特表 2024-512233 直流電熱器具のスマート温度制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-19

(54)【発明の名称】直流電熱器具のスマート温度制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 5/04 20060101AFI20240312BHJP

   F24D 13/02 20060101ALI20240312BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

H02H5/04 170

F24D13/02 G

H05B3/00 310E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023549117

(86)(22)【出願日】2022-01-06

(85)【翻訳文提出日】2023-08-14

(86)【国際出願番号】 KR2022000202

(87)【国際公開番号】W WO2022203171

(87)【国際公開日】2022-09-29

(31)【優先権主張番号】10-2021-0037138

(32)【優先日】2021-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523309266

【氏名又は名称】エスピー ケア インダストリー カンパニー リミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】523308007

【氏名又は名称】キム ミン ジャ

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】キム ミン ジャ

(72)【発明者】

【氏名】イ ファ ジン

【テーマコード（参考）】

3K058

3L072

【Ｆターム（参考）】

3K058AA42

3K058BA02

3K058CA04

3K058CA23

3K058CA39

3K058CA52

3K058CB02

3L072AB04

3L072AC02

(57)【要約】

ＤＣ電熱器具に感温性絶縁樹脂を用いた感熱線を使用し、正確な温度制御及び局部過熱を防止できる経済的な電熱器具のスマート温度制御装置が提供される。
前記電熱器具の発熱ケーブルは、感温性絶縁樹脂で覆われ、前記直流電源によって発熱される発熱線と；前記感温性絶縁樹脂の外側を螺旋状に巻いた感熱線と；を含み、前記温度制御装置は、前記直流電源を電力制御素子を介して前記発熱線に供給して前記発熱線を発熱させる発熱周期と、前記発熱線にパルス信号電圧を供給して温度感知電流を発生させる温度感知周期とを交互に有するように制御し、前記温度感知周期には、前記パルス信号電圧により前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる前記温度感知電流による温度感知電圧信号を入力され、前記温度感知電圧信号に応じて前記発熱周期に前記電力制御素子を制御して前記電熱器具の発熱温度を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源を用いる電熱器具の温度制御装置において、
前記電熱器具の発熱ケーブルは、
感温性絶縁樹脂で覆われ、前記直流電源によって発熱される発熱線と；
前記感温性絶縁樹脂の外側を螺旋状に巻いた感熱線と；を含み、
前記温度制御装置は、
前記直流電源を電力制御素子を介して前記発熱線に供給して前記発熱線を発熱させる発熱周期と、前記発熱線にパルス信号電圧を供給して温度感知電流を発生させる温度感知周期とを交互に有するように制御し、
前記温度感知周期には、前記パルス信号電圧により前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる前記温度感知電流による温度感知電圧信号を入力され、前記温度感知電圧信号に応じて前記発熱周期に前記電力制御素子を制御して前記電熱器具の発熱温度を制御する、温度制御装置。

【請求項2】

前記温度制御装置は、前記温度感知周期にＯＦＦ／ＯＮ出力信号を前記電力制御素子のゲートに１回以上出力して前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮさせることにより前記パルス信号電圧を生成する、請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項3】

前記温度制御装置は、前記温度感知周期を３００～１０００ｍｓ毎に１５～３０ｍｓ間行う、請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項4】

前記温度制御装置は、
前記パルス信号電圧が前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる温度感知電流を感知し温度感知信号電圧を生成する温度感知信号部と；
前記温度感知信号部の温度感知信号電圧から入力された信号電流を増幅して温度感知制御電圧を生成する温度感知制御電圧変換部と；
前記発熱線に供給する直流電源の供給を制御する前記電力制御素子を含む出力制御部と；及び
プログラムされたプロセスによって、前記電力制御素子に発熱周期及び感知周期に対する制御信号を送信し、前記温度感知制御電圧変換部の温度感知制御電圧を入力され、前記出力制御部の前記電力制御素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することを含む中央制御装置と；を含む、請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項5】

前記温度感知信号部は、
前記感熱線の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２とは、第１感知ノードＳＶ１で接続され、前記第１感知ノードＳＶ１と前記発熱線の他側端子に接続された第１端子ノードｎｄ１の間に第１電圧感知コンデンサを接続し、前記第１電圧生成コンデンサに前記発熱線の発熱温度に応じた温度感知信号電圧が生成される、請求項４に記載の温度制御装置。

【請求項6】

前記第１電圧生成コンデンサは、前記感温性絶縁樹脂のキャパシタ容量の１００～１０００倍に相当するキャパシタ容量値を有する、請求項５に記載の温度制御装置。

【請求項7】

前記温度感知制御電圧変換部は、前記第１感知ノードＳＶ１から入力端ダイオードＤ２を介して第２分配抵抗Ｒ２と直列に接続された第３分配抵抗Ｒ３を介し、第２電源部ＤＣ－と接続され、
前記第２分配抵抗Ｒ２と第３分配抵抗Ｒ３との接続点は、電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のベースと接続となり、
前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のコレクタは第４抵抗Ｒ４を介して前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋と接続され、
前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、第２コンデンサＣ２が並列に接続された第５抵抗Ｒ５を介して前記第２電源部ＤＣ－と接続され、前記第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、中央制御装置の温度感知電圧端子に入力され、
前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力された温度感知制御電圧が設定された温度電圧より高いと判断されると、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御する、請求項５に記載の温度制御装置。

【請求項8】

前記温度制御装置は、内部温度制御回路に直流動作電源を供給する動作電源部をさらに含み、
前記温度感知制御電圧変換部は、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタと第２コンデンサＣ２との接続点に前記中央制御装置保護用第３ダイオードＤ３を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続し、
前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力される温度感知電圧が予め設定された正常入力電圧の範囲である４．８［Ｖ］を超える電圧、又は０．２［Ｖ］未満の電圧であると判断されると、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御し、その後再起動しないように中央制御装置の前記電力制御素子の制御出力を停止するように制御する、請求項７に記載の温度制御装置。

【請求項9】

前記発熱線の一側端子Ｈ１は、前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋に接続され、
前記発熱線の他側端子Ｈ２は、前記出力制御部の第１電力制御素子ＦＥＴ１の一側端子に接続され、
前記第１電力制御素子の他側端子と一側端子とが接続され、直列に接続された第２電力制御素子の他側端子が第２電源部ＤＣ－と接続される、請求項４に記載の温度制御装置。

【請求項10】

前記第１電力制御素子及び第２電力制御素子のゲートは、それぞれ前記中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂに接続され、
前記第１電力制御素子の両側端子には、第６分配抵抗Ｒ６が並列に接続され、前記第２電力制御素子の両側端子には、第７分配抵抗Ｒ７が並列に接続され、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７が接続される接続点２は、中央制御装置の動作感知信号端子ＳＶ４と接続され、
前記接続点２は、第４ダイオードＤ４を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続され、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値は前記接続点２の感知電圧が正常な温度感知周期から１～４［Ｖ］の範囲内で設定されるように抵抗値を配分し、
前記中央制御装置は、温度感知周期で前記動作信号感知端子ＳＶ４に設定された正常感知電圧の範囲を超える電圧、又は未満の電圧が入力されると、前記ゲート出力端子Ａ、Ｂを介してＯＦＦ制御信号を出力し、その後、再起動しないように前記中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂの出力を停止するように制御する、請求項９に記載の温度制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電源を用いた電熱器具において、感温性絶縁樹脂を用いた感熱線を使用することにより、発熱線に沿って全区間にわたって正確な温度感知を行うことができるスマート温度制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

交流電源を使用して電気暖房を目的とする電気敷布団、電気カーペットには発熱線を使用して発熱をすることになる。

【0003】

電気カーペットのような電熱器具では、発熱線に電流を流し、発熱した熱によってカーペットの温度を暖かく保つ。発熱線に電流が流れると熱が発生して温度が上昇することになるが、適切に温度制御をしないと発熱線の温度は上昇し続け、過熱による火傷や火災が発生する恐れがある。したがって、電熱器具の発熱部が常に所望の温度範囲に留まるように温度制御装置を介して正確に温度制御をしなければならない。現在、電気用品安全基準法令によれば、電熱器具で放熱される最高温度は９５℃以下と規定されている。

【0004】

電熱器具の温度を制御する方法は、発熱線の温度を感知する温度センサ及び温度過昇防止装置であるバイメタルセンサを測定部位別に別途設けて温度を感知し供給電力を制御する方式及び発熱線と並列に巻かれた感熱線間で温度が上昇するとインピーダンスが減少する感温性絶縁樹脂を介在し、前記感温性絶縁樹脂を介して感熱線に流れる交流の電流変化を感知して温度を制御する方式が主に研究されてきた。

【0005】

温度センサと温度過昇防止装置を使用すると、電気カーペットを正常な状態で広げて使用するときは、温度制御がスムーズに作動することができるが、電気カーペットの上に重い物体が置かれたり、温度センサやバイメタルセンサが設置されていない部分が折りたたまれた状態では温度感知が正しくできず、局部的に過熱が発生することがある。

【0006】

電気カーペットを製造する際、発熱線は１人用の場合、１００ｃｍ ｘ １８０ｃｍの面積に長さ２５ｍ、２人用の場合は、１４０ｃｍ ｘ １８０ｃｍの面積に長さ約３４ｍ程度を使用しますが、上記のように、長く続いたすべての部分に温度センサやバイメタルセンサを均等に設置することは製造工程の側面や、経済的な面で困難である。これにより通常、電気カーペットの場合、２～３箇所に温度センサやバイメタルセンサが設置されることになる。このような電気カーペットの場合、温度センサやバイメタルが設置されないところが折れたりして過熱になるときは、正確な温度が感知されない構造的な特徴を持つことになる。

【0007】

感熱線方式は、発熱線の外部に温度によってインピーダンスが変化するナイロン樹脂で絶縁を行い、ナイロン樹脂の外部に感熱線を巻いた後、その外部には外装用絶縁材で被覆することになる。

【0008】

このような感温性絶縁樹脂を用いた感熱線方式は、発熱線と感熱線が並列に並べて設置されており、感熱線が設置されたすべての区間で温度感知が可能で局部過熱の防止も可能な特徴により、別途の温度センサやバイメタルを使用した方式に比べて作業性とコスト面、安全性でも優れた方式といえる。

【0009】

このような感温性絶縁樹脂を用いた感熱線方式は、温度が上昇すると絶縁誘電体のインピーダンスが減少する特性上、絶縁樹脂である誘電体に電流が流れる交流電源を用いた電熱装置に対する温度感知装置として主に研究されてきた。

【0010】

しかしながら、直流電源を用いた電熱器具の場合、感温性絶縁樹脂を用いた感熱線方式により電熱温度を制御する装置については、まだ開発されたことはない。

【0011】

これは、感温性絶縁樹脂として使用される物質は主にナイロン成分であり、ナイロンは誘電体として、交流信号は誘電体を通過することができるが、直流信号は誘電体の絶縁抵抗で遮断されて感知されないからである。

【0012】

近年、ＤＣ直流電源を使用して電磁波が発生せず、携帯性の良い電気敷布団、電気カーペットなどＤＣ電熱器が多く開発されている。

【0013】

大韓民国登録実用新案公報２０－０２９６２４４号では、交流入力電圧を直流に変換後、マイクロコントローラを使用してサイリスタをゼロボルトでトリガすることを特徴とする電子マット用直流自動温度調整器についての内容が紹介されている。

【0014】

現在使用されているＤＣクッション、ＤＣマットの場合、使用電圧は主に５Ｖ～２４Ｖを使用することになるが、交流２２０Ｖに比べて電圧が低く、安全性に優れ、交流ではない直流なので電磁波が発生せず、電源がバッテリーにより供給され、持ち運びできるメリットがある。

【0015】

ＤＣマットの場合、ＡＣ－ＤＣ変換アダプターを使用するか、携帯用バッテリーを使用してＤＣ１２Ｖ又は２４ＶのＤＣ電圧を使用する製品が開発されています。

【0016】

開発されたＤＣ電熱製品は、温度制御のために主に温度感知センサとバイメタルセンサを用いた温度制御方式が用いられる。しかし、このようなバイメタル方式は、上述のように折り畳まれた部分や、局部的な過熱時に容易に感知されない問題点と、発熱ケーブル配置作業時にセンサを設置して接続しなければならない作業が含まれ、作業性が悪く、製造コスト面において不利な問題がある。

【0017】

したがって、直流電源を用いた電気カーペット、電気マットなどの電熱器具、自動車内部に使用する発熱体などで折り畳まれた部分や、局部的な過熱にも正確に温度を制御でき、作業性が良く、経済的に製造できるスマートな温度制御装置が要求される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする技術的課題】

【0018】

本発明は、ＤＣ電熱器具に感温性絶縁樹脂を用いた感熱線を使用して正確な温度制御及び局部過熱を防止できる経済的なスマート温度制御装置を提供するものである。

【0019】

本発明のさらに他の目的は、ＤＣ電熱器具の局部的な発熱、発熱線の故障及び温度制御用電力素子の故障から電熱器具を安全に保護することができ、経済的に製造できるＤＣ電熱器具の温度制御装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明の一態様によれば、直流電源を用いた電熱器具の温度制御装置において、前記電熱器具の発熱ケーブルは、感温性絶縁樹脂で覆われ、前記直流電源によって発熱される発熱線と；前記感温性絶縁樹脂の外側を螺旋状に巻いた感熱線とを含み、前記温度制御装置は、前記直流電源を電力制御素子を介して前記発熱線に供給して前記発熱線を発熱させる発熱周期と、前記発熱線にパルス信号電圧を供給して温度感知電流を発生させる温度感知周期とを交互に有するように制御し、前記温度感知周期には、前記パルス信号電圧により前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる前記温度感知電流による温度感知電圧信号を入力され、前記温度感知電圧信号に応じて前記発熱周期に前記電力制御素子を制御して前記電熱器具の発熱温度を制御することを特徴とする。

【0021】

また、前記温度制御装置は、前記温度感知周期にＯＦＦ／ＯＮ出力信号を前記電力制御素子のゲートに１回以上出力して前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮさせることにより前記パルス信号電圧を生成することを特徴とする。

【0022】

また、前記温度制御装置は、前記温度感知周期を３００～１０００ｍｓ毎に１５～３０ｍｓ間行うことを特徴とする。

【0023】

更に、前記温度制御装置は、前記パルス信号電圧が前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる温度感知電流を感知して温度感知信号電圧を生成する温度感知信号部と；前記温度感知信号部の温度感知信号電圧から入力された信号電流を増幅して温度感知制御電圧を生成する温度感知制御電圧変換部と；前記発熱線に供給する直流電源の供給を制御する前記電力制御素子を含む出力制御部と；及びプログラムされたプロセスによって、前記電力制御素子に発熱周期及び感知周期に対する制御信号を送信し、前記温度感知制御電圧変換部の温度感知制御電圧を入力され、前記出力制御部の前記電力制御素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することを含む中央制御装置とを含むことを特徴とする。

【0024】

また、前記温度感知信号部は、前記感熱線の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２とが第１感知ノードＳＶ１で接続され、前記第１感知ノードＳＶ１と前記発熱線の他側端子に接続された第１端子ノードｎｄ１の間に第１電圧感知コンデンサを接続することを特徴とし、前記第１電圧生成コンデンサに前記発熱線の発熱温度に応じた温度感知信号電圧が生成されることを特徴とする。

【0025】

更に、前記第１電圧生成コンデンサは、前記感温性絶縁樹脂のキャパシタ容量の１００～１０００倍に相当するキャパシタ容量値を有することを特徴とする。

【0026】

また、前記温度感知制御電圧変換部は、前記第１感知ノードＳＶ１から入力端ダイオードＤ２を介して第２分配抵抗Ｒ２と直列に接続された第３分配抵抗Ｒ３を介し、第２電源部ＤＣ－と接続され、前記第２分配抵抗Ｒ２と第３分配抵抗Ｒ３との接続点は、電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のベースと接続となり、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のコレクタは第４抵抗Ｒ４を介して前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋と接続され、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、第２コンデンサＣ２が並列に接続された第５抵抗Ｒ５を介して前記接地と接続され、前記第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、中央制御装置の温度感知電圧端子に入力されることを特徴とし、前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力された温度感知制御電圧が設定された温度電圧より高いと判断されると、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御することを特徴とする。

【0027】

更に、前記温度制御装置は、内部温度制御回路に直流動作電源を供給する動作電源部をさらに含み、前記温度感知制御電圧変換部は、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタと第２コンデンサＣ２との接続点に前記中央制御装置保護用第３ダイオードＤ３を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続することを特徴とし、前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力される温度感知電圧が予め設定された正常入力電圧の範囲である４．８［Ｖ］を超える電圧、又は０．２［Ｖ］未満であると判断された場合、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御し、その後再起動しないように中央制御装置の前記電力制御素子の制御出力を停止するように制御することを特徴とする。

【0028】

また、前記発熱線の一側端子Ｈ１は、前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋に接続され、前記発熱線の他側端子Ｈ２は、前記出力制御部の第１電力制御素子ＦＥＴ１の一側端子に接続され、前記第１電力制御素子の他側端子と一側端子とが接続され、直列に接続された第２電力制御素子の他側端子が第２電源部ＤＣ－と接続されることを特徴とする。

【0029】

なお、前記第１電力制御素子及び第２電力制御素子のゲートは、それぞれ前記中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂに接続され、第１電力制御素子の両側端子には第６分配抵抗Ｒ６が並列に接続され、第２電力制御素子の両側端子には、第７分配抵抗Ｒ７が並列に接続され、第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の接続点２は、中央制御装置の動作感知信号端子ＳＶ４と接続されることを特徴とし、前記接続点２は、第４ダイオードＤ４を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続され、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値は、接続点２の感知電圧が正常な温度感知周期から１～４［Ｖ］の範囲内で設定されるように抵抗値を配分したことを特徴とし、前記中央制御装置は、温度感知周期で前記動作信号感知端子ＳＶ４に設定された正常感知電圧の範囲を超える電圧、又は未満の電圧が入力されると、前記ゲート出力端子Ａ、Ｂを介してＯＦＦ制御信号を出力し、その後、再起動しないように中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂの出力を停止するように制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0030】

本発明の一実施形態によれば、ＤＣ電熱器具の発熱線の周囲に感温性絶縁樹脂を用いた感熱線を使用することにより、発熱線に沿って全区間にわたって正確な温度感知を行うことができ、正確な温度制御及び局部過熱を防止できる温度制御装置を提供することができる。

【0031】

本発明の一実施形態によれば、ＤＣ電熱カーペットやマット製造時、別途の温度感知センサやバイメタルセンサ等の設置工程を除くことができ、感温性絶縁樹脂で被覆した発熱線に感熱線を巻いた発熱ケーブルをマットに配置して縫製する簡単な作業工程により、ＤＣ電熱カーペットやマットを経済的に製造することができ、最小の電子部品のみを用いて経済的に温度制御装置を製造することができる。

【0032】

本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、発熱線と直流電圧が印加された状態でパルス信号が発生する感知周期毎に感温性絶縁樹脂を介して感熱線に流れる充放電電流による温度感知電圧信号の入力を受け取ることができ、正確な温度感知ができる。

【0033】

本発明の一実施形態による温度制御装置は、発熱線の一部で局部過熱が発生しても全発熱線区間を通じて温度感知することができ、従来の温度センサとバイメタルを用いた温度制御装置に比べて正確かつ迅速に温度制御ができる効果を持つことができる。

【0034】

本発明の一実施形態による温度制御装置は、簡単な回路構成を適用して最小の部品で効果的にＤＣ電力による発熱温度を制御することができ、作業性が良く、製造工程を減らすことができ、経済的である。

【0035】

本発明の一実施形態による温度制御装置は、発熱線と感熱線との間の絶縁が破壊されて螺旋接触した場合でもこれを感知する回路を構成し、効果的かつ迅速に発熱回路を遮断することができる。

【0036】

また、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、電力制御素子２個を直列に接続して発熱線に直流電源を供給する回路特性により、電力制御素子のいずれかが故障して発熱による制御ができない時でも効果的かつ迅速に発熱回路を遮断することができる。

【0037】

本発明の一実施形態に係る電熱器具の温度制御装置は、直流電源を用いることで電磁波の発生を低減することができ、使用電圧が低いため感電事故の危険がなく、温度センサと温度過昇防止装置であるバイメタルセンサを用いなくても温度感知や局部過熱防止が可能な利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の一実施形態に係る直流電源の温度制御装置を示した図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る発熱ケーブルの構造を示した図である。

【図3】温度制御装置に第１電圧生成コンデンサＣ１を設けていない状態で感熱線ＳＷ１に誘起される温度感知信号を示した写真である。

【図4】本発明の一実施形態によって、温度感知信号部１７に第１電圧生成コンデンサＣ１を設けた状態で、感熱線ＳＷ１から入力される温度感知信号電圧波形を示した写真である。

【図5】本発明の一実施形態によって、温度感知信号部１７に第１電圧生成コンデンサＣ１を設けた状態で、感熱線ＳＷ１から入力される温度感知信号電圧波形を示したものであり、図４に比べて発熱線の温度が高い場合を示した写真である。

【発明の実施のための形態】

【0039】

本出願で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに他を意味しない限り、複数の表現を含む。

【0040】

本出願において、ある部分がある構成要素を「含む」と言うとき、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0041】

また、本発明の実施形態の構成要素を説明する際に、第１、第２などの用語を用いることができる。この用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によってその構成要素の性質、順番、順序などが限定されない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」、または「接続」されると記載されている場合、その構成要素は他の構成要素に直接連結、結合、または接続することができるが、その構成要素と他の構成要素間に別の構成要素が「連結」、「結合」、または「接続」されてもよいことが理解されるべきである。

【0042】

以下、本発明の実施に係る感熱線方式と温度測定周期方式を適用した直流電源を用いた温度制御装置について詳細に説明する。

【0043】

図１は、本発明の一実施形態による直流電源の温度制御装置を示したものである。

【0044】

図１を参照すると、本発明の一実施形態による電熱器具の発熱ケーブルは、発熱線ＨＷ１の外部と感熱線ＳＷ１との間に感温性絶縁樹脂（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｒｅｓｉｎ、ＴＳＲ）が充填されて絶縁される。

【0045】

本発明において感温性絶縁樹脂ＴＳＲは、温度が上昇するとインピーダンスが低下し、温度が下がるとインピーダンスが増加する絶縁体樹脂を意味する。

【0046】

例えば、本発明の一実施形態では、感温性絶縁樹脂にはナイロン樹脂が適用される。

【0047】

ナイロン樹脂は絶縁物である誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）であり、低温ではインピーダンスが大きく、温度が高くなるほどインピーダンスが減少する特徴があり、絶縁体の特徴を有しており、直流電流は流れないが、交流電流ではコンデンサとして作用し、充放電感知電流が流れる特性を持つことになる。

【0048】

本発明の一実施形態による発熱ケーブルは、感温性絶縁樹脂で覆われ、直流電源によって発熱される発熱線と；前記感温性絶縁樹脂の外側を螺旋状に巻いた感熱線と；を含むことを特徴とする。例えば、本発明の一実施形態に係る発熱ケーブルは、中心部に発熱線ＨＷ１が形成されて、感熱線ＳＷ１と絶縁が維持できる程度に近接して感熱線の周囲に配置し、その間を感温性絶縁樹脂ＴＳＲで絶縁した構造で形成される。

【0049】

本発明の一実施形態によれば、前記感熱線ＳＷ１は、感温性絶縁樹脂の温度を測定する温度感知線の用途に使用される。

【0050】

図２は、本発明の一実施形態による発熱ケーブルの構造を示したものである。

【0051】

図２を参照すると、本発明の一実施形態による感熱線方式の発熱ケーブルは、中心に位置する発熱線ＨＷ１、前記発熱線ＨＷ１の外部に温度によってインピーダンスが変化する感温性絶縁樹脂（ＴＳＲ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｒｅｓｉｎ）であるナイロン樹脂で被覆し、ナイロン樹脂の外部に感熱線ＳＷ１を巻いた後、その外側には外装用絶縁材であるＰＶＣで被覆することを特徴とする。

【0052】

発熱線ＨＷ１に直流を流すと、感熱線ＳＷ１には交流と異なり直流に対して絶縁体である感温性絶縁樹脂ＴＳＲにより直流が遮断され温度感知電流が流れなくなる。

【0053】

しかし、前記発熱線ＨＷ１に時間とともに変化するパルス信号電圧を供給すると、前記感熱線ＳＷ１には発熱線ＨＷ１に供給されたパルス信号電圧によるパルス信号電流が感温性絶縁樹脂ＴＳＲを介して前記感熱線ＳＷ１に伝えられ、接地側に流れることができる。

【0054】

前記パルス信号電圧によるパルス信号電流が感温性絶縁樹脂ＴＳＲを介して感熱線ＳＷ１に伝達される電流は、感温性絶縁樹脂が温度によってインピーダンスが変化するため、感温性絶縁樹脂の温度によって変化することになる。例えば、感温性絶縁樹脂の温度が上がるとパルス電圧による電流が増加し、感温性絶縁樹脂の温度が下がるとパルス電圧による電流が減少することになる。

【0055】

本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、上記のようなパルス信号電圧による感温性絶縁樹脂を通る電流が温度に応じて変化する特徴を利用して、温度感知周期で温度を感知して発熱線ＨＷ１に流れる電流を制御することにより、発熱線ＨＷ１の発熱温度を制御することを特徴とする。

【0056】

例えば、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、直流電源を電力制御素子を介して発熱線ＨＷ１に供給し前記発熱線ＨＷ１を発熱させる発熱周期と前記発熱線ＨＷ１にパルス信号電圧が供給され温度感知電流を発生させる温度感知周期を交互に有するように制御する。前記温度感知周期には、前記パルス信号電圧により前記発熱線ＨＷ１から前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる感知電流による温度感知電圧信号を入力され、前記温度感知電圧信号に応じて前記発熱周期に前記電力制御素子を制御して前記電熱器具の放熱温度を制御することを特徴とする。

【0057】

本発明の一実施形態では、温度感知周期（一実施形態では２０ｍｓ）の間に発熱線ＨＷ１に直流電源を供給する電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮ動作させることにより、パルス信号電圧を生成することを特徴とする。

【0058】

さらに別の実施形態では、別途のパルス発生器によって温度感知周期の間にパルス信号電圧を発熱線に供給することができる。

【0059】

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る温度制御装置において、前記発熱線ＨＷ１の一側端子Ｈ１は、直流電源の第１電源部ＤＣ＋に接続され、発熱線ＨＷ１の他側端子Ｈ２は、前記電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２の第１一側端子が接続された第１端子ノードｎｄ１と接続され、前記第１電力制御素子ＦＥＴ１と直列に接続された第２電力制御素子ＦＥＴ２を介して接地側と接続されるように回路が構成される。

【0060】

また、第２電源部ＤＣ－は電源接地に接続される。

【0061】

また、前記感熱線ＳＷ１の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２は、第１感知ノードＳＶ１と共に接続され、前記第１感知ノードＳＶ１と前記発熱線ＨＷ１の他側端子Ｈ２と接続された第１端子ノードｎｄ１との間に第１電圧生成コンデンサＣ１が接続される。

【0062】

本発明の一実施形態によれば、前記第１電圧生成コンデンサＣ１には、前記発熱線の発熱温度に応じて前記感熱線ＳＷ１を介して温度感知信号電圧が生成されることを特徴とする。

【0063】

また、前記温度制御装置は、前記温度感知周期にＯＦＦ／ＯＮ出力信号を前記電力制御素子のゲートに１回以上出力して前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮさせることによりパルス信号電圧を生成させることを特徴とする。

【0064】

本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、発熱周期には、前記直流電源の直流供給電圧による電流が発熱線ＨＷ１と電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２を通って流れ前記発熱線ＨＷ１を発熱させ、感知周期には、パルス信号電圧による感知電流が前記感温性絶縁樹脂ＴＳＲを介して前記感熱線ＳＷ１に流れることにより、温度制御装置が前記感知電流の変化を利用して前記電力制御素子の開／閉を制御することを特徴とする。

【0065】

本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、発熱線ＨＷ１及び内蔵された温度制御回路に直流動作電源を供給する動作電源部１１と；パルス信号電圧が感温性絶縁樹脂ＴＳＲを介して感熱線ＳＷ１に流れる温度感知電流を感知して温度感知信号電圧を生成する温度感知信号部１７と；温度感知信号部１７の温度感知信号電圧から入力された信号電流を増幅して温度感知制御電圧に変換する温度感知制御電圧変換部１３と；発熱線ＨＷ１に供給する直流電源の供給を制御する電力制御素子を含む出力制御部１４、１５と；プログラムされたプロセスに従って、前記出力制御部の電力制御素子１４、１５に発熱周期及び温度感知周期に対する制御信号を送信し、温度感知制御電圧変換部１３の温度感知制御電圧を入力され、前記出力制御部のＯＮ／ＯＦＦを制御し、各部を制御する中央制御装置２０と；及びユーザによって動作温度を設定するように入力される温度設定部１２と；を含むことを特徴とする。

【0066】

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるＤＣ電熱器具の直流電源は、供給電圧をＤＣ２４Ｖで供給することを例に説明する。これは本発明を説明するための一実施形態に過ぎず、同じ技術的特徴を適用することによって１２Ｖ、５Ｖなどの全てのＤＣ電圧で使用することができる。

【0067】

また図１を参照して説明すると、前記温度感知信号部１７において、感熱線ＳＷ１の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２は、第１感知ノードＳＶ１に接続され、前記第１感知ノードＳＶ１と前記発熱線ＨＷ１の他側端子に接続された第１端子ノードｎｄ１との間に第１電圧生成コンデンサＣ１が接続される。前記第１電圧生成コンデンサＣ１には、前記発熱線の発熱温度に応じて前記感熱線ＳＷ１に流れる電流により温度感知信号電圧が生成されることを特徴とする。

【0068】

また、前記第１端子ノードｎｄ１は、第１電力制御素子ＦＥＴ１の一側端子と接続される。

【0069】

前記温度感知制御電圧変換部１３は、前記第１感知ノードＳＶ１から入力端ダイオードＤ２を介して第２分配抵抗Ｒ２と直列に接続された第３分配抵抗Ｒ３を介して接地と接続することになる。前記第２分配抵抗Ｒ２と第３分配抵抗Ｒ３との接続点に第２感知ノードＳＶ２が生成され、前記第２感知ノードＳＶ２は、電流増幅型第１トランジスタＴＲ１の ベースと接続になる。前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のコレクタは第４抵抗Ｒ４を介して前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋と接続され、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタは第２コンデンサＣ２が並列に接続された第５抵抗Ｒ５を介して接地と接続される。また、前記第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、温度感知制御電圧変換部１３の出力端で第３感知ノードＳＶ３である温度感知電圧端子と接続され、中央制御装置２０に入力される。

【0070】

本発明の一実施形態によれば、入力端ダイオードＤ２を介して入力される温度感知信号電圧の電流は非常に微弱であるため、ＮＰＮ電流増幅型第１トランジスタＴＲ１をエミッタフォロワ方式で結線して電流増幅することを特徴とする。温度感知制御電圧変換部１３では、直流電源の第１電源部ＤＣ＋ － 第４抵抗Ｒ４ － 電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のコレクタ － エミッタ － 第５抵抗Ｒ５ － 接地の順に増幅された電流が流れることになる。

【0071】

第５抵抗Ｒ５の両端に流れる電流は、第２コンデンサＣ２に充電されて温度感知制御電圧が生成され、温度感知制御電圧は第３感知ノードＳＶ３である温度感知電圧端子を介してマイコン２０に入力される。

【0072】

また、温度感知制御電圧変換部１３は、第１マイコン保護回路をさらに含む。

【0073】

第１マイコン保護回路は、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタと第２コンデンサＣ２の接続点を第１マイコン保護用第３ダイオードＤ３を介して動作電源部の＋５Ｖ側に接続する。第１マイコン保護回路によりマイコン２０に入力される電圧は＋５Ｖを超えないようになる。第１マイコン保護回路は、過熱等の原因で感温性絶縁樹脂の絶縁が破壊され、発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１が螺旋接触となるなどの理由で、マイコン２０に２４［Ｖ］の高い電圧及び＋５［Ｖ］を超過する電圧が入力されるのを防ぐためである。

【0074】

本発明の一実施形態では、温度感知制御電圧変換部１３で温度感知信号電圧から入力された信号電流を増幅する方法として、第１トランジスタＴＲ１のエミッタフォロワ方式を用いたが、他の実施形態では前記ＮＰＮ第１トランジスタＴＲ１の代わりに、ＯＰ、ＡＭＰなどの入力電圧信号を増幅するための均等手段などに置き換えて使用することができる。

【0075】

更に図１を参照して説明すると、直流電源による電流が発熱線ＨＷ１に流れるとき、発熱線ＨＷ１にかかる電圧分布を察すると、第１電力制御素子ＦＥＴ１と第２電力制御素子ＦＥＴ２がＴＵＲＮ－ＯＮ状態で発熱線Ｈ１点には入力電圧そのまま２４［Ｖ］が現れ、発熱線Ｈ２の電圧は接地電位と同じ０［Ｖ］が現れる。

【0076】

本発明の一実施形態による温度制御装置の中央制御装置は、１チップ内に中央処理装置が内蔵されたマイコンを適用することができる。

【0077】

本発明の一実施形態では、マイコンの設定された温度感知周期には、第１電力制御素子ＦＥＴ１と第２電力制御素子ＦＥＴ２が２０ｍｓの間にＯＮ／ＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＴＵＲＮ－ＯＮ状態となり、発熱線ＨＷ１の他側端子であるＨ２端子と接続された第１端子ノードｎｄ１点の電圧は、２４Ｖ－０Ｖ－２４Ｖのパルス信号電圧が発生することになる。温度感知周期に発生する２４Ｖ－０Ｖ－２４Ｖのパルス信号電圧は、温度感知周期の時間によって変化する特性により、前記感温性絶縁樹脂を介して発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１との間にパルス信号電圧による電流が充放電となり、第１感知ノードＳＶ１点には温度感知信号が現れる。

【0078】

この時、充放電される電流は、印加電圧が交流電圧２２０［Ｖ］とは異なり、非常に低い２４［Ｖ］に過ぎず、非常に微弱なパルス信号電圧による温度感知信号電流が鋸歯状に流れて温度変化による区別が明確ではない恐れがあり得る。

【0079】

図３は、温度感知信号部１７に第１電圧生成コンデンサＣ１を設けない状態で第１感知ノードＳＶ１点で感熱線ＳＷ１に誘起される温度感知信号を示したものである。

【0080】

図３を参照すると、発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１との間に載置された感温性絶縁樹脂のインピーダンスが大きい状態で、感熱線ＳＷ１の一側端子Ｓ１に出力される温度感知信号は鋸歯状の形態の傾斜に流れることになり、温度変化に伴う電流は測定が可能であるが、温度変化による区分が明確に区分されて現れない。

【0081】

本発明の一実施形態では、上記のような微弱な鋸歯状波信号を区分が明確な矩形波信号に変換するために、上記第１感知ノードＳＶ１と上記発熱線ＨＷ１の他側端子Ｈ２に接続された第１端子ノードｎｄ１の間に第１電圧感知コンデンサＣ１を接続することを特徴とする。

【0082】

図４は、本発明の一実施形態による温度感知信号部１７に第１電圧生成コンデンサＣ１を設けた状態で感熱線ＳＷ１から入力される温度感知信号電圧波形を示したものである。

【0083】

図５は、本発明の一実施形態による温度感知信号部１７に第１電圧生成コンデンサＣ１を設けた状態で感熱線ＳＷ１から入力される温度感知信号電圧波形を示し、図４に比べて発熱線の温度が高い場合を示したものである。

【0084】

図４、５は、本発明の一実施形態による温度感知周期を４００ｍｓ周期でＴＵＲＮ－ＯＮし、２０ｍｓの間ＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮに設定したものである。

【0085】

図４は、発熱線の温度が正常状態より低い場合の第１感知ノードと第２感知ノードの電圧波形を示したものである。

【0086】

図４に示したように、第１感知ノードＳＶ１と第１端子ノードｎｄ１との間に第１電圧生成コンデンサＣ１を接続すると、第１感知ノードｎｄ１と第２感知ノードＳＶ２には、温度感知信号電圧が矩形波で明確に現れることができる。

【0087】

本発明の一実施形態では、発熱線ＨＷ１は長さ２５ｍを使用し、２０℃で感温性絶縁樹脂のキャパシタ容量が３ｎＦで測定された。本発明の一実施形態によれば、発熱線ＨＷ１の温度が上昇し、感温性絶縁樹脂の温度が９０℃になると、感温性絶縁樹脂のキャパシタは３ｎＦから１０ｎＦにキャパスタ容量が増加するようになる。この理由は、感温性絶縁樹脂ＴＳＲの特性により温度が上昇するほどインピーダンスが減少するためである。

【0088】

交流入力電源２２０［Ｖ］を使用すれば、このような温度によるコンデンサ容量の変化を利用して直接温度制御が可能である。しかし、２４［Ｖ］直流電源を使用する場合には、温度感知信号電流が微弱で温度制御用に用いることは難しくなる。

【0089】

容量リアクタンスは、Ｘｃ＝１／（２πｆＣ）として算出することができる。これを決定する周波数は、商用交流電源では６０Ｈｚの正弦波交流が供給されるが、本発明の一実施形態によれば、温度感知周期に用いられるパルス信号電圧は２～Ｈｚの矩形波が供給される。

【0090】

これにより、温度感知パルス信号が発生している間は直流電源による電流が流れない状態であるため、発熱線ＨＷ１の消費電力は小さくなる。すなわち、温度感知周期にパルス信号が多くなるほど（周波数が大きくなると）発熱線ＨＷ１の発熱に使用される消費電力が少なくなることを意味する。

【0091】

本発明の一実施形態に係る感温性絶縁樹脂ＴＳＲのインピーダンス特性は、交流を供給したときと比較したとき、発熱線の温度が同じ状態でコンデンサが同じであっても交流に比べて周波数が低いため、インピーダンスは相対的で大きな状態になる。

【0092】

また、交流２２０Ｖに比べて直流２４Ｖを使用するため、感温性絶縁樹脂ＴＳＲを通じて流れる温度感知信号電流は、交流に比べてキャパシティが同じであっても電圧が低いため、交流電圧を使用する場合よりもキャパシティを流れる電流の量は非常に小さくなる欠点が発生し得る。

【0093】

本発明の一実施形態では、このような欠点を補うために、感熱線の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２が接続された第１感知ノードＳＶ１と第１端子ノードｎｄ１との間の第１電圧感知 コンデンサＣ１を接続して、第１感知ノードＳＶ１に温度信号電流が蓄積されたパルス波形が明確に現れるようにしたことを特徴とする。

【0094】

様々な実験結果、前記第１電圧生成コンデンサＣ１の容量は、常温で感温性絶縁樹脂のキャパシタ容量の１００～１０００倍に相当する０．３～３ｕＦが好ましいと分析された。

【0095】

さらに、本発明の好ましい実施形態では、１ｕＦを好ましい最適用量と分析した。

【0096】

図３の場合、第１電圧生成コンデンサＣ１を設けない場合には、前記発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１との間のキャパシタ容量が３ｎＦであり、インピーダンスが非常に大きな影響で、温度感知信号電圧波形がきちんと現れないことが分かる。

【0097】

図４は、容量１ｕＦの第１電圧生成コンデンサＣ１を設けた状態での初期波形を示す。図４において、第１感知ノードＳＶ１の場合は、１００：１プローブを用いて測定したものであり、第２感知ノードＳＶ２は１：１プローブを用いて測定したものを示す。

【0098】

初期発熱線ＨＷ１の発熱により感温性絶縁樹脂ＴＳＲの温度が低い状態で、第１感知ノードＳＶ１の波形は発熱電流が流れる発熱周期では－２０［Ｖ］を示し、発熱電流が流れない温度感知周期であるＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮ区間では矩形波パルス波形の電圧が＋４［Ｖ］で現れる。

【0099】

第２感知ノードＳＶ２では、感知電流が入力端ダイオードＤ１ － 第２分配抵抗Ｒ２ － 第３分配抵抗Ｒ３ － 接地順に流れることにより、第３分配抵抗Ｒ３両端の電圧波形が現れる。

【0100】

第２感知ノードＳＶ２では、温度感知周期に第１感知ノードＳＶ１の波形よりやや低い３［Ｖ］の波形が現れる。

【0101】

図５は、発熱線の温度が正常状態に上昇した場合の第１感知ノードと第２感知ノードの電圧波形を示す。

【0102】

発熱線ＨＷ１の発熱により感温性絶縁樹脂ＴＳＲの温度が上昇すると、感温性絶縁樹脂ＴＳＲのキャパシタが増加する。すなわち、上述したように温度が上昇し、感温性絶縁樹脂ＴＳＲの温度が９０℃になると、感温性絶縁樹脂のキャパシタは３［ｎＦ］から１０［ｎＦ］に容量が増加する。感温性絶縁樹脂ＴＳＲの温度が９０℃に上昇した場合に、第１感知ノードＳＶ１の波形は、発熱周期に－１０［Ｖ］、温度感知周期には約＋１５［Ｖ］以上が現れる。また、第２感知ノードＳＶ２において温度感知周期に１５［Ｖ］のパルス波形が現れることが分かる。

【0103】

すなわち、本発明の一実施形態によれば、温度感知周期に電力制御素子を短時間でＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮする動作のみでパルス信号電圧が生成され、温度変化に伴う温度感知信号電圧が第１感知ノードＳＶ１及び第２感知ノードＳＶ２に生成されることが分かる。

【0104】

一方、温度上昇によって温度感知信号電圧波形が生成されるが、電流が微弱でマイコンで分析が困難な脆弱性を有することがある。本発明の一実施形態では、この脆弱性を補完し、温度変化による温度感知制御電圧に対してマイコンでの分析精度を高めるために、温度感知信号電圧を０～５［Ｖ］の範囲で区分が明確に現れる温度感知制御電圧に変換する温度感知制御電圧変換部１３をさらに含むことを特徴とする。本発明の温度感知制御電圧変換部１３は、ＮＰＮトランジスタのエミッタフォロワ方式を用いて信号電流を増幅して変換することを特徴とする。

【0105】

本発明の一実施形態に係る温度感知制御電圧変換部１３では、温度感知信号部１７から入力された感知信号電圧を電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のベースに入力して電流増幅を行ってから、エミッタに出力された信号を変換して温度感知制御電圧信号として使用することになる。

【0106】

本発明の一実施形態では、前記温度感知制御電圧変換部１３から出力される温度感知制御電圧信号が中央制御装置２０であるマイコンに入力され、マイコンでは、前記入力された温度感知制御電圧信号を設定された基準値と比較して、基準値範囲を外れた場合、出力制御部１４、１５の電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２のゲートに制御信号を送り、前記発熱線ＨＷ１の電源供給を制御することにより、発滅温度を円滑に制御できる。

【0107】

本発明の一実施形態によれば、前記中央制御装置２０は、１つのチップの中に中央処理装置が含まれ、マイクロプロセッサにＬＳＩ（ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）による演算処理装置、記憶装置、入・出力装置などを追加したマイコンチップが使用される。

【0108】

本発明の一実施形態によれば、動作電源部１１は、５ＶのＤＣ電圧を各部の制御電圧に供給する。

【0109】

動作電源部１１には、動作電源の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り替える電源スイッチを含む。

【0110】

電源をＯＮすると、マイコンである中央制御装置２０に電源が供給される。電源をＯＦＦすると、中央制御装置２０に電源が遮断され、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２はＯＦＦ状態となり、発熱線ＨＷ１の電源供給が中断される。

【0111】

本発明の一実施形態に係る温度設定部１２は、ユーザにより可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値を加減することにより、所望の設定温度を選択することができる。

【0112】

中央制御装置２０は、温度設定部１２で選択された設定温度に対応する電圧と温度感知制御電圧変換部１３から入力された温度感知制御電圧信号とを比較し、温度感知制御電圧信号が設定温度に対応する電圧より低い場合、中央制御装置２０の出力をＯＮ信号に保持する。また、入力された温度感知制御電圧信号が設定温度に対応する電圧より高い場合、中央制御装置２０のＡ，Ｂ出力をＯＦＦ信号として出力するようにプログラムされる。

【0113】

また、中央制御装置２０は、設定された温度検出周期には、Ａ、Ｂ出力端子で周期的にＯＦＦ－ＯＮ信号を出力する温度測定パルス信号を発生させる。

【0114】

本発明の一実施形態による温度測定パルス信号は、温度感知周期に設定された時間の間、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２ゲートにＬＯＷ／ＨＩＧＨ信号を１回以上出力して発生することを特徴とする。

【0115】

本発明の好ましい実施形態によれば、前記温度測定パルス信号により第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２は、設定された時間である２０ｍｓでＯＮ－ＴＵＲＮ－ＯＦＦ－ＴＵＲＮ－ＯＮ動作が行われ、発熱線ＨＷ１には瞬間的なパルス電圧が印加される。

【0116】

上記のように中央制御装置２０は、設定された発熱周期にはＯＮ信号を保持し、温度感知周期には設定された時間の間ＯＦＦ－ＯＮ出力信号をＡ、Ｂに出力して前記電力制御素子であるＦＥＴ１とＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＴＵＲＮ－ＯＮさせる。また、中央制御装置２０は、前記周期的に温度感知周期毎に発生する ＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＴＵＲＮ－ＯＮされるパルス信号電圧を前記発熱線ＨＷ１に供給することにより、前記感温性絶縁樹脂ＴＳＲを通じて流れる温度感知電流による温度感知信号を温度感知制御電圧に入力されて前記ＦＥＴ１とＦＥＴ２を制御することを特徴とする。

【0117】

本発明の一実施形態によれば、中央制御装置２０は、電力制御素子を介して前記発熱線ＨＷ１に直流電源を供給して前記発熱線ＨＷ１を発熱させる発熱周期と前記発熱線ＨＷ１にパルス信号電圧を供給して温度感知電流を発生させる温度感知周期を交互に有するように制御する。本発明の一実施形態では、温度検出期間は、３００～１０００ｍｓ毎に１５～３０ｍｓの間行われることを特徴とする。すなわち、３００～１０００ｍｓの間、電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＯＮ状態を保持して発熱線ＨＷ１に直流電源が供給され、続いて１５～３０ｍｓの間は電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＴＵＲＮ－ＯＦＦ－ＴＵＲＮ－ＯＮ動作することにより、前記発熱線ＨＷ１に温度測定パルス信号電圧が供給される。

【0118】

様々な実験結果、２５ｍ程度の発熱線ＨＷ１で製造される直流電熱器具の場合、温度感知周期は、４００ｍｓ毎に２０ｍｓ間行われることが正確な温度制御及びエネルギー消費効率の面で最も好ましいと分析された。例えば、好ましい実施形態では、中央制御装置２０において、Ａ、Ｂ出力端子は、４００ｍｓの間はＯＮ信号（ＨＩＧＨ）が保持され、続く２０ｍｓの間はＯＦＦ－ＯＮ（ＬＯＷ－ＨＩＧＨ）信号が出力され、続いて再び４００ｍｓの間、ＯＮ（ＨＩＧＨ）信号が保持されることが交互に行われるように制御される。すなわち、発熱電流が流れる時間は４００ｍｓの間であり、２０ｍｓの間は発熱電流が流れない。

【0119】

好ましい実施形態では、１秒に２０ｍｓの間に２回の温度測定パルス信号が発生するので、非常に速い速度でリアルタイム温度感知を行うことになる。

【0120】

様々な実験に基づく好ましい実施形態では、発熱周期と温度感知周期の比は２０：１に設定された。この比率は、電力機構の用途に応じて３０：１、４０：１、５０：１に変更して使用することができる。比率が大きくなるほど発熱線ＨＷ１に流れる電流は効率が良くなることがあるが、温度感知頻度が少なくなり温度感知効率は低下することがある。したがって、この比率は、感温性絶縁樹脂の種類、厚さ、発熱線の長さによって変動的に適用することができる。

【0121】

本発明の他の実施形態では、第１電源部ＤＣ＋は、発熱線ＨＷ１の一側端子Ｈ１間に設定電流以上の過電流が流れると回路を遮断するヒューズ部Ｆ１をさらに含むことができる。

【0122】

本発明の一実施形態による温度制御装置の動作状態を図１を参照して説明すると、以下の通りである。

【0123】

電源スイッチをＯＮに動作させると、第１電源部ＤＣ＋ － 電流ヒューズＦ１ － 発熱線片側端子Ｈ１ － 発熱線ＨＷ１ － 発熱線他側端子Ｈ２ － 第１電力制御素子ＦＥＴ１ － 第２電力制御素子ＦＥＴ２ － 接地の順に電流が流れる。

【0124】

直流電流が流れると、発熱線の発熱により感温性絶縁樹脂温度が上昇することになり、感温性絶縁樹脂のインピーダンスが低下する。

【0125】

発熱線により感温性絶縁樹脂の温度が上昇すると、温度感知制御電圧変換部１３の出力が接続された第３感知ノードＳＶ３の温度感知制御電圧が上昇して入力となる。マイコンである中央制御装置２０では、温度設定部１２で設定された温度電圧より温度感知制御電圧が高いと判断すると、中央制御装置２０の出力端子Ａ、Ｂを介して出力信号をＨＩＧＨ→ＬＯＷに切り替えて、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御する。

【0126】

中央制御装置２０の出力端Ａ、Ｂの出力信号がＬＯＷになると、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＴＵＲＮ－ＯＦＦして発熱電流が流れなくなり、これにより電熱器具の温度も下がることになる。

【0127】

電熱器具の温度が下がると、感温性絶縁樹脂のインピーダンスが再び増加し、温度感知制御電圧変換部１３に入力される第２感知端子ＳＶ２の温度感知信号電圧は減少し、温度感知制御電圧変換部１３の出力電圧である温度感知制御電圧が減少する。

【0128】

中央制御装置２０にプログラムされた順序によって第３感知端子ＳＶ３から入力された温度感知制御電圧信号が温度設定部１２で設定された電圧未満に下がると、中央制御装置２０は、出力端子Ａ、Ｂを介して出力信号をＬＯＷ→ＨＩＧＨに切り換え、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２を再びＴＵＲＮ－ＯＮに制御する。このような過程を繰り返すことにより、発熱線ＨＷ１による発熱温度は設定温度範囲で一定に保つことができる。

【0129】

本発明の一実施形態に係る温度制御装置では、感温性絶縁樹脂の絶縁破壊、電力制御素子の故障及び温度制御装置の内部故障等の故障が発生した場合、動作電源がＯＮされた状態で温度感知制御電圧信号が予め設定された正常入力電圧の範囲外に入力されるように回路構成となることを特徴とする。

【0130】

また、本発明の一実施形態に係る中央制御装置２０では、動作電源がＯＮされた状態で温度感知制御電圧信号が予め設定された正常入力電圧の範囲外であると判断された場合、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦするようにプログラムに設定して制御する。さらに、上記の場合、再起動にならないように中央制御装置２０のＡ、Ｂ出力を停止するように制御する。また、同時に表示部１６のＬＥＤを警告形態で点滅させてユーザがこれを認識できるように制御する構成をさらに含むことができる。

【0131】

本発明の一実施形態において、中央制御装置２０に上記のように予め設定された正常入力電圧の範囲は、最大値４．８［Ｖ］から最小値０．２［Ｖ］に設定される。

【0132】

すなわち、供給電源スイッチがＯＮされた状態で第３感知端子ＳＶ３に入力される温度感知電圧が予め設定された正常入力電圧の範囲である４．８［Ｖ］を超える電圧、又は０．２［Ｖ］未満の電圧であると判断すると、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御し、その後再起動をしないように中央制御装置２０のＡ、Ｂ出力を停止するように制御を行うとともに、表示部１６のＬＥＤを警告形態で点滅させるようにプログラムされる。

【0133】

電熱器具のうち、電気カーペットの場合、使用中に重い物体が上がっていたり、電気カーペットの一部が折れたりする場合が発生する。この時、その部位は他の部位に比べて局部的な過熱が発生することになる。

【0134】

局部的な過熱が発生すると、発熱線の全区間のうち、局部的な過熱となった部分が温度が最も高い状態になり、この現象が持続すると火災につながる可能性がある。

【0135】

本発明の一実施形態に係る電気カーペットの場合、発熱線と感熱線との間に載置された全区間のナイロン樹脂インピーダンスは並列に構成された状態であり、いずれかの部分に局部的な過熱が発生すると、その部分の感温性絶縁樹脂の温度も同様に上昇する。局部的な過熱部位の温度が設定された温度以上となり、第１温度感知ノードＳＶ１の温度感知信号電圧による第３温度感知ノードＳＶ３の温度感知制御電圧が設定された電圧範囲を超えて上昇することになる。したがって、中央制御装置２０では、このような局部的な温度上昇による温度感知信号電圧を感知し、出力端子Ａ、Ｂを介して出力信号をＨＩＧＨ→ＬＯＷに切り替えて第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御することにより、直流電源の供給を遮断して過熱を防止することができる。

【0136】

また、電熱器具である電気カーペットを使用中、過熱または外部環境により感温性絶縁樹脂の絶縁が破壊され、発熱線と感知線がショートする現象が発生する可能性がある。

【0137】

この場合、図１を参照すると、第１電源部ＤＣ＋ － Ｆ１ － Ｈ１ － 発熱線ＨＷ１ － ショート部分 － 感熱線ＳＷ１ － Ｓ１、Ｓ２ － Ｄ２ － Ｒ２ － Ｒ３ － 接地の順に電流が流れるようになる。第２感知ノードＳＶ２には直流電源２４［Ｖ］が第２分配抵抗及び第３分配抵抗に分配され、１０［Ｖ］以上の高い温度感知信号電圧がかかることになる。これにより、本発明の一実施形態に係る温度感知制御電圧変換部１３のＴＲ１のエミッタ側に多くの電流が流れ、第２コンデンサＣ２の両端の電圧は５［Ｖ］を超えるようになる。

【0138】

本発明の一実施形態では、電圧制限ダイオードＤ３を含む第１マイコン保護回路によって第２コンデンサＣ２に接続された第３感知ノードＳＶ３には、５［Ｖ］を超える電圧は、第３ダイオードＤ３により動作電源部１１に流れ、最大電圧が５［Ｖ］が入力されるように制限される。
これにより、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１がショートした場合、中央制御装置２０の入力端子である第３感知ノードＳＶ３には温度感知制御電圧信号５［Ｖ］が入力される。第３感知ノードＳＶ３に５［Ｖ］が入力されると、中央制御装置２０は予め設定された正常入力電圧の範囲（４．８～０．２［Ｖ］）を超えて入力されたと判断し、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦで制御することになる。以後再起動しないように中央制御装置２０のＡ、Ｂ出力を停止するように制御することにより、発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１がショートした場合、これにより事故につながらないように安全に制御することができる。

【0139】

また、電熱器具である電気カーペットの故障タイプには、長期間使用時にスイッチング素子が故障してスイッチング制御ができない故障タイプが発生する。このようにスイッチング制御ができない場合、過熱によりゲートにＬＯＷ信号を送ってもスイッチング素子は引き続きオン状態を保持し過熱による事故につながる可能性がある。本発明の一実施形態に係る温度制御装置では、このような故障タイプを防止するために、出力制御部１４、１５の構成を、電力制御素子２個を直列に接続し、中央制御装置２０では同時にゲート出力端子Ａ、Ｂを介して２つの電力制御素子のゲートに同じ制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする。

【0140】

すなわち、例えば、本発明の一実施形態に係る発熱線ＨＷ１の一側端子Ｈ１は、直流電源の第１電源部ＤＣ＋に接続され、発熱線ＨＷ１の他側端子Ｈ２は第１電力制御素子ＦＥＴ１の一側端子と接続され、前記第１電力制御素子ＦＥＴ１の他側端子と一側端子とが接続され直列に接続された第２電力制御素子ＦＥＴ２の他側端子は、直流電源部の第２電源部ＤＣ－と接続になる。前記第１電力制御素子ＦＥＴ１と第２電力制御素子ＦＥＴ２のゲート１、２は、それぞれ中央制御装置２０の第１、２ゲート出力端子Ａ、Ｂに接続されて、前記中央制御装置２０は、常に第１、２ゲート出力端子Ａ、Ｂに同じ制御信号を送信する。

【0141】

また、第１電力制御素子ＦＥＴ１の両側端子には第６分配抵抗Ｒ６が並列に接続され、第２電力制御素子ＦＥＴ２の両側端子には第７分配抵抗Ｒ７が並列に接続されて、第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７との接続点は、中央制御装置２０の動作信号感知端子ＳＶ４と接続される。さらに、前記接続点は、第２マイコン保護用第４ダイオードＤ４を介して動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続する。本発明の一実施形態では、第４ダイオードＤ４を含む第２マイコン保護回路によって前記接続点と接続された動作信号感知端子ＳＶ４には、５［Ｖ］を超える電圧は第４ダイオードＤ４により動作電源部１１に流し、最大電圧が５［Ｖ］が入力されるように制限されることを特徴とする。また、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７との接続点の感知電圧が温度感知周期で１～４［Ｖ］の範囲内で設定されるため抵抗値を配分するように第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値を２３～２１：１～３の範囲に配分したことを特徴とする。この場合、中央制御装置２０は、動作信号感知端子ＳＶ４に温度感知周期に設定された正常感知電圧の範囲を超過又は未満に電圧が入力されると、第１、２ゲート出力端子Ａ、ＢにＯＦＦ制御信号（ＬＯＷ信号）を出力し、その後再起動しないように中央制御装置２０のＡ、Ｂ出力を停止するように制御する。また、中央制御装置２０は、同時に表示部１６のＬＥＤを警告形態で点滅させるように制御する。

【0142】

本発明の好ましい実施形態では、前記感知電圧を温度感知周期に２．５［Ｖ］の電圧値を有するように第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値を２１．５：２．５に配分して設定したことを特徴とする。この場合、中央制御装置２０は、動作信号感知端子ＳＶ４において、温度感知周期に正常感知電圧の範囲である３［Ｖ］を超える電圧や、２［Ｖ］未満で電圧が入力されると、第１、２ ゲート出力端子Ａ、ＢにＯＦＦ制御信号（ＬＯＷ信号）を出力し、その後プロセスが進行しないように、第１、２ゲート出力端子Ａ、Ｂの出力を停止するように制御する。

【0143】

本発明の一実施形態に係る出力制御部１４、１５は、上記のような第１電力制御素子ＦＥＴ１と第２電力制御素子ＦＥＴ２とを直列に接続した構成を含むことで、いずれかの電力制御素子がショート不良になっても安全に発熱回路を遮断できるようにする効果がある。

【0144】

好ましい実施形態である第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値を２１．５：２．５に配分して設定した状態で図１を参照して説明すると、次のように動作する。

【0145】

通常の発熱周期では、４００ｍｓの間ＦＥＴ１とＦＥＴ２はＯＮ状態であり、続く温度感知周期である２０ｍｓの間ＯＦＦ状態に交互に続いて発熱線ＨＷ１に電流が流れるようになる。発熱周期である４００ｍｓの間は、ＦＥＴ１とＦＥＴ２はＯＮ状態で他側端子が接地と接続された状態であるため、動作信号感知端子ＳＶ４には接地電位である０［Ｖ］が現れる。続いて温度感知周期である２０ｍｓの間、第１電力制御素子ＦＥＴ１と第２電力制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦ状態では、第６分配抵抗Ｒ６の一側端子と第７分配抵抗Ｒ７の他側端子には、２４［Ｖ］の電圧がかかることになる。第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値が２１．５：２．５に配分されていて、正常に動作する場合には、動作信号感知端子ＳＶ４の感知電圧は２．５［Ｖ］がマイコン２０に入力される。

【0146】

もし第１電力制御素子ＦＥＴ１に内部ショート不良が発生した場合には、第６配分抵抗Ｒ６は並列に接続された第１電力制御素子ＦＥＴ１によってショートされた状態であるため、第７配分抵抗Ｒ７の両端には２０ｍｓの間２４［Ｖ］パルス電圧が印加され、これにより第２マイコン保護回路により動作信号感知端子ＳＶ４の感知電圧は最大電圧である５［Ｖ］が入力される。中央制御装置２０は、動作信号感知端子ＳＶ４に３［Ｖ］を超える電圧が入力されたと判断し、第１、２ゲート出力端子Ａ、ＢにＯＦＦ制御信号（ＬＯＷ信号を出力することにより、第２電力制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦに動作し、発熱線ＨＷ１の直流電源供給を遮断することができる。

【0147】

また、もし、第２電力制御素子ＦＥＴ２に内部ショート不良が発生した場合には、第７配分抵抗Ｒ７は並列に接続された第２電力制御素子ＦＥＴ２によりショートされた状態であるため、動作信号感知端子ＳＶ４は接地電位である０［Ｖ］が入力される。

【0148】

中央制御装置２０は、動作信号感知端子ＳＶ４に２［Ｖ］未満の電圧が入力されたと判断し、第１、２ゲート出力端子Ａ、ＢにＯＦＦ制御信号（ＬＯＷ信号）を出力するように制御することにより、第１電力制御素子ＦＥＴ１がＯＦＦに動作し、発熱線ＨＷ１の直流電源の供給を遮断することができる。

【0149】

また、発熱線ＨＷ１の断線時には、第１電源部ＤＣ＋が遮断された状態であるため、温度感知周期に動作信号感知端子ＳＶ４は接地電位である０［Ｖ］が入力される。この場合、中央制御装置２０は、動作信号感知端子ＳＶ４に正常感知電圧範囲未満の電圧が入力されたと判断し、第１、２ゲート出力端子Ａ、ＢにＯＦＦ制御信号（ＬＯＷ 信号）を出力するように制御し、その後プロセスを中断し、同時に表示部１６のＬＥＤを警告形態で点滅させるように制御する。したがって、ユーザはすぐに故障状況を検出することができる。

【0150】

以上説明したように、本発明の一実施形態による直流電源を用いた電熱器具の温度制御装置は、発熱線の全区間にわたって正確に温度変化を感知して正確な温度制御を行うことができる。

【0151】

また、本発明の一実施形態に係る直流電源を用いた電熱器具の温度制御装置は、局部的な過熱や、発熱線の絶縁破壊等による螺旋接触、発熱線の断線による故障時にもこれを迅速に感知して回路を遮断し、ＬＥＤ点滅による通知手段を提供することにより、電熱器具を安全に保護することができる。

【符号の説明】

【0152】

ＨＷ１： 発熱線
ＳＷ１： 感熱線
ＴＳＲ： 感温性絶縁樹脂
１１： 動作電源部
１２： 温度設定部
１３： 温度感知制御電圧変換部
１４、１５：出力制御部
１６： 表示部
１７： 温度感知信号部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源を用いる電熱器具の温度制御装置において、
前記電熱器具の発熱ケーブルは、
感温性絶縁樹脂で覆われ、前記直流電源によって発熱される発熱線と；
前記感温性絶縁樹脂の外側を螺旋状に巻いた感熱線と；を含み、
前記温度制御装置は、
前記直流電源を電力制御素子を介して前記発熱線に供給して前記発熱線を発熱させる発熱周期と、前記発熱線にパルス信号電圧を供給して温度感知電流を発生させる温度感知周期とを交互に有するように制御し、
前記温度感知周期には、前記パルス信号電圧により前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる前記温度感知電流による温度感知電圧信号を入力され、前記温度感知電圧信号に応じて前記発熱周期に前記電力制御素子を制御して前記電熱器具の発熱温度を制御する、温度制御装置。

【請求項2】

前記温度制御装置は、前記温度感知周期にＯＦＦ／ＯＮ出力信号を前記電力制御素子のゲートに１回以上出力して前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦ／ＯＮさせることにより前記パルス信号電圧を生成する、請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項3】

前記温度制御装置は、前記温度感知周期を３００～１０００ｍｓ毎に１５～３０ｍｓ間行う、請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項4】

前記温度制御装置は、
前記パルス信号電圧が前記感温性絶縁樹脂を介して前記感熱線に流れる温度感知電流を感知し温度感知信号電圧を生成する温度感知信号部と；
前記温度感知信号部の温度感知信号電圧から入力された信号電流を増幅して温度感知制御電圧を生成する温度感知制御電圧変換部と；
前記発熱線に供給する直流電源の供給を制御する前記電力制御素子を含む出力制御部と；及び
プログラムされたプロセスによって、前記電力制御素子に発熱周期及び感知周期に対する制御信号を送信し、前記温度感知制御電圧変換部の温度感知制御電圧を入力され、前記出力制御部の前記電力制御素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することを含む中央制御装置と；を含む、請求項１に記載の温度制御装置。

【請求項5】

前記温度感知信号部は、
前記感熱線の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２とは、第１感知ノードＳＶ１で接続され、前記第１感知ノードＳＶ１と前記発熱線の他側端子に接続された第１端子ノードｎｄ１の間に第１電圧生成コンデンサを接続し、前記第１電圧生成コンデンサに前記発熱線の発熱温度に応じた温度感知信号電圧が生成される、請求項４に記載の温度制御装置。

【請求項6】

前記第１電圧生成コンデンサは、前記感温性絶縁樹脂のキャパシタ容量の１００～１０００倍に相当するキャパシタ容量値を有する、請求項５に記載の温度制御装置。

【請求項7】

前記温度感知制御電圧変換部は、前記第１感知ノードＳＶ１から入力端ダイオードＤ２を介して第２分配抵抗Ｒ２と直列に接続された第３分配抵抗Ｒ３を介し、第２電源部ＤＣ－と接続され、
前記第２分配抵抗Ｒ２と第３分配抵抗Ｒ３との接続点は、電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のベースと接続となり、
前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のコレクタは第４抵抗Ｒ４を介して前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋と接続され、
前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、第２コンデンサＣ２が並列に接続された第５抵抗Ｒ５を介して前記第２電源部ＤＣ－と接続され、前記第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、中央制御装置の温度感知電圧端子に接続され、
前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力された温度感知制御電圧が設定された温度電圧より高いと判断されると、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御する、請求項５に記載の温度制御装置。

【請求項8】

前記温度制御装置は、内部温度制御回路に直流動作電源を供給する動作電源部をさらに含み、
前記温度感知制御電圧変換部は、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタと第２コンデンサＣ２との接続点に前記中央制御装置保護用第３ダイオードＤ３を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続し、
前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力される温度感知電圧が予め設定された正常入力電圧の範囲である４．８［Ｖ］を超える電圧、又は０．２［Ｖ］未満の電圧であると判断されると、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御し、その後再起動しないように中央制御装置の前記電力制御素子の制御出力を停止するように制御する、請求項７に記載の温度制御装置。

【請求項9】

前記発熱線の一側端子Ｈ１は、前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋に接続され、
前記発熱線の他側端子Ｈ２は、前記出力制御部の第１電力制御素子ＦＥＴ１の一側端子に接続され、
前記第１電力制御素子の他側端子と一側端子とが接続され、直列に接続された第２電力制御素子の他側端子が第２電源部ＤＣ－と接続される、請求項４に記載の温度制御装置。

【請求項10】

前記温度制御装置は、内部回路に直流動作電源を供給する動作電源部をさらに含み、前記第１電力制御素子及び第２電力制御素子のゲートは、それぞれ前記中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂに接続され、
前記第１電力制御素子の両側端子には、第６分配抵抗Ｒ６が接続され、前記第２電力制御素子の両側端子には、第７分配抵抗Ｒ７が接続され、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７が接続される接続点２は、中央制御装置の動作信号感知端子ＳＶ４と接続され、
前記接続点２は、第４ダイオードＤ４を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続され、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値は前記接続点２の感知電圧が正常な温度感知周期から１～４［Ｖ］の範囲内で設定されるように抵抗値を配分し、
前記中央制御装置は、温度感知周期で前記動作信号感知端子ＳＶ４に設定された正常感知電圧の範囲を超える電圧、又は未満の電圧が入力されると、前記ゲート出力端子Ａ、Ｂを介してＯＦＦ制御信号を出力し、その後、再起動しないように前記中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂの出力を停止するように制御する、請求項９に記載の温度制御装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0024】

また、前記温度感知信号部は、前記感熱線の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２とが第１感知ノードＳＶ１で接続され、前記第１感知ノードＳＶ１と前記発熱線の他側端子に接続された第１端子ノードｎｄ１の間に第１電圧生成コンデンサを接続することを特徴とし、前記第１電圧生成コンデンサに前記発熱線の発熱温度に応じた温度感知信号電圧が生成されることを特徴とする。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0026】

また、前記温度感知制御電圧変換部は、前記第１感知ノードＳＶ１から入力端ダイオードＤ２を介して第２分配抵抗Ｒ２と直列に接続された第３分配抵抗Ｒ３を介し、第２電源部ＤＣ－である接地と接続され、前記第２分配抵抗Ｒ２と第３分配抵抗Ｒ３との接続点は、電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のベースと接続となり、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のコレクタは第４抵抗Ｒ４を介して前記直流電源の第１電源部ＤＣ＋と接続され、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、第２コンデンサＣ２が並列に接続された第５抵抗Ｒ５を介して前記接地と接続され、前記第１トランジスタＴＲ１のエミッタは、中央制御装置の温度感知電圧端子に入力されることを特徴とし、前記中央制御装置は、前記温度感知電圧端子に入力された温度感知制御電圧が設定された温度電圧より高いと判断されると、前記電力制御素子をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御することを特徴とする。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0029】

なお、前記第１電力制御素子及び第２電力制御素子のゲートは、それぞれ前記中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂに接続され、第１電力制御素子の両側端子には第６分配抵抗Ｒ６が接続され、第２電力制御素子の両側端子には、第７分配抵抗Ｒ７が接続され、第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の接続点２は、中央制御装置の動作信号感知端子ＳＶ４と接続されることを特徴とし、前記接続点２は、第４ダイオードＤ４を介して前記動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続され、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値は、接続点２の感知電圧が正常な温度感知周期から１～４［Ｖ］の範囲内で設定されるように抵抗値を配分したことを特徴とし、前記中央制御装置は、温度感知周期で前記動作信号感知端子ＳＶ４に設定された正常感知電圧の範囲を超える電圧、又は未満の電圧が入力されると、前記ゲート出力端子Ａ、Ｂを介してＯＦＦ制御信号を出力し、その後、再起動しないように中央制御装置のゲート出力端子Ａ、Ｂの出力を停止するように制御することを特徴とする。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0032】

本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、発熱線に直流電圧が印加された状態でパルス信号が発生する感知周期毎に感温性絶縁樹脂を介して感熱線に流れる充放電電流による温度感知電圧信号の入力を受け取ることができ、正確な温度感知ができる。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0073】

第１マイコン保護回路は、前記電流増幅型第１トランジスタＴＲ１のエミッタと第２コンデンサＣ２の接続点を第１マイコン保護用第３ダイオードＤ３を介して動作電源部の＋５Ｖ側に接続する。第１マイコン保護回路により中央制御装置２０に入力される電圧は＋５Ｖを超えないようになる。第１マイコン保護回路は、過熱等の原因で感温性絶縁樹脂の絶縁が破壊され、発熱線ＨＷ１と感熱線ＳＷ１が螺旋接触となるなどの理由で、中央制御装置２０に２４［Ｖ］の高い電圧及び＋５［Ｖ］を超過する電圧が入力されるのを防ぐためである。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0081】

本発明の一実施形態では、上記のような微弱な鋸歯状波信号を区分が明確な矩形波信号に変換するために、上記第１感知ノードＳＶ１と上記発熱線ＨＷ１の他側端子Ｈ２に接続された第１端子ノードｎｄ１の間に第１電圧生成コンデンサＣ１を接続することを特徴とする。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0086】

図４に示したように、第１感知ノードＳＶ１と第１端子ノードｎｄ１との間に第１電圧生成コンデンサＣ１を接続すると、第１感知ノードＳＶ１と第２感知ノードＳＶ２には、温度感知信号電圧が矩形波で明確に現れることができる。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0093】

本発明の一実施形態では、このような欠点を補うために、感熱線の一側端子Ｓ１と他側端子Ｓ２が接続された第１感知ノードＳＶ１と第１端子ノードｎｄ１との間の第１電圧生成コンデンサＣ１を接続して、第１感知ノードＳＶ１に温度信号電流が蓄積されたパルス波形が明確に現れるようにしたことを特徴とする。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0125】

発熱線により感温性絶縁樹脂の温度が上昇すると、温度感知制御電圧変換部１３の出力が接続された第３感知ノードＳＶ３に温度感知制御電圧が上昇して入力となる。マイコンである中央制御装置２０では、温度設定部１２で設定された温度電圧より温度感知制御電圧が高いと判断すると、中央制御装置２０の出力端子Ａ、Ｂを介して出力信号をＨＩＧＨ→ＬＯＷに切り替えて、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御する。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0127】

電熱器具の温度が下がると、感温性絶縁樹脂のインピーダンスが再び増加し、温度感知制御電圧変換部１３に入力される第２感知ノードＳＶ２の温度感知信号電圧は減少し、温度感知制御電圧変換部１３の出力電圧である温度感知制御電圧が減少する。

【手続補正12】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0128】

中央制御装置２０にプログラムされた順序によって第３感知ノードＳＶ３から入力された温度感知制御電圧信号が温度設定部１２で設定された電圧未満に下がると、中央制御装置２０は、出力端子Ａ、Ｂを介して出力信号をＬＯＷ→ＨＩＧＨに切り換え、第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２を再びＴＵＲＮ－ＯＮに制御する。このような過程を繰り返すことにより、発熱線ＨＷ１による発熱温度は設定温度範囲で一定に保つことができる。

【手続補正13】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１３５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0135】

本発明の一実施形態に係る電気カーペットの場合、発熱線と感熱線との間に載置された全区間のナイロン樹脂インピーダンスは並列に構成された状態であり、いずれかの部分に局部的な過熱が発生すると、その部分の感温性絶縁樹脂の温度も同様に上昇する。局部的な過熱部位の温度が設定された温度以上になると、第１温度感知ノードＳＶ１の温度感知信号電圧による第３温度感知ノードＳＶ３の温度感知制御電圧が設定された電圧範囲を超えて上昇することになる。したがって、中央制御装置２０では、このような局部的な温度上昇による温度感知信号電圧を感知し、出力端子Ａ、Ｂを介して出力信号をＨＩＧＨ→ＬＯＷに切り替えて第１、２電力制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２をＴＵＲＮ－ＯＦＦに制御することにより、直流電源の供給を遮断して過熱を防止することができる。

【手続補正14】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0141】

また、第１電力制御素子ＦＥＴ１の両側端子には第６分配抵抗Ｒ６が接続され、第２電力制御素子ＦＥＴ２の両側端子には第７分配抵抗Ｒ７が接続されて、第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７との接続点は、中央制御装置２０の動作信号感知端子ＳＶ４と接続される。さらに、前記接続点は、第２マイコン保護用第４ダイオードＤ４を介して動作電源部の＋５［Ｖ］側に接続する。本発明の一実施形態では、第４ダイオードＤ４を含む第２マイコン保護回路によって前記接続点と接続された動作信号感知端子ＳＶ４には、５［Ｖ］を超える電圧は第４ダイオードＤ４により動作電源部１１に流し、最大電圧が５［Ｖ］が入力されるように制限されることを特徴とする。また、本発明の一実施形態に係る温度制御装置は、前記第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７との接続点の感知電圧が温度感知周期で１～４［Ｖ］の範囲内で設定されるため抵抗値を配分するように第６分配抵抗Ｒ６と第７分配抵抗Ｒ７の抵抗値を２３～２１：１～３の範囲に配分したことを特徴とする。この場合、中央制御装置２０は、動作信号感知端子ＳＶ４に温度感知周期に設定された正常感知電圧の範囲を超過又は未満に電圧が入力されると、第１、２ゲート出力端子Ａ、ＢにＯＦＦ制御信号（ＬＯＷ信号）を出力し、その後再起動しないように中央制御装置２０のＡ、Ｂ出力を停止するように制御する。また、中央制御装置２０は、同時に表示部１６のＬＥＤを警告形態で点滅させるように制御する。

【国際調査報告】