフロツプRS₁がリセツト
される。すなわち電源電圧Ｖ_ACが正の半サイクル
の期間と、負サイクルの僅かの期間、継続してリ
セツトされる。その後、温度センサ７からのパル
スｔ_P1が発生すると、フリツプフロツプRS₁がセ
ツトされる。このとき、フリツプフロツプRS₁の
出力が「１」→「０」に変化するので、ゲート
G₉は「０」→「１」、ゲートG₁₀は「１」→
「０」となる。ゲートG₁₀の「０」によりアンプＥ
がオンして、抵抗４４を通じてコンデンサ４５に
充電を始める。すなわち温度センサ７によつてネ
オンランプ３０のトリガが入つてからコンデンサ
４５に充電を開始する。そして電源電圧Ｖ_ACが負
電圧から正電圧に向う時間t₂の直前でゲートG₁₃
が「１」→「０」に転じ、これにより再びフリツ
プフロツプRS₁はリセツトされる。このリセツト
によりフリツプフロツプRS₁の出力は「０」→
「１」に復帰する。従つてゲートG₃₃で反転された
信号「１」→「０」が、Ｔ形フリツプフロツプＴ
の入力に加わるので、ＴフリツプフロツプＴの
出力Ｑは入力の立ち下りのエツジで「０」→
「１」に反転する。このＴフリツプフロツプＴの
出力Ｑが「１」になることで、ゲートG₁₁の出力
は「０」となり、ゲートG₁₀を「１」としてコン
デンサ４５への充電を止め、かつ、放電アンプＦ
を作動させて12ピンに出力を出す。そして、時間
t₂を越えて電源電圧Ｖ_ACが正電圧に入つた直後
に、ゲートG₁₂が「０」→「１」となるからゲー
トG₁₄，G₁₅のワイヤーアンドの出力が「１」→
「０」に落ち込む。このワイヤーアンドの出力が
「１」の期間はΔＴである。すなわちゲートG₁₂が
共に「０」の期間となる。このΔＴの期間を過ぎ
てもＴ形フリツプフロツプＴの出力Ｑは「１」で
あるが、ゲートG₁₄，G₁₅のアンドが「０」である
ため、ゲートG₁₁は「１」となり、コンデンサ４
５の放電を止める。従つて12ピンの出力は、時間
t₂近傍の電源電圧Ｖ_ACのゼロクロス点でΔT₂だけ
発生してサイリスタ４７をトリガし、サイリスタ
４７の導通によつてヒータ４８に通電する。また
ゲートG₁₁がΔＴ時間の後、「０」→「１」に復帰
するので、ゲートG₁₀の出力は「１」→「０」と
なり、再び抵抗４４を介してコンデンサ４５に充
電を始める。そして電源電圧Ｖ_ACが正電圧から負
電圧に向う時間t₃近傍で、再びゼロクロスパルス
ΔＴ、およびフリツプフロツプRS₂の出力とゲ
ートG₁₄の出力とのアンド出力が発生する。時間
t₃になる直前でゲートG₁₄，G₁₅のアンド出力が
「０」→「１」となるので、Ｔ形フリツプフロツ
プＴの出力Ｑ「１」のロツクがはづれ、ゲート
G₁₁は「０」に落ち込んで、再びコンデンサ４５
の放電を行う。このときゲートG₁₀が「０」→
「１」となるので、コンデンサ４５への放電は止
められる。同時にフリツプフロツプRS₂の出力
とゲートG₁₄の出力とのアンド出力も「０」→
「１」となる。この出力がさらにＴ形フリツプフ
ロツプＴの出力ＱとアンドされてゲートG₄に加
わるので、ゲートG₄は「１」→「０」、ゲート
G₃₃は「０」→「１」となり、Ｔ形フリツプフロ
ツプＴの入力に加わる。そして、時間t₃を越え
てからΔＴ時間の後、再びフリツプフロツプRS₂
の出力とゲートG₁₄の出力とのアンド出力が
「１」→「０」に落ち込むので、ゲートG₄は
「０」→「１」、ゲートG₃₃は「１」→「０」にな
る。このゲートG₃₃の立ち下りのエツジでＴ形フ
リツプフロツプＴの出力Ｑは「１」→「０」に戻
る。すなわち、Ｔ形フリツプフロツプＴはフリツ
プフロツプRS₁のセツト、リセツト信号で１カウ
ントし、次に前記Ｔ形フリツプフロツプＴのセツ
ト出力Ｑと、電源電圧Ｖ_ACが負に向うゼロクロス
パルスΔＴのアンドで２カウントして元に戻る、
いわゆる２分周動作を行う。別な表現をすると、
電源電圧Ｖ_ACが正または負のいづれか１つのサイ
クルで温度の検出を行い、この信号により電源電
圧Ｖ_ACが正または負に向うゼロの時点で、２ビツ
トのサイリスタのトリガパルスを出す。第９図の
サイリスタ４７としてSCRを用いているが、機
器によつてトライアツク（TRIAC）を用いると
きに好都合である。次に第２７図において時間t₅
〜t₈までは、被加熱体３の温度が設定値より上昇
し、センサー７からのネオンランプ３０のトリガ
パルスが無い状態を示している。このときフリツ
プフロツプRS₁はリセツトされ続けているので、
前述の動作は行なわない。また、ゲートG₁₀は
「１」であり、コンデンサ４５には充電されない
し、かつ、Ｔ形フリツプフロツプの出力Ｑも
「０」であり、ゲートG₁₁も「１」なので、放電ア
ンプＦも不動作である。従つて、12ピンの電圧は
「０」となつている。被加熱体３の温度が下り、
再びネオンランプ３０がトリガを始めると、前述
の動作を行い、サイリスタ４７をトリガしてヒー
タ４８への通電を行う。これら一連の動作によ
り、第６図の比例制御モードの温度制御が達成で
きる。

次に第６図に示すヒステリシス制御モードにつ
いて説明する。このときヒステリシスコントロー
ル切替スイツチ１０は閉路される。スイツチ１０
の閉路によりゲートG₁₉は「１」→「０」、ゲート
G₂₀は「０」→「１」となる。またゲートG₁もす
でに「１」であるから、ゲートG₃は「０」→
「１」となり、ゲートG₂₂も「１」→「０」となつ
て、ヒステリシス制御用の第１のカウンタのリセ
ツトがはづれる。同時に、ヒステリシスコントロ
ールロジツク部ＨのフリツプフロツプRS₃，RS₄
もゲートG₅が「０」→「１」となつて、リセツ
トが解除される。ヒステリシス制御モードの動作
状態を説明するに当つては第９図と第２８図を参
照し、第２８図の時間t₁を説明の起点とする。時
間t₁〜t₅までは、第２７図で説明した回路動作を
行い、12ピンの出力はサイリスタ４７をトリガす
るにたる出力が出ており、そのためヒータ４８に
通電がなされている。すなわちパルストリガ素子
３０からパルスｔ_Pが発生しているので、被加熱
体３の温度が上昇している過程である。そして、
被加熱体３の温度が設定値に到達すると、ネオン
ランプ３０がトリガされなくなり、今まで周期的
に発生していたパルスｔ_P2が消滅する。このパル
スの消滅を検知して、時間t₅で被加熱体３の温度
が設定値に達したと判断し、12ピンからサイリス
タ４７へのゲート出力を止め、ヒータ４８への通
電を止める。しかしながら被加熱体３の温度は、
若干オーバシユートするので、ある期間はパルス
は出ない。そして被加熱体３の温度が下り始め、
所定の温度まで下る。すなわち設定温度Ｔ_Sある
いは温度のデイフアレンシヤルΔＴ_Sを予め設定
したときは、Ｔ_S−ΔＴ_Sまで下る。すると、再び
時間T₈近傍でネオンランプ３０がトリガされ、
パルスｔ_P3が発生する。この時間Ｔ_Dは被加熱体
３の構成と温度によつて定まる時間である。なお
第２８図の時間Ｔ_Dは電源電圧Ｖ_ACの数サイクル
相当であるが、これは説明用であつて実際はもつ
と長い。そして、再びパルスｔ_P3が発生すると、
第１カウンタＩがパルスｔ_P3を検知して計数す
る。第１カウンタＩの計数時間はサイリスタ４７
のトリガを継続して止める。この第１カウンタＩ
のタイムアツプ出力で、サイリスタ４７のゲート
出力のロツクをはずし、再びサイリスタ４７のト
リガを繰返す。ヒステリシスコントロール切替ス
イツチ１０を閉じている時間は、上記の動作を繰
返す。この動作により第６図に示す温度スイング
ΔＴ_Dが得られる。第２８図に上記動作のタイム
チヤートを示す。第２８図において時間t₅〜t₆ま
では電源電圧Ｖ_ACの負電圧でパルスｔ_Pが出ない
ので、波形整形部ｃのフリツプフロツプＲ_S1はセ
ツトされず、フリツプフロツプＲ_S1の出力は
「１」を継続するから、２ビツト分周用のＴ形フ
リツプフロツプＴも不動作である。そして、時間
t₆を越えてΔｔ_P時間遅れてゲートG₁₂が「０」→
「１」になるので、ゲートG₆はフリツプフロツプ
Ｒ_S1の出力とＴ形フリツプフロツプＴの出力
とゲートG₁₂の出力とのアンドが入力となり、
「１」→「０」に落ち込む。このゲートG₆により
フリツプフロツプＲ_S3がセツトされ、フリツプフ
ロツプＲ_S3の出力Ｑは「０」→「１」、ゲートG₈
は「１」→「０」となり、Ｔ形フリツプフロツプ
の出力Ｑは「０」にロツクされる。よつてゲート
G₁₁は無条件に「１」となるから、放電アンプＦ
はオフし、12ピンからサイリスタ４７へのトリガ
出力は「０」となる。次に時間t₇〜t₈の電源電圧
Ｖ_ACが負電圧にある期間に、被加熱体３の温度が
下り、ネオンランプ３０からパルスｔ_P3が発生す
ると、フリツプフロツプＲ_S1がセツトされ、フリ
ツプフロツプＲ_S1の出力Ｑが「０」→「１」とな
る。このときフリツプフロツプRS₃の出力Ｑは
「１」で待機中のため、ゲートG₇は「１」→
「０」に落ち、この出力でフリツプフロツプＲ_S4
がセツトされ、フリツプフロツプＲ_S4の出力Ｑが
「０」→「１」となる。そして、時間t₉近傍の電
源電圧Ｖ_ACが負に向うゼロクロス点で、フリツプ
フロツプＲ_S2の出力がΔＴ時間だけ「０」→
「１」になる。従つてフリツプフロツプＲ_S4の出
力Ｑが「１」であり、フリツプフロツプＲ_S2の出
力が「０」→「１」となるので、ゲートG₂₁の
出力、すなわちヒステリシスコントロールカウン
タ用の第１カウンタＩにおける初段フリツプフロ
ツプＴ_I1の入力は、ΔＴだけ一瞬「０」に落ち
込む。この入力の「１」→「０」に落ち込むエ
ツジで、初段カウンタＴ_I1の出力Ｑが「０」→
「１」に変る。次に時間t₁₁の電源電圧Ｖ_ACが負に
向かうゼロクロスで、再び初段フリツプフロツプ
Ｔ_I1の入力Ｔが「１」→「０」に落ち込むので、
初段フリツプフロツプＴ_I1の出力Ｑは「１」→
「０」に戻り、２分周動作を行う。第１カウンタ
Ｉは、第９図の如く、多段カウンタであるから、
前述の分周動作を順次繰返す。そして、時間tn、
すなわち、最終ｎ段目のフリツプフロツプＴ_Ioが
タイムアツプする時間が経過すると、時間tnの直
前で初段フリツプフロツプＴ_I1の入力が「１」
→「０」に落ち込むエツジで最終段フリツプフロ
ツプＴ_Ioの出力Ｑが「０」→「１」となり、タイ
ムアツプする。この最終段フリツプフロツプＴ_I1
の出力Ｑが「１」となることで、第１カウンタＩ
のＴ_I1〜Ｔ_IZまでリセツトがかかる。また同時に
ゲートG₅の出力も「１」→「０」となり、ヒス
テリシスコントロールロジツク部Ｈのフリツプフ
ロツプＲ_S3，Ｒ_S4をリセツトされ、初期状態に戻
る。すなわちゲートG₈が「０」→「１」に戻り
Ｔ形フリツプフロツプＴの出力Ｑのロツクをはず
す。このリセツトがかかつている状態は、時間tn
＋１の直前（時間Δｔ_Nだけ前）まで続く。そし
てフリツプフロツプRS₂の出力ＱとゲートG₁₅出
力とのアンドで構成される正のゼロクロスのパル
スΔＴ（電源電圧Ｖ_ACが負から正に向う状態）の
立ち上り、すなわち「０」→「１」の変化で、ゲ
ートG₁₆が「１」→「０」、ゲートG₂₃が「０」→
「１」となり、第１カウンタＩの最終段フリツプ
フロツプＴ_Ioがリセツトされる。従つて最終段フ
リツプフロツプＴ_Ioの出Ｑが「１」→「０」に落
ち込むので、第１カウンタＩのＴ_I1〜Ｔ_IZまでの
フリツプフロツプは、リセツトが解除される。す
なわち、時間tnからtn＋１までの電源電圧Ｖ_ACが
負の半サイクル期間中継続してリセツトをかけ
て、確実に初期状態に戻すものである。また最終
段フリツプフロツプＴ_Ioにおいては、最終段フリ
ツプフロツプＴ_Ioの出力Ｑが「１」→「０」に落
ち込んだ時点で、ゲートG₁₆の入力が「１」→
「０」になるので、最終段フリツプフロツプTnの
リセツトパルスは消滅する。いわゆるセルフリセ
ツト方式である。時間t₉〜tnまでの時間が、ヒス
テリシスコントロール用の第１カウンタＩの計数
時間Ｔ_Iである。時間Ｔ_Iが過ぎた後のtn〜tn＋１
の期間に被加熱体３の温度が下つているので、パ
ルスｔ_Poが発生しており、このパルスｔ_Poを検知
して波形整形部ｃのフリツプフロツプＲ_S1がセツ
トされ、正常の動作に戻る。そして、サイリスタ
４７はトリガされてヒータ４８に通電が始まる。
これら一連の動作を繰返すことで、第６図の被加
熱体３の温度スイングΔＴ_Dが得られる。なおヒ
ステリシスコントロール切替スイツチ１０を開路
すれば、ゲートG₂₀により第１カウンタＩとヒス
テリシスコントロールロジツク部Ｈのフリツプフ
ロツプRS₃，RS₄がリセツトされ、比例制御モー
ドになる。

次に第７図に示す強目盛保持と、その解除動作
について説明する。第７図の波線で示すような目
盛温度Ｔ_STにすべく、温度設定つまみ９によりボ
リユーム２７の抵抗値を設定する。次に強目盛の
保持を選択するつまみ１１を引き、切替スイツチ
の接点５６′，５６″を閉路する。そして、電源ス
イツチ８を閉じて、運転に入つた状態から説明を
行う。このとき、ヒステリシスコントロール切替
スイツチ１０は開路しており、比例制御モードと
する。強目盛保持の切替部ＪのゲートG₁₇は
「０」にセツトされ、ゲート１８は「１」にセツ
トされる。このゲートG₁₇により、強目盛保持用
の第２カウンタＫのリセツトが解除される。ま
た、ゲートG₁₈により記憶部Ｌのフリツプフロツ
プＲ_S5のリセツトも解除される。ゲートG₁₇によ
りゲートG₈の入力も「０」にセツトされるか
ら、ゲートG₈の出力は「１」を保持する。これ
によりＴ形フリツプフロツプＴの出力Ｑはロツク
されず、サイリスタ４７への出力が継続して供給
される比例制御モードとなる。換言すれば、仮に
ヒステリシスコントロール切替スイツチ１０を閉
じてヒステリシス制御モードを選択していても、
強保持機能を選択すると、自動的に比例制御モー
ドになるよう構成している。第７図のＢの波形が
この模様を示す。また、第１カウンタＩは、ヒス
テリシスコントロール用カウンタ以外にも、強保
持カウンタの一部として使用するため、カウンタ
のスタートはヒステリシスコントロール用カウン
タのスタートと同じである。すなわち、第２８図
に示すように、連続的にネオンランプ３０からの
パルスｔ_Pがあり、設定温度（強目盛温度）に到
達すると、パルスｔ_Pが消滅し、次に入るパルス
ｔ_P3を検知して、時間t₉から第１カウンタＩが分
周を始める。その後、時間tnからtn＋１の間に、
第２８図に示すように第１カウンタＩの最終段フ
リツプフロツプＴ_Ioがタイムアツプし、Tn＋１
時間よりΔｔ_N時間前で、最終段フリツプフロツ
プＴ_Ioがリセツトされる。強目盛保持をセツトす
ると、ゲートG₁₈は「０」→「１」となつている
から、この最終段フリツプフロツプＴ_Ioの出力Ｑ
は、第２カウンタＫの初段フリツプフロツプＴ_K1
の入力に入る。第２８図に示すように、最終段
フリツプフロツプＴ_Ioの出力Ｑが「１」→「０」
に落ち込むエツジで、第２カウンタＫの初段フリ
ツプフロツプＴ_K1の出力Ｑが「０」→「１」にな
り、ヒステリシスコントロール用の第１カウンタ
Ｉの出力がフリツプフロツプＴ_K1に桁上げされた
ことになる。このフリツプフロツプＴ_K1への桁上
げされた出力ＱによりゲートG₂₄が「１」→
「０」となり、フリツプフロツプＲ_S5がセツトさ
れる。フリツプフロツプＲ_S5の出力が「１」→
「０」になることで、フリツプフロツプＲ_S4のセ
ツト端子を「０」に保持してフリツプフロツプＲ
_S4の出力Ｑを「１」に保持し、第１カウンタＩへ
連続して負のゼロクロスパルスΔＴが供給される
ようにする。またフリツプフロツプＲ_S5の出力
が「０」なり、ゲートG₁₆の入力および第１カウ
ンタＩのリセツト端子Ｒをすべて「０」として、
カウンタへのリセツト信号が入るのを阻止する。
時間t₅から前記動作の完了までがΔｔ_A時間であ
り、ヒステリシス制御モードの計数時間と同じで
ある。そして初段フリツプフロツプＴ_I1の入力
へは連続して負のゼロクロスパルスΔＴが供給さ
れるので、計数が進み、最終段フリツプフロツプ
Ｔ_Ioの出力Ｑが「０」→「１」に変る時でも、リ
セツトはかからず（フリツプフロツプRS₅でロツ
クしている）、計数は進む。そして、第２カウン
タＫの最終段フリツプフロツプTKnが第７図に
示す時間Ｔ_K経てからタイムアツプし、出力Ｑが
「０」→「１」になる。次にゲートG₁₂が「０」→
「１」に変る電源電圧Ｖ_ACの正電圧のサイクル
で、最終段フリツプフロツプＴ_Koの出力Ｑとゲー
トG₁₂の出力とのアンド出力がゲートG₂₇の入力に
加わるので、ゲートG₂₇は「１」→「０」に落ち
込むことになり、アンプＭが動作し、10ピンを通
じてサイリスタ５４がトリガされる。そしてコイ
ル５６に通電される。サイリスタ５４のトリガは
ゲートG₁₂により正の半サイクルのみトリガされ
るものであり、コイル５６の励磁により強目盛保
持用スイツチの接点５６′，５６″が開路する。こ
れにより、つまみで設定したボリユーム２７の抵
抗値で定まる温度に降下して行き、通常の温度調
整を行う。また接点５６″の開路により強目盛保
持の切替部Ｊが元に復帰し、ゲートG₁₇は「１」、
ゲートG₁₈は「０」となるので、ゲートG₁₇により
第２カウンタＫはリセツトされ、初期状態に戻
る。

次にヒステリシスコントロール切替スイツチ１
０を閉路して、ヒステリシス制御モードで運転し
ている途中で、例えば第７図の時間ｔ_Dで、強目
盛保持用スイツチの接点５６′，５６″を閉じたと
きの動作を説明する。このときヒステリシスコン
トロール用の第１カウンタＩが計数している途中
で、強目盛保持用スイツチの接点５６′，５６″を
閉じると、前述のようにゲートG₁₇が「１」→
「０」となり、第２カウンタＫのリセツトがはず
れてカウント入力の待機状態となる。またゲート
G₈の入力のロツクがはずれ、ゲートG₈は「０」
→「１」となり、直ちにＴ形フリツプフロツプＴ
の出力Ｑで定まる状態でゲートG₁₁が動き、アン
プＦよりサイリスタ４７がトリガされる。よつて
ヒータ４８に通電され、第７図の時間tDより被
加熱体の温度が上昇を始める。またゲートG₁₈に
より、記憶部ＬのフリツプフロツプＲ_S5のリセツ
トもはずれる。しかしながら、第１カウンタＩは
計数を継続する。そして、第１カウンタＩの最終
段フリツプフロツプＴ_Ioがタイムアツプすると、
第２カウンタＫの初段フリツプフロツプＴ_K1に桁
上げされ、初段フリツプフロツプＴ_K1の出力Ｑが
「０」→「１」となる。この初段フリツプフロツ
プＴ_K1の出力ＱによりフリツプＲ_S5がセツトさ
れ、フリツプフロツプＲ_S5の出力が「１」→
「０」となる。このとき前述のヒステリシス制御
モードで説明したように第１カウンタＩは全てリ
セツトされると共に、ヒステリシスコントロール
ロジツク部ＨのフリツプフロツプＲ_S3，Ｒ_S4も同
時にリセツトされる。そして被加熱体３の温度が
強目盛の設定温度に達すると、ネオンランプ３０
からのパルスｔ_Pが消滅し、次に再びパルスｔ_P3
が入ると、第２８図に関連して説明した動作によ
り、ヒステリシスコントロールロジツクＨのフリ
ツプフロツプＲ_S3，Ｒ_S4が順時セツトされる。こ
のフリツプフロツプＲ_S4のセツトによりフリツプ
フロツプＲ_R4のＱが「０」→「１」となるので、
再び正のゼロクロスパルスΔＴが第１カウンタＩ
の初段フリツプフロツプＴ_I1の入力に入り、分
周動作を行う。規定の計数を終了すると、第２カ
ウンタＫの最終段階フリツプフロツプＴ_Koがタイ
ムアツプし、ゲートG₂₇とG₁₂によりアンプＭを介
してサイリスタ５４がトリガされ、コイル５６に
より接点５６′，５６″を開路する。これは前述の
動作と同じである。第７図に示すように強保持中
は、比例制御モードにセツトされ、最大の熱量が
入る。以上説明したように、第７図の時間ｔ_Dで
示す途中で、強目盛の切替スイツチの接点５
６′，５６″を操作すると、有効な強目盛保持の時
間は第２カウンタＫの動作時間Ｔ_Kになり、最初
からスイツチ操作したときよりもΔｔ_A時間短か
くなる。なお第２図、第９図に示す接点５６″と
並列に接続した抵抗６６とコンデンサ６７は、コ
イル５６によつて開路するときに接点５６″がビ
ビるのを防止し、接点５６″のビビリ動作による
回路の誤動作を防止する。特に接点５６″が確実
に開放状態を維持するには、交流電源電圧Ｖ_ACの
数サイクルを要する。そのため、もしコンデンサ
６７が無いと、接点５６″が開放された瞬間に強
目盛保持の切換部が作動して第１カウンタＩ、第
２カウンタＫがリセツトされ、再びカウント状態
に戻るので、強保持期間が伸びる問題がある。こ
のコンデンサ６７を挿入することで、安定な動作
となるものである。

次にサイリスタ４７のダイオード故障および自
己トリガ状態の保安動作について説明する。この
状態は、温度センサ７の出力のいかんを問わず、
サイリスタ４７が導通して、ヒータ４８への通電
が続けられるので、被加熱体３の温度は上昇し続
ける。従つて子供などの熱中死とか、火災などの
危険性があり、これらのアクシデントを防止する
保安機能が必要である。第２９図は、自己トリガ
状態の保安作動のタイムチヤートを示す。第２９
図において時間t₁〜t₅までは、正常な状態、すな
わち被加熱体３の温度が低く、ネオンランプ３０
からのパルスｔ_pにより12ピンから出力が発生し
て、サイリスタ４７を正常にトリガしている状態
を示す。時間t₅〜t₇までは、前記状態の後に被加
熱体３の温度が設定値に到達し、パルスｔ_Pが消
滅して、サイリスタ４７がオフしている状態を示
す。この休止中では、自己トリガ用のアンプＰの
入力、すなわちゲートG₃₄の入力は、ゲートG₂₆の
出力と電圧検知部Ｎの出力とゲートG₂₅の出力と
のアンドであるから、「０」である。第９図にお
いて時間t₆〜t₇の電源電圧Ｖ_ACの正サイクルに於
てゲートG₂₅はΔｔ_N時間遅れて「０」→「１」、
ゲートG₂₆はΔｔ_S時間遅れて「０」→「１」、電
圧検知部Ｎはサイリスタ４７がオフしているの
で、第３４図、第２５図よりΔｔ_C時間遅れて
「１」→「０」となるよう構成している。これ
は、Δｔ_C＜Δｔ_Sとなるように電圧検知部Ｎの回
路（時間Δｔ_Cを決定）と自己トリガ検出タイミ
ング回路Ｏ（時間Δｔ_Sを決定）をそれぞれ決定
することである。従つてゲートG₃₄の入力が
「０」、出力は「１」である。アンプＰは、その入
力が「１」であるから、第２３図の回路によりそ
の出力は「０」となり、サイリスタ５８への出力
は出ない。次にサイリスタ４７が故障、いわゆる
ダイオード故障とか、自己トリガ故障を起こした
状態を、時間t₇〜t₁₁に示す。このときネオンラン
プ３０からのパルスｔ_Pは出ないものとする。す
なわち被加熱体の温度が設定値より高いとする。
時間t₈〜t₉において電源電圧Ｖ_ACが正サイクルに
入る期間は、サイリスタ４７はゲートの信号が無
くても直ちに導通するので、電圧検知器Ｎはオフ
状態であり、出力は「１」を保持する。またゲー
トG₂₅は時間t₈を越えてΔｔ_Nの後、「０」→
「１」となる。そして検出タイミング回路Ｏのゲ
ートG₂₆は、時間Δｔ_S遅れて「０」→「１」とな
る。従つて、アンプＰの入力となるゲートG₃₄の
出力は、前述の如くゲートG₂₆の出力と検知部Ｎ
の出力とゲートG₂₅の出力とのアンドであるか
ら、Δｔ_S時間遅れて、「１」→「０」となる。よ
つて、アンプＰの出力はΔｔ_S時間遅れて「０」
→「１」となり、11ピンを通じてサイリスタ５８
をトリガし、抵抗体５９を加熱し始める。そして
時間t₉〜t₁₀において電源電圧Ｖ_ACが負の半サイク
ル期間は、サイリスタ５８がオフするので、抵抗
体５９は加熱されない。時間t₁₀〜t₁₁において電
源電圧Ｖ_ACが正サイクルの期間は、前述の時間t₈
〜t₉で説明した動作を行い、時間t₁₀よりΔｔ_S遅
れてサイリスタ５８はオンし、抵抗体５９を加熱
する。この動作を継続して、抵抗５９の温度が上
昇し、温度ヒユーズ１４の溶断温度に達すると、
温度ヒユーズ１４が溶けて電源を止める。

なお、第８図、第９図、第２９図では、抵抗５
９と温度ヒユーズ１４の組合せで説明したが、別
の遮断器、例えばセツトコイル、リセツトコイル
を有する電磁形遮断器などを用いてもよい。

また、被加熱体３の温度が、温度設定つまみ９
で設定される温度Ｔ_Sよりも低い状態で、サイリ
スタ４７が自己トリガすると、直ちに自己トリガ
状態を検知せず、従つて抵抗体５９は加熱されな
い。自己トリガ状態を検知して抵抗体５９に通電
されるのは、被加熱体３の温度が温度設定つまみ
９に設定される温度よりも高くなり、ネオンパル
スｔ_Pが消滅してから後である。つまりサイリス
タ４７の自己トリガ状態の保安動作を要約する
と、温度センサ７の出力の有無と、この出力で作
動するサイリスタ４７の出力とを比較し、温度セ
ンサ７の出力が無いのにもかかわらず、サイリス
タ４７がオンする状態を検知し、保安機能を働か
すのである。この保安機能を正確に作動させるた
めに、自己トリガを検出するタイミングΔｔ_S
と、サイリスタ４７がオフ時に動作する電圧検知
器Ｎの作動時間Δｔ_Cとの間係を、Δｔ_C＜Δｔ_S
に保つことで、被加熱体３が設定温度に到達した
後、サイリスタ４７が正常か否かを判定するもの
である。

次にヒータ４８をドライブするサイリスタ４７
のトリガ回路の故障に対する安全性、フエールセ
ーフ性について説明する。人体に触れて暖房を行
うような器具では、高精度の温度制御と、高い安
全性が要求される。一般的に高精度、多機能化の
制御は、構成回路の部品点数が多く、複雑とな
る。そのため、部品故障に対する不安全性は高く
なり、高精度・多機能化とフエールセーフ性と
は、相反するものである。本発明の電気回路は、
高精度・多機能化を満たしながら、部品故障に対
するフエールセーフ性をも満たすために、サイリ
スタ４７のトリガ回路を「０」、「１」の発振系で
構成し、かつコンデンサ４５の充電、蓄積電荷で
のみサイリスタ４７をトリガするものである。ま
ず、第２７図に基づきサイリスタ４７のトリガ動
作のフエールセーフ性について説明する。第２７
図において時間t₁〜t₂までの電源電圧Ｖ_ACが負の
半サイクルの期間において、ネオンランプ３０か
らパルスｔ_P1が発生するまでは、波形整形部Ｄの
フリツプフロツプRS₁はリセツトされた状態であ
り、フリツプフロツプRS₁の出力Ｑは「０」、出
力は「１」である。また、Ｔ形フリツプフロツ
プＴの出力Ｑは「０」、出力は「１」であるか
ら、ゲートG₉の出力は「０」、ゲートG₁₀は
「１」となり、アンプＥが不動作で、コンデンサ
４５には電荷が充電されない。また、Ｔ形フリツ
プフロツプＴの出力Ｑも「０」であるから、ゲー
トG₁₁は「１」となり、アンプＦも不動作であ
る。次にネオンランプ３０からパルスｔ_P1が発生
することで、フリツプフロツプRS₁がセツトされ
るから、フリツプフロツプRS₁の出力が「１」
→「０」となり、ゲートG₁₀の出力も「１」→
「０」となつてコンデンサ４５に充電される。次
にフリツプフロツプRS₁がゼロクロス、ゲート
G₁₃でリセツトされることでＴ形フリツプフロツ
プＴの状態が変わり、Ｔ形フリツプフロツプＴの
出力Ｑが「０」→「１」、出力が「１」→
「０」となり、ゲートG₁₁が「１」→「０」となる
ことで、アンプＦより、コンデンサ４５の蓄積電
荷が放電され、サイリスタ４７はトリガされる。
これら一連の動作を考えてみると、次のようにな
る。

(1) パルスｔ_Pを受けるフリツプフロツプRS₁の
不動作（リセツト）状態では、トリガ用のコン
デンサ４５は充電されず、フリツプフロツプ
RS₁の動作（セツト）状態で始めてコンデンサ
４５に充電される。

(2) このフリツプフロツプRS₁が再びゼロクロス
パルスで不動作（リセツト）状態に復機し、そ
してフリツプフロツプRS₁のリセツト→セツト
→リセツトで発生するフリツプフロツプRS₁の
出力が「１」→「０」→「１」となる交流波
形（発振波形）をＴ形フリツプフロツプＴで分
周する。

(3) このＴ形フリツプフロツプＴの分周出力Ｑが
「０」→「１」に変化することで、コンデンサ
４５に蓄積したエネルギを放電させている。

これら(1)、(2)、(3)の構成による効果を、２〜３
つの部品故障を例にとり説明する。まずフリツプ
フロツプRS₁が不動作（リセツト）状態で故障し
たとすると、フリツプフロツプRS₁の出力は
「１」を保持する。従つてゲートG₉の入力は
「１」を維持するので、ゲートG₁₀も「１」とな
り、コンデンサ４５には充電されない。従つてサ
イリスタ４７は不動作である。次にフリツプフロ
ツプRS₁が動作（セツト）状態で故障すると、フ
リツプフロツプRS₁の出力が「１」、出力が
「０」となる。しかしフリツプフロツプRS₁の出
力が「１」→「０」→「１」というように交互
に変化しないので、Ｔ形フリツプフロツプＴは、
入力が変化せず、分周動作が出来なくなり、リ
セツト状態に落ち込む。すなわち出力Ｑが
「０」、出力が「１」の状態である。このときゲ
ートG₉，G₁₀によりアンプＥが働き、コンデンサ
４５には充電されるが、Ｔ形フリツプフロツプＴ
の出力Ｑが「０」であるため、ゲートG₁₁は
「１」となり、アンプＦは動作せず、サイリスタ
４７のトリガは出ない。よつてフリツプフロツプ
RS₁の故障時はサイリスタ４７のトリガ出力は出
ない。次にＴ形フリツプフロツプＴが不動作（リ
セツト）状態となるような故障のとき、Ｔ形フリ
ツプフロツプＴの出力Ｑは「０」、出力は
「１」を保持する。このときパルスｔ_Pを受けてフ
リツプフロツプRS₁が交互に反転し、フリツプフ
ロツプRS₁の出力が「０」に落ち込むときのみ
ゲートG₉，G₁₀を介してコンデンサ４５は充電さ
れるが、Ｔ形フリツプフロツプＴの出力Ｑが
「０」を保持しているので、ゲートG₁₁は「１」と
なり、アンプＦが不動作である。よつて、サイリ
スタ４７へのトリガが出ず、安全である。次にＴ
形フリツプフロツプＴが動作（セツト）状態とな
るような故障のとき、Ｔ形フリツプフロツプＴの
出力Ｑは「１」、出力は「０」を保持する。こ
のとき出力が「０」であるから、ゲートG₉，
G₁₀よりアンプＥはオンを継続し、抵抗４４を介
して、コンデンサ４５に充電する。またＴ形フリ
ツプフロツプＴの出力Ｑが「１」を保持するので
は、ゲートG₁₁より放電アンプＦもオンを継続す
る。この状態は、抵抗４４を介して流れる電流Ia
がコンデンサ４５に蓄積されず、放電アンプＦを
介してサイリスタ４７のゲートに流れ込む。前記
電流Iaは下式で定まる値となる。

Ia＝Ｖ_ＣＣ−Ｖ_ＧＫ／Ｒ_４４＋Ｅｒ＋Ｆｒ但し、Ｖ_CCは制御回路のゼナー２５の電圧、Ｖ
_GKはサイリスタ４７のゲートとカソード間の電
圧、R₄₄は抵抗４４の値、Erは充電アンプＥの内
部抵抗、Frは放電アンプＦの内部抵抗である。
一般的に、サイリスタ４７の非トリガ電流Ｉ_Gに
（いかなる状態でもトリガしないゲート電流）
は、2AタイプのサイリスタでＩ_GK＝0.2ｍＡであ
る。従つて前記IaとＩ_GKの関係を、Ia＜Ｉ_GKとな
るよう抵抗４４の値を設定することで、Ｔ形フリ
ツプフロツプＴが動作（セツト）状態で故障して
も、充電アンプＥを通る電流は全て放電アンプＦ
をバイパスして流れるが、この電流Iaではサイリ
スタ４７はトリガしないので、安全が保たれる。
さらにゲートG₉，G₁₀，G₁₁、充電用のアンプ
Ｅ、放電用のアンプＦについても同様のことであ
り、安全性が保障される。次にヒステリシスコン
トロールロジツク部Ｈの故障については、このロ
ジツク部がオープン（不動作）故障すると、ゲー
トG₈の出力が「１」となつて、全て、比例制御
モードの制御に復帰する。また、シヨート（動
作）故障すると、ゲートG₈の出力が「０」とな
り、ゲートG₁₁が「１」を保持するので、放電用
のアンプＦは不動作である。従つて、サイリスタ
４７へのトリガはストツプし、安全性が保たれ
る。またゼロパルス発生部Ｂは、本制御部のタイ
ムベースとなるクロツク発生部であり、故障する
と、タイムベースとなる「０」→「１」→「０」
と順次変化していく信号が無くなる。よつて前述
の如く各ロジツクゲートが「１」または「０」を
保持するので、サイリスタ４７へのトリガは当然
消滅し、安全が保たれる。

要するに本発明の電気回路は、一連の制御部品
を、リセツト状態、セツト状態、リセツト状態と
サイクリツクに作動させ、この出力でコンデンサ
の充電（充電中は充電しない）、放電（放電中は
充電されない）を行ない、サイリスタ４７のトリ
ガを行ない、部品故障に対する安全性、フエール
セーフ性を達成している。

次にサイリスタ４７が完全なシヨート故障を起
こしたときの保安動作について説明する。第２
図、第８図に示すように、サイリスタ４７は電源
電圧Ｖ_ACの両波に渡りオンする。このとき電源電
圧Ｖ_ACの負の半サイクルで、ダイオード６１によ
り抵抗６２が通電され加熱される。その後、抵抗
６２の温度が上昇して温度ヒユーズ１４の溶断温
度に達すると、温度ヒユーズ１４が溶けて電源を
止める。

第２図に示す電気回路が正常に作動している状
態であつても、ヒータ６の局部過熱が有りうるの
で、このような状態のときの保安状態について説
明する。ヒータ６は第４図に示す構成を採用して
おり、ヒータ線４８と安全線４９の層間に熱溶融
性樹脂５０が介在している。ヒータ６が何らかの
原因、例えば部分的に放熱が阻止されたとき、局
部的に温度が上昇する。この状態で運転を継続す
ると、さらに温度が上昇し、ついには熱溶融性樹
脂５０が溶けて、安全線４９とヒータ線４８とが
接触する。この接触により、第２図に示すＡ点−
ヒータ線４８−接触部−安全線４９−抵抗体５５
−Ｂ点の回路に大きな電流が流れ、抵抗５５が発
熱する。そして抵抗５５の発熱により温度ヒユー
ズ１４が溶断し、電源が止められて、安全が保た
れる。

第８図、第９図に示すG₂₈は、テスト用の素子
である。特に、制御部４１を１つのICとしてワ
ンチツプ上に組込んだとき、ICの拡散が正常に
行なわれ、そして、機能が正しく作動するか否か
を検査するためのものである。それは、ピンと７
ピン間のｈ_FE，Ｉ_CBOなどで判定することができ
る。すなわち６ピンと７ピン間の特性が指定の範
囲に入つていると、そのIC４１は品質保証され
て正常に作動するというものである。

また、第２図のランプ１３は、サイリスタ４７
がオンしている時のみ点灯し、ヒータ４８への通
電を知らせる表示ランプである。

第３０図は強目盛保持機能の解除コイル５６
と、その接点５６′，５６″についての構成を示し
ている。第３０図においてつまみ１１を実線の如
く押し下げたとき、板バネ６６が下方に曲り、コ
イルバネ６７によつて下死点で保持される。この
とき接点５６′，５６″は開路している。そしてつ
まみ１１を破線の如く引き上げると、板バネ６６
が上方に曲り、コイルバネ６７により変曲点を経
て上死点で保持される。この状態でつまみ１１の
上方への引き上げ力を解除しても、つまみ１１は
上方へ上つたまである。このとき接点５６′，５
６″は閉路する。そして、第２図のサイリスタ５
３がトリガされると、コイル５６が励磁され、つ
まみ１１は下方に引き寄せられ、つまみ１１は板
バネ６６、コイルバネ６７による下死点の位置で
保持される。このとき接点５６′，５６″は開路す
る。つまみ１１を引き上げた状態で、外力、すな
わち人間の手で、つまみ１１を押し下げると、当
然のことながら、つまみ１１は下死点まで降下
し、その位置で保持される。このときは、手動で
強目盛保持を解除したことになる。

第３１図は、上記強目盛保持とその解除法の他
の実施例を示す。第３１図においては、コイル５
６として、セツトコイル５６１とリセツトコイル
５６２を有するリレーを用いている。さらに、つ
まみ１１の代わりにプツシユオンのつまみ１１１
と、これによる常開接点１１２を用い、強目盛保
持をセツトするとき、つまみ１１１をプツシユす
ると、接点１１２によつてセツトコイル５６１が
励磁される。この励磁により接点５６′，５６″が
閉じ、強目盛運転に入る。強目盛保持の解除は、
11ピンからサイリスタ５４がトリガされ、リセツ
トコイル５６２の励磁によりリセツトされて、接
点５６′，５６″が開路することによつてなされ
る。

第３２図は、第３１図に示す回路の変形であ
り、手動リセツト用のプツシユオンつまみ１１３
をさらに別に設け、この常開接点によりリセツト
コイル５６２を外部励磁し、手動リセツトを行
う。

第３３図は、負荷が誘導性のリレーである場合
の電気回路を示している。第２図の回路の部品と
同じ働きをする部品には同一の記号を付してい
る。第３３図においては、サイリスタ４７によ
り、２巻線６９１と６９２を有するトランスリレ
ー６９を作動して、その常開接点７０によりヒー
タ６への通電を制御する。トランスリレー６９の
２次巻線６９２の電圧を全波ダイオードブリツジ
７１で全波整流し、サイリスタ４７がトリガする
と、２次巻線６９２には短絡電流が流れ、１次巻
線６９１の電流が増加して接点７０が閉路する。

第３４図は第３３図に示す電気回路の各部の電
圧・電流波形を示す。第３４図ａは、２次巻線６
９２に流れる電流が、電圧波形よりも、θ度だけ
遅れている。この角度θは、負荷となるリモコン
リレーの抵抗分ＲとインダクタンスＬとのＲ／Ｌ
で決定される遅れ角度（サイリスタの消弧角）で
ある。第３４図ｂは、サイリスタ４７のトリガパ
ルス（12ピンの出力）を電圧波形がゼロ電圧をよ
ぎる時点で発生させた例である。ことき、サイリ
スタ４７の消弧角（電流が立ち上り、その後、立
ち下りゼロとなる点）はθ_１となり、次のサイク
ルに入る。すなわち時間t₁でトリガパルスを与え
ると、t₂＋θ_１まで電流が流れる。また、時間t₂
でトリガパルスを与えても、θ_１までにパルスが
消滅しているので、時間t₂〜t₃までの期間は、サ
イリスタ４７はオンしない。このように、電圧が
ゼロ電圧をクロスする点で周期的にサイリスタ４
７のトリガパルスを発生しても、結局サイリスタ
４７がオンするのは、ハツチングで示す１サイク
ルごとの半波導通となる。従つて、トランスリレ
ー６９の接点７０はビビリを発生し、正常な動作
は期待できない。この欠点を解決するため、第３
４図ｃに示すように、サイリスタ４７のトリガパ
ルスの発生する位相を負荷で定まるθだけ強制的
に遅らせてトリガする。第３４図ｃの場合、全波
に渡たり確実にトリガが可能となり、トランスリ
レー６９はスムーズに作動する。第３４図ｄは、
この角度θだけトリガパルスを遅らせるため、第
３３図の16ピンの入力電圧をコンデンサなどで遅
延させて、制御回路４１を作動させた例である。
第３３図において、抵抗７６とコンデンサ７７を
含む位相遅延部７５が、この役割を果している。
また、16ピンは抵抗４２を介して位相遅延部７５
に接続される。

なお、本電気回路の制御回路４１は、前述した
如く電源電圧Ｖ_ACの半サイクルで温度を検知し、
この半サイクルで発生するパルスｔ_Pにより２ビ
ツトのサイリスタ４７のトリガパルスを得ている
ので、サイリスタ４７は必らず全波トリガとな
り、半波のトリガとなることはない。しかし正の
半サイクルで温度を検知してサイリスタを負の半
サイクルのみオンし、次に負の半サイクルで温度
を検知して正の半サイクルのみサイリスタをオン
させる制御の場合、次の問題を生ずる恐れがあ
る。すなわち温度検出部２９のネオンランプ３０
の放電電圧Ｖ_BO関し、正の半サイクルにおけるＶ
_BOPと負の半サイクルにおけるＶ_BONがＶ_BOP＝Ｖ_B
_ＯＮのときは問題はないが、Ｖ_BOP≠Ｖ_BONのときは
被加熱体３の温度が設定温度近傍になると、電源
電圧Ｖ_ACが正または負の半サイクルのみネオンラ
ンプ３０がブレークダウンする範囲がある。この
様なとき、サイリスタ４７は電源電圧Ｖ_ACの正ま
たは負の半サイクルしかトリガしないので、負荷
がリレーの場合、ビビリが生じ、リレー接点の溶
着が発生する。また、負荷が誘導電動機などの場
合、半波の電流しか流れないので、電動機は回転
せず、直流電流分で電動機が焼損する問題もあ
る。しかしながら、本電気回路の制御回路４１
は、前述の如く、２ビツトのトリガパルスを作る
回路となつているので、必らず、全波トリガとな
り、必らず交流が流れるので、誘導性負荷に適す
るものである。

また、第３３図において温度設定部２６の抵抗
７９は、ヒステリシス制御モードで運転中のと
き、温度のヒステリシスを付加するために挿入し
たものである。第２図、第９図、第２８図などで
説明したが、ヒステリシスコントロール用の第１
カウンタＩが計数を始めるのは、第２８図にも示
す通りパルスｔ_Pが連続的にトリガしていて、被
加熱体３の温度が設定値に達し、パルスｔ_Pが消
滅し、再びパルスｔ_Pが発生したときである。第
２８図では、この期間をＴ_Dとして示している。
第３３図の抵抗７９は、この期間Ｔ_Dを決定する
ものであり、その動作は被加熱体３の温度が設定
オフ温度Ｔ_OFFからΔｔ_OFF温度下つた時点でパル
スｔ_Pを発生させ、温度のデイフアレンシヤルを
与えるものである。さらに詳述すると、被加熱体
３がヒータ４８により加温されていとき、トラン
スリレー６９の接点は閉じている。従つて抵抗７
９は抵抗８、ボリユーム２７と並列に接続された
ことになり、この並列抵抗Ｒ_Yは下記のようにな
る。

Ｒ_Y＝（Ｒ_２８＋Ｒ_２７）×Ｒ_７９／Ｒ_２８
＋Ｒ_２７＋Ｒ_７９但し、R₇₆は無視する。

このＲ_Y（R₂₇＋R₂₈より小さい）によつて設定
される温度Ｔ_OFFになると、サイリスタ４７はオ
フし、トランスリレー６９もオフしてヒータ４８
への通電は止められる。このとき、抵抗７９はボ
リユーム２７側からセンサ７の巻線３６と３７の
層間インピーダンスZ₇側に接続（ヒータ４８を介
して）される。その後、被加熱体３の温度が下
り、Δｔ_OFF下つた時点で、層間インピーダンス
Z₇が増加し、ネオンランプ３０を放電ならしめ、
ネオンパルスｔ_Pが再び発生する。抵抗７９の値
を小さくすると、Δｔ_OFFは増し、値を大きくす
ると、Δｔ_OFFは小さくなる。従つて第３３図の
構成では、ヒステリシス制御モードのサイリスタ
４７のオフ期間Δｔ_Aは、温度のデイフアレンシ
ヤルで決定されるＴ_D時間と、ヒステリシスコン
トロール用の第１カウンタＩの計数時間で決定さ
れるＴ_I時間との総和である。この方式の特長
は、次の点にある。(1)被加熱体３の保温が良い場
合、熱放散が悪いので、被加熱体３の温度低下は
ゆるやかであり、第６図のΔｔ_Aは、実質上温度
のデイフアレンシヤルΔｔ_OFFで決定される。す
なわち、Δｔ_OFFの時間Ｔ_D≫第１カウンタＩの時
間Ｔ_Iとなる。(2)被加熱体３の熱放散が良い場
合、被加熱体３の温度低下は急激であり、第６図
のΔｔ_Aは実質上第１カウンタＩの時間で決定さ
れる。すなわち、Δｔ_OFFの時間Ｔ_D≪第１カウン
タＩの時間Ｔ_Iとなる。特にリレー等の有接点方
式でヒータ４８をオン・オフさせるとき、前記第
１カウンタＩのロツク時間Ｔ_Iはリレーが作動し
ないので、接点寿命の延長など、ライフの向上に
寄与できる。また頻繁なオン・オフによる電源障
害の抑止にもつながる。

また、第３３図において抵抗７９を調整可能に
することにより、被加熱体３が設置される環境に
応じ、かつ使用者の好みに応じて、温度のスイン
グ幅ΔＴ_Dが選択できる。さらに図示はしない
が、第９図の第１カウンタＩのフリツプフロツプ
の段数を切替えるよう構成することでも、温度の
スイング幅ΔＴ_Dは変えられる。

次に、上述と同じ効果が得られる他の実施例に
ついて説明する。この方法は、ネオンランプ３０
から得られるパルスｔ_Pの数を第１カウンタＩで
計数する方法である。すなわち、パルスｔ_Pは温
度センサ７の温度が低いと、層間インピーダンス
Z₇が大きいので、電源電圧Ｖ_ACの早い位相でネオ
ンランプ３０がトリガし、電源電圧Ｖ_ACの半サイ
クルで数パルスを発生する。そして温度が高くな
り、設定温度近傍になると、電源電圧Ｖ_ACの半サ
イクルの遅い位相で１発しかパルスｔ_Pが出な
い。このパルスｔ_Pをカウンタで計数し、この計
数期間ヒータ４８への通電を止めることで同様の
効果がある。

以上の各種ヒステリシス制御方法は、被加熱体
３が設定温度Ｔ_OFFからどのような勾配で下つて
行くか、すなわち熱放散の状態によりヒータ４８
のオフ期間が変る温度依存形のヒステリシス制御
法である。

次に、ヒータ４８のオフ期間が時間のみで定ま
る実施例について説明する。第９図でヒステリシ
スコントロールロジツクＨのフリツプフロツプ
RS₄を削除し、フリツプフロツプRS₄の出力Ｑと
接続されるゲートG₂₁の入力をフリツプフロツプ
RS₃の出力Ｑに接続すると、前記Ｔ_D時間は無く
なり、パルスｔ_Pの消滅後、直ちに第１カウンタ
Ｉを作動させ得ることが可能となる。このシステ
ムでは、温度でデイフアレンシヤルを得る従来の
温度制御方式に比し、タイマＴ_Iの時間だけ必ら
ずヒータ４８は止められ、頻繁なオン・オフによ
る電源障害と、電力容量の低い家庭でのリレー６
９のビビリによるトラブルが解消する。すなわ
ち、第３３図の回路において、温度のデイフアレ
ンシヤルΔｔ_OFFを抵抗７９のみで得る場合、抵
抗７９の値を大きくしたとき、トランスリレー６
９がオンしてヒータ４８が通電すると、電源電圧
Ｖ_ACが下り、この電圧降下により今まで点灯した
ネオンランプ３０がオフする。このオフによりサ
イリスタ４７のトリガが止まるので、リモコンリ
レー６９もオフし、ヒータ４８への通電は止めら
れる。そしてヒータ４８のオフで電源電圧Ｖ_ACが
元に復帰するので、再びネオンランプ３０が点灯
して、サイリスタ４７によりリレー６９を作動す
る。このようにしてリレー６９のチヤタリング現
象を誘発する危険がある。特にヒータ４８の電力
容量が大きい場合、この傾向は避けられない問題
となり、この問題のため、実質上抵抗R₇₉の値を
小さくして、温度のデイフアレンシヤルΔｔ_OFF
を極端に大きく設定しなければならない。本電気
回路では、単純な第１タイマＩによるヒータ４８
のロツクで上記欠点は解決できる特長も有する。

次に第３３図の回路において、部品故障時の安
全動作について説明する。トランスリレー６９の
接点７０が溶着事故を起こしたときは、ヒータ６
が連続通電されて危険である。この状態では、ま
ず被加熱体３の温度が設定温度に達すると、ネオ
ンランプ３０のパルスｔ_Pが消滅し、これにより
12ピンよりのサイリスタ４７のトリガパルスが消
滅する。従つてサイリスタ４７はオフするので、
抵抗４７よりサイリスタ５８がトリガされ、抵抗
５９が発熱する。その後、抵抗５９の温度が上昇
し、温度ヒユーズ１４を溶断して電源を止めるの
で、安全性は確保できる。また、サイリスタ４７
がシヨート事故を起こすと、トランスリレー６９
は動作を継続するので、接点７０によりヒータ６
は連続的に加熱されて危険である。このとき抵抗
５７により、サイリスタ４７の電圧を検知して制
御部４１の自己トリガ回路が働き、11ピンよりサ
イリスタ５８のトリガパルスが得られる。そし
て、サイリスタ５８がオして抵抗５９が発熱し、
温度ヒユーズ１４の溶断により電源は止められる
ので、安全である。また、ヒータ６が局部的に過
熱されると、第２図で説明したと同じ原理によ
り、ヒータ線４８と安全線４９が接触し、抵抗５
１，６１がダイオード６１，６８により通電され
る。これにより、抵抗５１または６１が発熱して
温度ヒユーズ７８が溶断し、ヒータ６への通電を
止めて、安全を確保する。

次に、負荷が誘導性のときの他の実施例につい
て説明する。第３５図はその回路例を示す。第３
３３図に示す回路の部品と同じ機能を果す部品に
は、同一の記号を付した。第３３図と第３５図の
相違点は、サイリスタ４７をトランジスタ８０に
より直流電流でトリガする点である。第３６図
は、第３５図に示す回路の各部の動作波形であ
り、第３６図に基づき、動作を説明する。電源電
圧Ｖ_ACが負サイクル期間にパルスｔ_Pが発生する
と、制御部４１の15ピン出力と12ピン出力は、す
でに詳述した如く、第３６図の動作波形となる。
従つて第２図、第３３図の回路では、12ピン出力
がサイリスタ４７のトリガパルスとなつていた
が、第３５図の回路では、12ピン出力をトリガパ
ルスとせずに、コンデンサ４５に充電、あるいは
放電されるコンデンサ４５の端子電圧（第３６図
のC₄₅端子電圧）をエミツタフオロア形のトンジ
スタ８０で検知する。そして第３６図の「C₄₅の
端子電圧」が発生しているときの抵抗８１と８２
の電圧で、サイリスタ４７を直流電流でトリガす
る。これにより、トランスリレー６９の動作波形
は、第３６図の如くなり、リレー６９のＲ／Ｌ値
に関係なく確実に作動できる。そして、被加熱体
３の温度が上昇して、ネオンパルスｔ_Pが消滅す
ると、第３６図に示すように、コンデンサ４５の
端子電圧「C₄₅の端子電圧」が下つて行き、この
時点でサイリスタ４７の直流トリガが止まり、サ
イリスタ４７は第３６図の時間t₈でオフして、ト
ランスリレー６９は不動作となる。

第３５図の回路の特長は、すでに詳述した如
く、部品の全てが正常であるときのみコンデンサ
４５の端子電圧が発生する、いわゆるフエールセ
ーフ化回路になつている。そして、この電圧をト
ランジスタ８０を含むエミツタフオロア形のアン
プで増幅して、サイリスタ４７に直流トリガを与
える構成であるから、フエールセーフを維持しな
がら、誘導性負荷をも確実に作動できる。その他
の動作は第３３図の回路と全く同じであるから、
その説明は省略する。

次に、ヒータと温度センサとを一体化した、い
わゆる１線式の電気回路について説明する。第３
７図にその回路を示す。第２図、第３３図、第３
５図にそれぞれ示す回路は、温度センサ７とヒー
タ６が別々の線、すなわち２線の配置形であつ
た。第３７図の回路は、ヒータ６と温度センサ７
が１体化した、いわゆるヒータ６が温度センサを
兼ねる１線式の例であり、ヒータ線４８と安全線
４９の層間材５０が、第５図の特性を有する有機
半導体からなる感温材で構成されている。第３７
図の回路の動作は、第２図等の２線式の回路と全
く同じであり、電源電圧Ｖ_ACの負サイクル期間に
ヒータ線４８と安全線４９の層間電圧をネオンラ
ンプ３０で温度検出し、得られるパルスｔ_Pで温
度制御を行うものである。その他の動作は省略す
るが、第３７図の１線式回路は、２線式回路に比
し、構成が簡単となる特長を有している。

なお、前述の実施例においては電力制御素子と
してサイリスタや電磁リレーを用いた例を示し、
サイリスタとしてはSCRを用いたが、その他に
トライアツク等を用いることもできる。

前述の構成にもとづき本発明には次のような作
用効果がある。

(1) 温度検出回路の出力と電力制御素子の端子電
圧とをロジツクとして比較し、温度検出回路の
出力がオフ信号であるにもかかわらず電力制御
素子が導通するとき、負荷への給電を止めるた
めの信号を発するので、電力制御素子のシヨー
ト故障によつて生じる二次的な現象を検出、例
えばこの故障により部品が高温化したことで故
障を検出するのと異なり、故障そのものを検出
するものであるので、各部の高温化等が防止で
き安全性のより高いものとなる。

(2) 特に電力制御素子としてのSCRの自己トリ
ガ故障は、SCRの正常動作時とほぼ同一の半
波電流が負荷に流れるので、従来の波形識別方
式では検出できなかつたのが、本発明の方式で
あれば確実に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の利用分野の一つである電気毛
布や電気敷布の外観図、第２図はそれに使用され
る本発明の温度制御回路の一実施例の全体を示す
回路図、第３図は温度センサの構成図、第４図は
ヒータの構成図、第５図は温度センサの温度イン
ピーダンス特性図、第６図は比例制御モードとヒ
ステリシス制御モードとを示す特性図、第７図は
強目盛保持モードを示す特性図、第８図は制御回
路をブロツクダイヤグラムにして示した回路図、
第９図は制御回路の各ダイヤグラム中の論理回路
を示す回路図、第１０図はリセツト電圧検知回路
の一実施例を示す回路図、第１１図はリセツト電
圧検知回路の他の実施例を示す回路図、第１２図
Ａ，Ｂはその動作の波形図、第１３図はリセツト
電圧検知回路のさらに別の実施例を示す回路図、
第１４図はゼロ電圧検知回路の一実施例を示す回
路図、第１５図はその動作の波形図、第１６図は
波形整形回路の一実施例を示す回路図、第１７図
は波形整形回路の他の実施例を示す回路図、第１
８図はパルス検知回路の一実施例を示す回路図、
第１９図はその動作の波形図、第２０図は充電ア
ンプの一実施例を示す回路図、第２１図はヒステ
リシスコントロール切替回路の一実施例を示す回
路図、第２２図は強目盛保持切替回路の一実施例
を示す回路図、第２３図は自己トリガ出力アンプ
の一実施例を示す回路図、第２４図は自己トリガ
検出部の電圧検出回路と検出タイミング回路の一
実施例を示す回路図、第２５図はその動作の波形
図、第２６図は第１カウンタの中間出力回路の一
実施例を示す回路図、第２７図は比例制御モード
動作の波形図、第２８図はヒステリシス制御モー
ド動作の波形図、第２９図は自己トリガ検出動作
の波形図、第３０図は強目盛保持と解除のための
スイツチ部の断面図、第３１図は強目盛保持と解
除のための回路の一実施例を示す回路図、第３２
図は強目盛保持と解除のための回路の他の実施例
を示す回路図、第３３図はヒータ電流をリレーで
制御するようにした他の実施例の全体を示す回路
図、第３４図はその動作の波形図、第３５図はヒ
ータ電流をリレーで制御するようにした別の実施
例の全体を示す回路図、第３６図はその動作の波
形図、第３７図はヒータと温度センサとを一体化
した１線式の実施例の全体を示す回路図である。１……電源プラグ、２……コントローラボツク
ス、３……被加熱体、６……ヒータ（発熱負
荷）、７……温度センサ、８……電源スイツチ、
９……温度設定用つまみ、１０……ヒステリシス
コントロール用スイツチ、１１……強目盛保持用
スイツチ、１４……温度ヒユーズ（電源遮断
器）、１５……ノイズヒイルタ部、１９……制御
電源Ｖ_CCを得る回路、２６……温度設定回路、２
７……温度調節ボリユーム、２８……制限抵抗、
２９……温度検出回路、３０……ネオンランプ
（パルストリガ素子）、３３……パルストランス、
４１……制御回路（IC）、４３……トリガ用CR
回路、４５……コンデンサ、４７……サイリス
タ、５４……サイリスタ、５５……抵抗、５６…
…コイル、５６′，５６″……接点、５８……サイ
リスタ、５９……抵抗、６１……ダイオード、６
２……抵抗、Ａ……リセツト部、Ｂ……ゼロパル
ス発生部、Ｃ……波形整形部、Ｄ……２ビツト分
周部、Ｅ……充電アンプ部、Ｆ……放電アンプ
部、Ｇ……ヒステリシスコントロール切替部、Ｈ
……ヒステリシスコントロールロジツク部、Ｉ…
…第１カウンタ、Ｊ……強目盛保持切替部、Ｋ…
…第２カウンタ、Ｌ……強目盛保持用の記憶器、
Ｍ……強目盛保持解除用の出力アンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

１ヒータ等の負荷と、この負荷への給電を直接
または間接的に行うサイリスタと、温度センサ
と、この温度センサが検出する温度が設定温度よ
り低いとオン信号を、高いとオフ信号を出力する
温度検出回路と、前記負荷への給電を停止する保
安回路と、交流の正相、負相に対応して出力する
ゼロパルス発生回路と、前記サイリスタの逆相と
なる期間中に前記温度検出回路の出力がオンであ
れば次の順相までロウとなり、オフであればハイ
状態を維持する波形整形回路と、この波形整形回
路の出力と前記ゼロパルス発生回路の出力により
前記交流が正相の時にのみハイとなるヒステリシ
スコントロール回路と、前記波形整形回路の出力
状態に応じてサイリスタをトリガする制御回路
と、前記サイリスタがオン時はハイ、オフ時はロ
ウとなり、かつ前記ヒステリシスコントロール回
路のハイレベル時間より出力時間が短い端子電圧
検出回路と、この端子電圧検出回路の出力時間よ
り短い期間信号を発するタイミング検出回路とを
備え、前記波形整形回路からの出力と前記端子電
圧検出回路からの出力と、前記ヒステリシスコン
トロール回路の出力と、前記タイミング検出回路
の出力がすべてハイのときに出力を発し、前記保
安回路を駆動する故障検出回路とを有してなる温
度制御装置。