JP4284876B2 - 電気床暖房装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は平面構造の中に組み込んだ消費電力の大きい発熱体を制御するのに適した電気床暖房装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の電気床暖房装置としては、例えば、図10に示すものがあった。図10において、平面構造の中に組み込んだ発熱体1の温度を、熱的に結合した温度センサ部2で検出して、温度設定部3と温度センサ部2の信号を、温度制御部4で比較処理し、その結果、温度が低い場合には、リレー5のコイル部6に通電して接点部7を閉じ、発熱体1に交流電源を供給して温度を上げ、そして、温度が高くなるとリレー5のコイル部6への通電を停止して接点部7を開く。このようにリレー5の接点部7の開閉を繰り返すことによって所定温度に制御していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、発熱体1の消費電力を大きく設定しようとすると、リレー5の接点部7の容量も大きくする必要があり、特に接点部7の開閉寿命を満足させるためには、かなりの高接点容量のものが必要である。そして、接点容量が大きくなるとリレー形状が大きくなって、リレーを収納するケース寸法が厚く大きくなってしまい、電気カーペット等のように床の上で使用するものは、つまずかないように薄型化が要求されるが、この要求を満足させることができないという課題があった。
【0004】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ケースの厚さを満足するリレー形状を得るとともに、リレーの接点部の開閉寿命をも十分保有した電気床暖房装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気床暖房装置は、平面構造の中に組み込んだ発熱体の通電制御を行うため、発熱体に複数のリレーの接点部を並列接続したものである。この発熱体に複数のリレーの接点部を並列接続することによって、リレーの接点部一個あたりの開閉回数を少なくするものである。また、前記複数のリレーの接点部の駆動を、ランダム発生部からの信号をもとにランダムに決定することにより、接点部の開閉寿命の平均化がはかれるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、ランダム発生部を備え、前記ランダム発生部の信号により駆動する前記複数のリレーの接点部を決定することにより、リレーの接点部一個あたりの開閉回数を少なくし、リレーの接点部の容量を小さくして、形状の小さいリレーとすることができる。また、動作させるリレーをランダムに決定することができ開閉寿命の平均化がはかれる。
【0007】
請求項2に記載の発明は、平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、電源スイッチと記憶部を備え、前記電源スイッチのオン時に最初に動作させたリレーを前記記憶部に記憶して、次回の電源スイッチのオン時には前記記憶部に記憶した以外のリレーを最初に動作することより、電源スイッチのオン時に最初に動作するリレーの固定化を防止することができ開閉寿命の平均化がはかれる。
【0008】
請求項3に記載の発明は、特に、請求項1または請求項2に記載の電気床暖房装置において、リレー時間差駆動部を備え、複数のリレーのうち、一つのリレーの接点部が動作中に、他のリレーの接点部を動作することにより、接点部の温度上昇を抑えることができ接点部の寿命を伸ばすことができる。
請求項4に記載の発明は、特に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気床暖房装置において、リレー動作状態検出部を備え、リレーの接点部の開閉状態を監視して各リレーの開閉寿命の進行度を検出し、その進行度によって駆動するリレーを決定することで、さらなる開閉寿命の平均化がはかれる。
【0009】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図1〜図9を参照しながら説明する。
【0010】
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1における電気床暖房装置の構成図を示すものである。図1において、11は発熱体で平面構造の中に組み込んで面状の電気カーペットなどの発熱源となる。12は温度センサ部で発熱体11からの温度を検出するように熱結合している。13は温度設定部で希望の温度を設定する。14は温度制御部で、温度センサ部12で検出した温度信号と温度設定部13の設定信号を比較処理する。15、16はリレーで温度制御部14からの出力で駆動するコイル部17、18、接点部19、20で構成し、接点部19、20を並列接続している。
【0011】
以上のように構成された電気床暖房装置において、温度センサ部12が検出する温度が温度設定部13の設定温度より低いと温度制御部14が判断した時は、リレー15のコイル部17またはリレー16のコイル部18を駆動して、対応する接点部19または20のどちらかを閉じて発熱体11へ通電する。そして発熱体11への通電で温度が上昇し、温度センサ部12が検出する温度が温度設定部13の設定温度より高くなったと温度制御部14が判断すると、コイル部17またはコイル部18への通電を停止して、対応する接点部19または20が開いて発熱体11への通電を停止する。以上のように接点部19または20の開閉の繰り返しによって温度設定部13で設定した温度にコントロールしている。
【0012】
従って、前記の接点部19と接点部20を並列接続して、使用する接点部を切り換えることで発熱体11への通電を制御することにより、接点部19および20の一つあたりの開閉回数を減らすことができる。
【0013】
(実施例2)
図2、図3は、本発明の実施例2における電気床暖房装置の構成図および動作図を示すものである。本実施例では、21のリレー順次駆動部で温度制御部14からの出力を受けリレー15、16を駆動する。リレー順次駆動部21は、時間t1において温度制御部14からのリレーオン信号を受けるとリレー15を駆動する。そして時間t2でリレーオフ信号を受けるとリレー15をオフさせる。そして再度時間t3においてリレーオン信号を受けると今度はリレー16を駆動し、次の時間t4のリレーオフ信号でリレー16をオフさせる。そして再び時間t5でリレーオン信号を受けるとリレー15を駆動する。このように使用するリレーを順次切り換えることで、リレー15、16の開閉回数を随時、平均化することができ、より安定した開閉寿命を得ることができる。図2のように接点部が二個の場合には接点部19、20を交互に動作することになる。
【0014】
(実施例3)
図4は、本発明の実施例3における電気床暖房装置の構成図を示すものである。本実施例では、22のランダム発生部の信号をもとに、リレー15とリレー16のどちらの接点部を駆動するかを温度制御部14が決定して、対応するリレー15またはリレー16の接点部19または20を駆動する。このようにリレーをランダムに駆動することで、リレー15、16の開閉回数を平均化することができ、安定した開閉寿命を得ることができる。
【0015】
また、ある条件下では駆動するリレーの接点部が固定化してしまうことを防止することが可能となる。例えば、交流電源を投入した際に大きな突入電流が発生するPTCヒータを発熱体11に使用する場合など、交流電源が投入した時最初に動作するリレーがリレー15に固定してしまうと、いつもリレー15の接点部19へだけ大きな突入電流が流れて接点部19だけ劣化が進むことになる。このような問題を解消できるので開閉寿命の平均化がはかれ長寿命が得られる。
【0016】
(実施例4)
図5、図6は、本発明の実施例4における電気床暖房装置の構成図および動作図を示すものである。本実施例では、23のリレー時間差駆動部が温度制御部14から時間t1においてリレーオン信号を受け取ると、リレー15を動作して、リレー15が動作中の時間t2でリレー16をも動作する。このリレー16が動作することで発熱体11に流れる電流が分流して接点部19に流れる電流が少なくなり接点部19の温度上昇が少なくなる。そしてリレー時間差駆動部23が温度制御部14から時間t3においてリレーオフ信号を受け取ると、リレー16をオフして、次にリレー15をオフする。以上のように、リレー15は接点部19の開閉時には負荷を受けるが、動作中は負荷が少なくなり、また、リレー16の接点部20は開閉時においては負荷を受けず、動作中のみ負荷を受けることになる。従って、リレー15の接点部19は単独で動作するよりも温度上昇が抑えられ長寿命となる。さらにリレー時間差駆動部23で複数のリレーの接点部について、どの接点部を他のリレーの動作中に動作させるかを切り換えることで、複数のリレーの開閉寿命を平均化することができる。
【0017】
(実施例5)
図7は、本発明の実施例5における電気床暖房装置の構成図を示すものである。本実施例では、24の電源スイッチがオンした時に最初に動作させたリレーの接点部を25の記憶部に記憶しておき、次回電源スイッチ24がオンした時には前回記憶部25に記憶した以外のリレーの接点部を動作させることで、電源スイッチ24がオンした時に最初にオンするリレーの接点部の固定化を防止することができる。従って、例えば、電源スイッチ24を投入した際に大きな突入電流が流れるPTCヒータを発熱体11に使用した場合にも、大きな突入電流がそれぞれのリレーの接点部の負荷となるので開閉寿命の平均化がはかれ、ある一つのリレーだけが劣化するのを防止することができる。
【0018】
(実施例6)
図8、図9は、本発明の実施例6における電気床暖房装置の構成図および動作図を示すものである。本実施例では、26のダイオード、27のトランジスタで28のリレー動作状態検出部を構成して、接点部19、20の開閉状態を監視している。その動作は接点部19または20が開状態においては、リレー動作状態検出部28のトランジスタ27はオフであるのでa点の電位は連続的にHiレベルとなる。逆に接点部19または20が閉状態においては、リレー動作状態検出部28のトランジスタ27は交流電源に同期してオンオフを繰り返すのでa点の電位はLoレベルとHiレベルを繰り返す。そして接点部19または20は開閉回数を増すに従い溶着現象が発生してくる。この溶着現象はt1時間においてコイル部17または18への通電を停止しても接点部19または20は閉状態を持続してしまう状態で、リレーによって持続する時間はまちまちである。この溶着現象の発生している溶着時間ta、すなわち、コイル部17または18への通電を停止した時(t1)から、リレー動作状態検出部28の出力a点のレベルが連続的にHiレベルになる時間(t2)を計測して、この計測した溶着時間taの短い接点部を優先的に使用することで開閉寿命のさらなる平均化がはかれ長寿命が得られる。
【0019】
【発明の効果】
以上のように、請求項1〜4に記載の発明によれば、一つあたりのリレー接点部の開閉回数を、必要とする製品あたりの開閉回数より少なく設定できる。例えばリレーを二個使用すると、リレー一つあたりは、製品が必要とする開閉回数の1/2に設定可能となる。また、複数のリレーの中で使用するリレーが固定化するのを防止でき、さらに、リレーの接点部の寿命劣化に応じてリレーを使うことができるので複数のリレーの寿命を平均化することができる。従って、リレーの接点部の電流容量が小さくても長寿命が得られ、リレー形状が小さくなり、リレーを収納するケースの薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1における電気床暖房装置の構成図
【図2】 本発明の実施例2における電気床暖房装置の構成図
【図3】 本発明の実施例2における電気床暖房装置の動作図
【図4】 本発明の実施例3における電気床暖房装置の構成図
【図5】 本発明の実施例4における電気床暖房装置の構成図
【図6】 本発明の実施例4における電気床暖房装置の動作図
【図7】 本発明の実施例5における電気床暖房装置の構成図
【図8】 本発明の実施例6における電気床暖房装置の構成図
【図9】 本発明の実施例6における電気床暖房装置の動作図
【図10】 従来の電気床暖房装置の構成図
【符号の説明】
11 発熱体
12 温度センサ部
13 温度設定部
14 温度制御部
15、16 リレー
19、20 接点部
21 リレー順次駆動部
22 ランダム発生部
23 リレー時間差駆動部
24 電源スイッチ
25 記憶部
28 リレー動作状態検出部
Claims (4)
- 平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、ランダム発生部を備え、前記ランダム発生部の信号により駆動する前記複数のリレーの接点部を決定してなる電気床暖房装置。
- 平面構造の中に組み込んだ発熱体と、前記発熱体の温度を検出する温度センサ部と、前記発熱体の温度を設定する温度設定部と、前記温度センサ部と前記温度設定部の信号を処理して前記発熱体の温度を所定温度にコントロールする温度制御部と、前記温度制御部の出力で動作し前記発熱体に並列接続した複数のリレーの接点部と、電源スイッチと記憶部を備え、前記電源スイッチのオン時に最初に動作させたリレーの接点部を前記記憶部に記憶して、次回の電源スイッチのオン時には前記記憶部に記憶した以外のリレーの接点部を最初に動作してなる電気床暖房装置。
- リレー時間差駆動部を備え、複数のリレーのうち、一つのリレーの接点部が動作中に、他のリレーの接点部を動作してなる請求項1または請求項2に記載の電気床暖房装置。
- リレー動作状態検出部を備え、前記リレー動作状態検出部でリレーの接点部の開閉状態を監視してなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気床暖房装置。
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