JPS5837674B2 - ヘイメンジヨウハツネツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面温度を制御し得る平面状発熱装置に関する
ものである。

平面状発熱装置としては、従来、電気毛布や暖房用の床
マットなどがあった。

これらのものは平面状の電気絶縁体に電気ヒータを組込
み、更には温度制御のため、温度検出素子や制御回路な
どを必要によって組合せて使用していた。

第１図は従来より使用されている平面状発熱装置の例を
示したものであり、平面状の電気絶縁体１に線状の電気
ヒータ２を取付けている。

更に温度制御を行なうために、電気絶縁体１に線状の温
度検出素子３を配置している。

ここで温度検出素子３を線状にし、更に電気絶縁体１に
平面的に配置しているのは、全面にわたって温度の異常
な上昇が起こる危検を防止するためである。

温度検出素子３は、温度調節摘子４を持った温度制御回
路５に接続され、この温度制御回路５はリレー６を動作
させるように構成されている。

方、電源７はリレー６によって開閉する接点８を介して
電気ヒーク２に接続されている。

以上の構成において、設定された温度より平面状発熱装
置の温度が低いと、リレー６の接点８は閉じられ、電気
ヒータ２へ電源７の電流が供給されて、上記平面状発熱
装置の温度が高められる。

一方、逆に設定された温度より、平面状発熱装置の温度
が高くなると、接点８は開かれて電気ヒータ２への給電
が断たれる。

このようにして温度調節摘子４により設定された温度に
平面状発熱装置の温度は自動的に保持される。

なお、第１図の従来例ではリレーによる温度制御方式を
示したが、サイリスクなどの半導体素子を用いた比例制
御を行なう方式も使用されている。

以上、述べた従来の平面状発熱装置は以下のような欠点
を持っている。

すなわち、平面状発熱装置の面内において、部分的に熱
の発散の条件が異なると、温度分布が極めて不都合にな
る事である。

例えば面内の一部分が熱絶縁部でカバーされた場合、そ
の部分における熱の発散が極めて悪くなり、従って温度
上昇が大きくなる。

このような状態においても、平面内に配置された温度検
出素子の作用により、部分的な異常温度上昇は検出され
、或る程度危検は防止されている。

すなわち、上記の状態における部分的な温度上昇を検出
し、電気ヒータへの給電が減少させられるので、危険に
達する程の異常な温度上昇は避けられるが、一方、その
ために平面内の他の部分の発熱が抑えられて温度が低下
する事になる。

このように平面内の一部に熱の発散が少ない状態が発生
すると、その部分の異常な温度上昇を避けるために、他
の部分の温度が低下し、設定された温度を保持しなくな
る。

このような状態の発生に対して、更に安全を図るために
、平面内に多数個のサーモスタットを配置し、その部分
の温度が異常に上昇した場合に電気ヒークへの給電を遮
断する事も実際には行なわれている。

逆に、平面内の一部分に風が当るなどして、熱の発散が
他の部分に比べて異常に大きくなった場合は、その部分
の温度が低下する。

この温度低下を温度検出素子が検出して、電気ヒータへ
の給電量を増大させ、その部分の温度低下を補償しよう
とする。

このため平面内の他の部分の温度上昇が大きくなり、逆
に設定温度を越える状態が発生する。

以上述べたように、従来の平面状発熱装置においては、
その平面内において熱発散の不均一が発生すると、平面
内の温度分布を均一に保持できないばかりでなく、場合
によっては異常な温度上昇を引起こし、危険な状態にさ
えなるという欠点を持っている。

以下に述べる本発明の平面状発熱装置は上記従来例の欠
点を排除する新しい温度制御構成を持つものである。

第２図および第３図はそれぞれ本発明における平面状発
熱体および、該平面状発熱体を含む温度制御回路の基本
的な構戒の一例を示したもので、以下、図面と共に、そ
の詳細を説明する。

第２図において、平面状発熱体１０には単位平面状発熱
体である多数の電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・・・
・・・・Ｈｎが各々の一端を電源母線１１に接続されて
、電気的絶縁体に配置されている。

また、温度検出のために多数の線状の温度検出素子Ｒ１
，Ｒ２，Ｒ３，・・・・・・・・・Ｒｎが各々電気ヒー
タＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・・・・・・・Ｈｎに対応して
配置されている。

また、上記温度検出素子Ｒ，，Ｒ２，Ｒ３・・・・・・
・・・Ｒｎの各々の一端は温度検出母線１２に接続され
ている。

上記の電源母線１１および温度検出母線１２は各々外部
への接続端子１３および１４を持っており、さらに各々
の電気ヒータＨ，，Ｈ２，Ｈ３・・・・・・・・・Ｈｎ
の他端は各々接続端子Ａ１， Ａ２， Ａ３・・・・・
・・・・Ａｎ・・・・・・・・・を持っている。

また、上記各々の温度検出素子Ｒ１， Ｒ２ ， Ｒ３
，・・・・・・・・・Ｒｎは各々接続端子Ｓ１，Ｓ２，
Ｓ３，・・・・・・・・・Ｓｎを持っている。

以上述べたように本発明における平面状発熱体は、電気
ヒータと温度検出素子を一組としたものが多数独立に平
面内に配置されているものである。

すなわち比較的小さな面積を持った多数個の単位発熱体
が集合されて、一つの平面状発熱体を構或しており、こ
のような構成を持つ平面状発熱体と以下に述べる温度制
御回路を組合せる事によって、従来にない機能の高い平
面状発熱装置を実現する事ができる。

第３図は上記温度制御回路を含む本発明の一実症例を示
したものである。

同図において、第２図で説明したような構成の平面状発
熱体１０の電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・・・・
・・・Ｈｎおよび温度検出素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・
・・・・・・Ｒｎは図示のごとく温度制御回路１５に接
続されている。

上記温度制御回路１５は多数の電気ヒータの温度制御を
時分割で行なうように構成されている。

すなわち連動する走査スイッチ１６．１７を順次切換え
ることにより、各電気ヒータの通電量を制御している。

まず、電気ヒータＨ１の温度制御を行なう場合、走査ス
イッチ１６および１７は図示の位置になっており、温度
検出素子Ｒ１からの信号が温度検出回路１８に接続され
ている。

この温度検出回路１８は、それに接続される温度検出素
子からの信号を受けて、その温度検出素子が受けている
温度に比例した直流信号を発生するものである。

従って、使用される温度検出素子の温度検出方式によっ
て異なった温度検出回路が使用される。

次いで温度検出回路１８の出力信号は比較器１９に接続
され、所望の設定温度に比例した温度設定電源２０の電
圧とその大きさが比較される。

この比較器１９は温度検出回路１８からの入力信号が温
度設定電源２０からの入力より大きい場合は低い出力電
圧を発生し、また逆の場合は高い出力電圧を発生するも
のである。

さらに比較器１９の出力電圧の大きさは、温度検出回路
１８からの入力電圧と、温度設定電源２０の電圧の差に
比例するようになっている。

すなわち、設定温度と、実際の単位発熱体の温度の比較
が行なわれ、その差の大きさに比例した出力信号を得る
事ができる。

この比較器１９からの出力信号は走査スイッチ１８を通
って保持回路２１−１を経て制御回路２２−１に加えら
れる。

ここで保持回路２ １−１ ．２１−２．２１−３，・
・・・・・・・・，２１−ｎが挿入されているのは、本
実症例における温度制御方式が時分割で行なわれている
ためであり、短時間に行なわれる制御情報を次の制御が
行なわれる迄の期間保持するためである。

この制御回路２２−１の出力は接続端子Ａ１を介して電
気ヒータＨ１に加えられ、その発熱量が制御される。

次いで走査スイッチ１６および１γは次の接点へ移動し
、前に述べた場合と同様に電気ヒータＨ２の制御を行な
う。

このようにして順次電気ヒータＨ３・・・・・・・・・
Ｈｎの制御を行なうと再び最初の電気ヒータＨ，の制御
を開始する。

以上述べたように、全ての電気ヒータＨ， ， Ｒ２１
Ｈ３，・・・・・・・・・Ｈｎの発熱量は制御され、温
度設定電源２０で定められる温度に保持される。

このような構或を持つ平面状発熱体１０はその平面内に
おいて熱の発熱状態に変化があっても、その影響はその
部分のみに限定され、他の部分には全く影響を及ぼさな
い。

また、この平面状発熱体を構或する単位発熱体は比較的
小面積であるため、その単位発熱体の面内における熱発
散の不均一は殆んど発生しなくなる。

すなわち、本発明は従来の平面状発熱装置にあった全て
の欠点を排除し得るものである。

なお、本発明は平面状発熱体として、従来の電気毛布や
電気カーペットなどに使用されている第４図のようなも
のを使用する事ができる。

一般に電気毛布などの平面状発熱体に使用される発熱体
および感温素子は可撓性が要求され、かつ発熱体と感熱
体が比較的接近して設置される事が好ましいので、第４
図に示すものは次のような構造となっている。

すなわち、発熱体３０は絶縁体の芯３１に巻きつけられ
、その上に温度によって抵抗値が変化する高分子材料か
ら作られた感熱層３２が被覆されている。

更に、その上に導電体からなる信号線３３が巻きつけら
れ、その上に絶縁被覆３４が施されている。

このように発熱体と感熱体が一体になっているものを平
面状に配置して電気毛布などの平面状発熱体が形威され
ている。

ここで温度の検出は、発熱体３０と信号線３３の間にあ
る感熱層３２の温度による抵抗の変化を図る事により行
なっている。

以上、図面と共に本発明の実捲例を説明したが、これは
各々独立の自動温度制御がなされる単位発熱体を複数個
集合させて平面状発熱体を構戒したものである。

なお本発明の平面状発熱体の温度設定は、共通に行なわ
れるのであるが、必要によっては各単位発熱体の温度を
各々異なった値に設定する事も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平面状発熱装置の一例の電気的構或図、
第２図は本発明で使用する平面状発熱体の一例の電気的
構威図、第３図は本発明の一実施例の電気的構成図、第
４図は本発明で使用し得る発熱体と感熱体の構戒例を示
す図である。 １０・・・・・・平面状発熱体、１５・・・・・・温度
制御回路、１６．１７・・・・・・走査スイッチ、１８
・・・・・・温度検出回路、１９・・・・・・比較器、
２０・・・・・・温度設定電源、２１−１〜２１−ｎ・
・・・・・保持回路、２２−１〜２２−ｎ・・・・・・
制御回路、Ｈ，〜Ｈｎ・・・・・・電気ヒー久Ｒ１〜Ｒ
ｎ・・・・・・温度検出素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 温度検出素子を設けた単位発熱体を複数個平面的に
   集合して成る平面状発熱体と、前記各温度検出素子から
   得られる各単位発熱体の温度に対応する直流電圧を、温
   度設定電源から得られる設定温度に対応する直流電圧と
   比較し、その差電圧に相当する電圧を出力する比較器と
   、前記各単位発熱体に対する通電を制御する複数個の通
   電制御回路と、前記各温度検出素子から得られる各単位
   発熱体の温度に対する直流電圧を前記比較器に順次人力
   する第１の走査スイッチと、該第１の走査スイッチと連
   動し、かつ前記比較器の出力電圧を前記複数個の通電制
   御回路に順次入力する第２の走査スイッチを具備してな
   る平面状発熱装置。