JPH0823776B2 - 温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電気毛布、電気カーペット、電気フロアヒ
ータなどの温度を制御する温度制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば電気毛布などの暖房器具においては、毛
布本体と、コントローラ（温度制御装置）とをケーブル
などによって接続し、この温度制御装置によって毛布本
体内に設けられたヒータ線の発熱量を制御して、毛布本
体の温度を制御するようにしたものが多い。

第８図はこのような電気毛布と、この電気毛布の温度
を制御する温度制御装置とを示すブロック図である。

この図に示す温度制御装置は、センサ温度検知回路１
と、温度設定回路２と、ゼロクロス信号発生回路３と、
サンプリング回路４と、比較回路５と、駆動回路９と、
サイリスタ６、停止回路８とを備えており、電気毛布内
７に配置された温度センサ7aから出力される温度検出信
号の値と、温度設定回路２に設定されている設定温度と
を比較し、この比較結果に基づいて電気毛布内７に配置
されたヒータ線7bに流す電流量を制御して電気毛布７の
温度を制御する。

センサ温度検知回路１は、電気毛布７内に設けられた
温度センサ7aから出力される温度検知信号を取り込み、
これを温度検知信号S1として比較回路５に供給する。

また、温度設定回路２は、予め設定されている温度設
定値に対応した値の温度設定信号S2を発生し、これをサ
ンプリング回路４に供給する。

また、ゼロクロス信号発生回路３は、前記ヒータ線7b
に電力を供給する交流商用電源10の交流電圧を取り込ん
で、そのゼロクロス点を検出するように構成されてお
り、ゼロクロス点を検出したときゼロクロス信号S3を発
生して、これをサンプリング回路４に供給する。

サンプリング回路４は、前記ゼロクロス信号S3が供給
されていないときには、その出力端子電圧をラッチアッ
プ状態にしている。そして、前記ゼロクロス信号S3が供
給されたとき、前記温度設定回路２から出力される温度
設定信号S2を取り込み、これを比較回路５に供給する。

比較回路５は、前記サンプリング回路４から出力され
る温度設定信号S2の値と、前記センサ温度検知回路１か
ら出力される温度検知信号S1の値と比較して、S1＞S2の
とき、つまり前記電気毛布７の温度が温度設定回路２に
よって設定されている温度よりも低いとき、駆動信号を
発生して、これを駆動回路９に供給する。

駆動回路９は、前記駆動信号を供給されたとき、トリ
ガー信号S4を発生し、これをサイリスタ６のゲートに供
給する。

これによって、このサイリスタ６が導通し、交流商用
電源10の一端10a→ヒータ線7b→サイリスタ６のアノー
ド、同サイリスタ６のカソード→交流商用電源10の他端
10bなる経路で、ヒータ線7bに電流が流れて、電気毛布
７の温度が上昇する。

停止回路８は、前記サイリスタ６が逆方向ブレークダ
ウンを起こしたとき、これを検知して温度ヒューズ8cを
溶断させて、装置動作を停止させる。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこのような従来の温度制御装置における停止
回路８においては、サイリスタ６が逆方向ブレークダウ
ンを起こしたとき、ダイオード8aが導通して抵抗器8bに
電流が流れて発熱し、そのときの熱で温度ヒューズ8cを
溶断させるようにしているので、第９図（Ａ）に示す如
く交流商用電源10から交流電圧が出力されている状態で
第９図（Ｂ）に示す如くサイリスタ６が途中でブレーク
ダウンを起こしたとき、抵抗器8bに流れる電流量が小さ
すぎて、温度ヒューズ8cが切れるまでまで時間がかかり
すぎるという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑み、サイリスタが途中でブレ
ークダウンを起こしたとき、これを直ちに検出して装置
動作を停止させることができ、これによってサイリスタ
の逆方向ブレークダウンに起因する負荷側の加熱を防止
することができる温度制御装置を提供することを目的と
している。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記の問題点を解決するために本発明による温度制御
装置は、温度センサから出力される温度検出信号と、温
度設定部に設定されている設定温度とを比較し、この比
較結果に基づいてサイリスタによるオンオフ制御を行な
ってヒータの発熱量を制御する温度制御装置に、前記サ
イリスタに印加される交流電圧のゼロクロス点より前で
同期パルスを発生するパルス発生部と、このパルス発生
部から同期パルスが出力されたとき前記サイリスタの逆
方向電圧に基づいてこのサイリスタが逆方向ブレークダ
ウンを起こしているか否かを判定する判定部と、この判
定部によって前記サイリスタが逆方向ブレークダウンを
起こしていると判定されたとき、回路動作を停止させる
停止部と備えて構成した。

（作用） 本発明における温度制御装置においては、上記の構成
において、パルス発生部から同期パルスから出力された
とき、判定部によってサイリスタが逆方向ブレークダウ
ンを起こしているか否かを判定し、このサイリスタが逆
方向ブレークダウンを起こしていると判定されたときに
は、停止部が回路動作を停止させるようにした。

（実施例） 第１図は本発明による温度制御装置の一実施例を示す
ブロック図である。

この図に示す温度制御装置は、センサ温度検知回路11
と、温度設定回路12と、パルス信号発生回路13と、サン
プリング回路14と、比較回路15と、駆動回路16と、サイ
リスタ17と、停止回路160とを備えており、サイリスタ1
7で印加される交流電圧のゼロクロス点より前で、電気
毛布内18に配置された温度センサ19からの温度検出信号
の値と、温度設定回路12に設定されている設定温度とを
比較するとともに、この比較結果に基づいてサイリスタ
14のオン／オフを決定する。これによって、このサイリ
スタ17がオンされるときには、前記交流電圧のゼロクロ
ス点で電流が流れ始める。また前記交流電圧のゼロクロ
ス点より前で、前記サイリスタ17が逆ブレークダウンを
起こしているかどうかを判定し、このサイリスタ17が逆
ブレークダウンを起こしている場合には、装置動作を停
止させる。

センサ温度検知隘路11は、電気毛布18内に設けられた
温度センサ19から出力される温度検知信号を取り込み、
これを温度検知信号S10として比較回路15に供給する。
この場合、電気毛布18の温度が低下すれば、これに対応
して温度検知信号S10の値が上昇する。

また、温度設定回路12は、可変抵抗器などの設定器を
備えており、この設定器に設定されている温度設定値に
対応した値の温度設定信号S11を発生し、これをサンプ
リング回路14に供給する。

また、パルス信号発生回路13は、電流制限用の抵抗器
21と、第１パルス発生器22と、第２パルス発生器23と、
ゼロクロス時期検知回路24とを備えており、前記ヒータ
線20に電力を供給する交流商用電源25の交流電圧を取り
込むとともに、この交流電圧のゼロクロス点の前後で第
１同期パルス信号S12、第２同期パルス信号S13を、各々
発生する。

第１パルス発生器22は、第２図に示すように電圧値制
限用のダイオード26a,26bと、第１負電圧検知回路27
と、第２負電圧検知回路28と、第１ゲート回路37とを備
えており、前記サイリスタ17に印加されている交流電圧
が負から正に変わるときより少し前で、第１同期パルス
信号S12を発生して、これをサンプリング回路14に供給
する。

第１負電圧検知回路27は、前記ダイオード26a,26bに
値Vb1より大きい順方向電圧が印加されているときにオ
ンする３つのトランジスタ29,30,31と、これら各トラン
ジスタ29,30,31の電流路となる５つの抵抗器32〜36とを
備えており、第３図（Ａ）に示す如く交流商用電源25か
ら出力される交流電圧の極性が負になり、これに対応し
て前記ダイオード26a,26bに値Vb1より大きい順方向電圧
が印加されているとき第３図（Ｂ）に示すような負電圧
検知信号S30を発生し、これを第１ゲート回路37に供給
する。

また第２負電圧検知回路28は、前記第１負電圧検知回
路27と同様に、前記ダイオード26a,26bに値Vb2より大き
い順方向電圧が印加されているときにオンする３つのト
ランジステ38,39,40と、これら各トランジスタ38,39,40
の電流路となる５つの抵抗器41〜45とを備えており、前
記交流商用電源25から出力される交流電圧の極性が負に
なり、これに対応して前記ダイオード26a,26bに値Vb2よ
り大きい順方向電圧が印加されているとき第３図（Ｃ）
に示すような負電圧検知信号S31を発生し、これを第１
ゲート回路37に供給する。なおここでは、値Vb2や、値V
b1は、直列に接続されたダイオード26a,26bの順方向導
通電圧2VFよりも小さく設定されている。また、前記第
１負電圧検知回路27に設けられている抵抗器32の値は、
第２負電圧検知糧路28に設けられている抵抗器41の値よ
り大きく設定され、これによって、|Vb2|＞|Vb1|となっ
ている。

また第１ゲート回路37は、前記負電圧検知信号S30を
反転するインバータ46と、このインバータ46の出力と前
記負電圧検知信号31とゼロクロス期間信号S32（第３図
を（Ｆ）参照）との論理積をとるアンドゲート47とを備
えており、前記負電負圧検知信号S30と、負電圧検知信
号S31と、ゼロクロス期間信号S32とに基づいて第３図
（Ｇ）に示す第１同期パルス信号S12を生成する。

また第２パルス発生器23は、電圧値制御用のダイオー
ド48a,48bと、第１正電圧検知回路49と、第２正電圧検
知回路50と、第２ゲート回路51とを備えており、前記サ
イリスタ17に印加されている交流電圧が負から正に変わ
ってから少し後で、第２同期パルス信号S13を発生し
て、これを駆動回路16に供給する。

第１正電圧検知回路49は、前記ダイオード48a,48bに
値Vb3より大きい順方向電圧が印加されているときにオ
ンする２つのトランジスタ52,53と、これら各トランジ
スタ52,53の電流路となる３つの抵抗器54,55,56とを備
えており、第３図（Ａ）に示す如く交流商用電源25から
出力される交流電圧の極性が正になり、これに対応して
前記ダイオード48a,48bに値Vb3より大きい順方向電圧が
印加されたとき第３図（Ｄ）に示すような正電圧検知信
号S33を発生し、これを第２ゲート回路51に供給する。
また第２正電圧検知回路50は、前記第１電圧検知回路49
と同様に、前記ダイオード48a,48bに値Vb4より大きい順
方向電圧が印加されているときにオンする２つのトラン
ジスタ57、58と、これら各トランジスタ57,58の電流路
となる３つの抵抗器59,60,61とを備えており、前記交流
商用電源25から出力される交流電圧の極性が正となり、
これに対応して前記ダイオード26a,26bに値Vb4より大き
い順方向電圧が印加されているとき第３図（Ｅ）に示す
ような正電圧検知信号S34を発生し、これを第２ゲート
回路51に供給する。なおここでは、値Vb4や、値Vb3は直
列に接続されたダイオード48a,48bの順方向導通電圧2VF
よりも小さく設定されている。また、第１正電圧検知回
路49に設けられている抵抗器54の値は、第２正電圧検知
回路51に設けられている抵抗器59の値より大きく設定さ
れ、これによって、|Vb4|＞|Vb3|となっている。

また第２ゲート回路51は、前記正電圧検知信号S33を
反転するインバータ62と、このインバータ62の出力と前
記正電圧検知信号S34とゼロクロス期間信号S32との論理
積をとるアンドゲート63とを備えており、前記正電圧検
知信号S33と、正電圧検知信号S34と、ゼロクロス期間信
号S32とに基づいて第３図（Ｈ）に示す第２同期パルス
信号S13を生成する。

また、ゼロクロス期間検知回路24は、電源スイッチが
オンされたときなどに、これを検知してリセット信号S3
5を発生する初期化回路64と、前記正電圧検知信号S34を
反転するインバータ65と、このインバータ65の出力とセ
ット信号S35との論理和をとるオアゲート66と、前記第
２負電圧検知回路28が負電圧検知信号S31の出力を停止
したとき前記第１電圧検知回路49の出力を取り込んで、
これをラッチし、この後前記オアゲート66からリセット
信号S36が供給されたとき前記ラッチ結果をクリアする
Ｄ型フリップフロップ67とを備えている。そして、前記
第２負電圧検知回路28が負電圧検知信号S31の出力を停
止する毎に前記第１正電圧検知回路49の出力を取り込ん
で、これをラッチして第３図（Ｆ）に示すゼロクロス期
間信号S32を生成し、これを前記第１ゲート回路37と、
第２ゲート回路51とに供給する。

このようにこのパルス信号発生回路13では、交流商用
電源25から出力される交流電圧が、負から正に変化する
点の前後で第１同期パルス信号S12と、第２同期パルス
信号S13とを発生し、これをサンプリング回路14と、駆
動回路16とに、各々供給する。

サンプリング回路14は、前記第１同期パルス信号S12
を反転するインバータ69と、このインバータ69から“1"
信号が出力されたときにオンするトランジスタ71と、こ
のトランジスタ71のベース電流を制限する抵抗器70と、
前記トランジスタ71の出力を分圧する抵抗器72,73と、
これら抵抗器72,73の接続点電圧が低下したときにオン
するトランジスタ74と、前記温度設定回路12の出力電流
値を制限する抵抗器75とを備えており、前記第１同期パ
ルス信号S12が供給されていないときには、その出力端
子電圧を電源電圧Vccに保持している。そしてこの状態
で、前記第１同期パルス信号S12が供給されたとき、前
記温度設定回路２から出力される温度設定信号S11を取
り込み、これを比較回路15に供給する。

比較回路15は、前記サンプリング回路14の出力と、前
記センサ温度検知回路１から出力される温度検知信号S1
0の値と比較する演算増幅器76を備えており、前記サン
プリング回路14が出力端子電圧を電源電圧Vccに保持し
ているときには、その出力端子を“Lo"レベルにしてい
る。そして、このサンプリング回路14から温度設定信号
S11が出力されたとき、この温度設定信号S11の値と、前
記センサ温度検知回路１から出力される温度検知信号S1
0の値と比較して、S10＞S11のとき、つまり前記電気毛
布18の温度が温度設定回路12によって設定されている温
度よりも低いとき、ヒータオン信号S14を発生し、これ
を駆動回路16に供給する。

前記回路16は、前記ヒータオン信号S14が供給された
ときにセットされ、この後前記第２同期パルス信号S13
が供給されたときにリセットされるRS型フリップフロッ
プ80と、このRS型フリップフロップ80のセット出力端子
が“Lo"レベルになっているときに充電され、“Hi"レベ
ルになったときに放電するコンデンサ82と、このコンデ
ンサ82の充放電時定数を決める抵抗器81と、前記コンデ
ンサ82から放電される電流を電圧に変換してトリガー信
号S15を発生する抵抗器83とを備えており、前記ヒータ
オン信号S14が供給されたとき、コンデンサ82に充電さ
れている電荷でトリガー信号S15を発生してサイリスタ1
7を導通させる。この後、第２同期パルス信号S13が供給
されたときトリガー信号S15の発生を停止して、コンデ
ンサ82に充電動作を行わせる。

また停止回路160は、電圧検出回路162と、アンドゲー
ト163と、駆動回路165と、サイリスタ166と、抵抗器167
と、温度ヒューズ168とを備えており、前記サイリスタ1
7が逆ブレークダウンを起こしているとき、これを検知
して装置の動作を停止させる。

電圧検出回路162は、第４図に示す如く前記サイリス
タ17のアノード、カソード間の電圧が逆方向に所定電圧
以上になったときにオンするトランジスタ180と、この
トランジスタ180を保護するダイオード181a〜181dと、
前記トランジスタ180がオンしたときオン状態となるト
ランジスタ182と、これらトランジスタ180,183の電流路
となる抵抗器183,184,185とを備えており、前記サイリ
スタ17のアノード、カソード間の電圧が逆方向に所定電
圧以上になったときに“Lo"電圧を発生し、それ以外の
ときには、“Hi"電圧を発生するように構成されてお
り、これらの電圧をアンドゲート163に供給する。

アンドゲート163は、前記電圧検出回路162の出力と、
前記第１パルス発生器22の出力との論理積をとるように
構成されており、前記第１パルス発生器22から第１同期
パルス信号S12が出力されたとき、前記電圧検出回路162
から“Hi"電圧が出力されていれば、前記サイリスタ17
が逆ブレークダウンを起こしたことを示す逆ブレーク検
知信号S16を発生して、これを駆動回路165に供給する。

駆動回路165は、前記逆ブレーク検知信号S16が供給さ
れたときにセットされ、この後前記第２同期パルス信号
S13が供給されたときにリセットされるRS型フリップフ
ロップ164と、このRS型フリップフロップ164のセット出
力端子が“Lo"レベルになっているときに充電され、“H
i"レベルになったときに放電するコンデンサ169と、こ
のコンデンサ169の充放電時定数を決める抵抗器170と、
前記コンデンサ169から放電される電流を電圧に変換し
てトリガー信号S17を発生する抵抗器171とを備えてお
り、前記逆ブレーク検知信号S16が供給されたとき、コ
ンデンサ169に充電されている電荷でトリガー信号S17を
発生して、これをサイリスタ166のゲートに供給する。
これによって、前記サイリスタ166に順方向の電圧が印
加されたとき、このサイリスタ166が導通し、抵抗器167
を発熱させる。そして、この抵抗器167の熱により温度
ヒューズ168が溶断され、全ての回路動作が停止する。

次に、第５図（Ａ）〜（Ｈ）に示す波形図を参照しな
がらこの実施例の動作を説明する。

まず、第５図（Ａ）に示す如く交流商用電10から出力
される交流電圧が負から正に変わる少し前（例えば、時
刻t1）に、第１パルス発生回路22がこれを検出して第４
図（Ｂ）に示す如く第１同期パルス信号S12を発生して
サンプリング回路14に温度設定回路12の出力を選択させ
る。

これによって、比較回路15を構成する演算増幅器76の
各入力端子に、第５図（Ｄ）に示す如く温度設定回路12
からの温度設定信号S11と、センサ温度検知回路11から
の温度検知信号S10とが供給される。

ここで、電気毛布18の温度が温度設定回路12によって
設定されている温度よりも低くなっており、これに対応
してS10＞S11になっていれば、第５図（Ｅ）に示す如く
比較回路15がヒータオン信号S14を発生して第５図
（Ｆ）に示す如く駆動回路16からトリガー信号S15を出
力させ、これをサイリスタ17のゲートに供給させる。

これにより、このサイリスタ17のアノード、カソード
間に順方向電圧が印加されたとき、第５図（Ｇ）に示す
如くこのサイリスタ17が導通して、このサイリスタ17に
順方向電圧が印加されている間、第５図（Ｇ）に示す如
くヒータ線20に駆動電流が流れる。

また、交流商用電源10から出力される交流電圧が負か
ら正に変わってから少し経過すれば（例えば、時刻t
2）、第２パルス発生回路23がこれを検出して第５図
（Ｃ）に示す如く第２同期パルス信号S13を発生して、
これを駆動回路16に供給する。

これによって、駆動回路16がトリガー信号S15の発生
を停止し、最初の状態に戻る。

またこの動作中において、第６図（Ｂ）に示す如くサ
イリスタ17が逆方向ブレークダウンを起こし、第６図
（Ａ）に示すようにヒータ線20に逆方向電流が流れる
と、電圧検出回路162がこれを検出して第６図（Ｃ）に
示す如く“Hi"電圧を出力する。

これによって、第６図（Ｄ）に示す如く第１パルス発
生器22から第１同期パルス信号S12が出力されたときか
ら第６図（Ｅ）に示す如く第２パルス発生器を23か第２
同期パルス信号S13を出力するまで、第６図（Ｆ）に示
す如くアンドゲート163が逆ブレーク検知信号S16を発生
し、これをサイリスタ166のゲートに供給する。

この結果、このサイリスタ166に順方向に電圧が印加
されると、このサイリスタ166が導通して、抵抗器167に
電流が流れる。そして、この抵抗器167が発生した熱に
より、温度ヒューズ168が溶断され、装置全体の動作が
停止する。

このように本実施例においては、サイリスタ17に印加
される交流電圧のゼロクロス点より少し前で、サイリス
タ17が逆方向ブレークダウンを起こしているかどうかを
検出し、逆方向ブレークダウンが検出されたとき、サイ
リスタ166をオンさせて、温度ヒューズ168を強制的に溶
断させるようにしているので、サイリスタ17が途中でブ
レークダウンを起こしたときにも、これを直ちに検出し
て装置動作を停止させることができる。これによってサ
イリスタ17の逆方向ブレークダウンに起因する電気毛布
18の過熱を防止することができる。

また上述した各実施例においては、ディスクリート部
品によってパルス信号発生回路13を構成しているが、第
７図に示すように交流商用電源25によって得られた電圧
を抵抗器140,141によって分圧するとともに、この分圧
結果を比較回路142によってその極性を検出し、この検
出結果に基づいてマイクロコンピュータ143で前記交流
商用電源25から出力される交流電圧のゼロクロス点を検
出させて、第１、第２同期パルス信号S12,S13を発生さ
せるようにしても良い。この場合、マイクロコンピュー
タにクロック信号を供給している水晶振動子144の振動
数に対応した精度で、これら第1,第２同期パルス信号S
1,S13の発生タイミングを制御することができる。

また上述した各実施例においては、コンデンサ82の充
放電動作によってトリガー信号S15を生成しているが、
このコンデンサ82に代えて、パルストランスを設けて
も、上述した各実施例と同様な効果を得ることができ
る。

また上述した各実施例においては、サイリスタ17を用
いて、ヒータ線20を通電するようにしているが、このサ
イリスタ17に代えてトライアツクなど双方向性スイッチ
ング素子を用いるようにしても良い。この場合にも、交
流商用電源25から出力される交流電圧が負から正に変わ
るときのゼロクロス点と、正から負に変わるときのゼロ
クロス点との前後において、第1,第２同期パルス信号S1
2,S13を各々発生するようにすれば、上述した各実施例
と同様な効果を得ることができる。

また上述した各実施例においては、ヒータ線20と、温
度センサ19とが分離している電気毛布18を例にとってこ
の発明を説明したが、１線式ワイヤ等のようにヒータ線
と、温度センサとが一体になっている場合にも、同様に
してサイリスタの逆方向ブレークダウンを検出して回路
動作を停止させることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、サイリスタが途
中でブレークダウンを起こしたとき、これを直ちに検出
して装置動作を停止させることができ、これによってサ
イリスタの逆方向ブレークダウンに起因する負荷側の過
熱を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による温度制御装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図に示すパルス信号発生回路の
具体例を示す回路図、第３図はこのパルス信号発生回路
の動作例を示す波形図、第４図は第１図に示す電圧検出
回路の具体例を示す回路図、第５図はこの実施例の動作
例を示す波形図、第６図はこの実施例の動作例を示す波
形図、第７図はこの発明による温度制御装置で用いるこ
とができるパルス信号発生回路の他の例を示す回路図、
第８図は従来の温度制御装置を示すブロック図、第９図
はこの温度制御装置の動作を説明するための波形図であ
る。 12……温度設定部（温度設定回路） 17……サイリスタ、19……温度センサ 22……パルス発生部（第１パルス発生器） 163……判定部（アンドゲート） 166……停止部（サイリスタ） 168……温度ヒューズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 博志 愛知県名古屋市西区葭原町４―21 東芝オ ーディオ・ビデオエンジニアリング株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭59−99956（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−25016（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−51517（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度センサから出力される温度検出信号
   と、温度設定部に設定されている設定温度とを比較し、
   この比較結果に基づいてサイリスタによるオンオフ制御
   を行なってヒータの発熱量を制御する温度制御装置にお
   いて、 前記サイリスタに印加される交流電圧のゼロクロス点よ
   り前で同期パルスを発生するパルス発生部と、 このパルス発生部から同期パルスが出力されたとき前記
   サイリスタの逆方向電圧に基づいてこのサイリスタが逆
   方向ブレークダウンを起こしているか否かを判定する判
   定部と、 この判定部によって前記サイリスタが逆方向ブレークダ
   ウンを起こしていると判定されたときに、回路動作を停
   止させる停止部と を備えたことを特徴とする温度制御装置。