JP2001185326A

JP2001185326A - 電力制御装置

Info

Publication number: JP2001185326A
Application number: JP37319599A
Authority: JP
Inventors: Ryushutsu Kin; 龍出金; Takayuki Sato; 高行佐藤
Original assignee: Nippon Dynatec KK
Current assignee: Nippon Dynatec KK
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲の電力制御及び時間設定が可能である
とともに電力制御部の温度上昇を抑えて装置の小型化を
達成可能な電力制御装置を提供すること。【解決手段】設定時間の経過後に暖房器具へ供給する
ための電力を降下させるための電力降下部と、電力降下
部を制御して設定値の電力のみを暖房器具へ供給可能と
するための降下制御部と、設定時間の経過前においては
暖房器具へ電源電圧の電力を供給するためのバイパス部
とを具備する電力制御手段と、電源が投入されてから暖
房器具へ供給する電力を降下させるまでの時間を予め設
定するとともに電源が投入されてからの経過時間を監視
するためのタイマー部と、設定時間の経過前においては
バイパス部を経由して暖房器具への電源供給を可能にす
るとともに設定時間の経過後には電力降下部を経由して
暖房器具への電力の供給を可能にするための切替部と、
切替部の作動を制御するための切替制御部とを具備する
電力切替手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力制御装置に係
り、より詳しくは、ヒーター等の暖房器具へ供給する電
力を、予め設定した時間の経過後に、予め設定した値ま
で降下させるための電力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、床暖房やその他の暖房に用い
られる暖房器具においては電気による発熱体を用いるこ
とが多いが、この電気による発熱体としては、ニクロム
線等の線状の発熱体を用いた、いわゆるメタル系の発熱
体や、基材上に導電塗料等を塗布して成る面状の発熱体
を用いた、いわゆるカーボン系の発熱体との２種類があ
った。

【０００３】このように、電気による暖房器具等におい
ては、従来から各種の発熱体が用いられているが、線状
発熱体、面状発熱体のいずれにおいても、温度が実用上
または安全上好ましくない程度の高い領域にまで上昇す
る危険があり、そのためこの温度の異常上昇を防止する
ための手段が必要である。

【０００４】そして、一般的に電気を用いた暖房器具に
おいては、発熱体の異常発熱を防止して快適温度を維持
するために、サーモスタット等のセンサーを使用するこ
とによって温度コントロールを行っている。

【０００５】しかしながら、このようにセンサーを用い
て温度コントロールを行う場合においては、センサーの
故障の場合には格別、センサーが正常に作動している場
合であっても、センサーを設置している箇所の温度感知
しかできず、例えば他の箇所で異常発熱が発生している
場合にはそれを感知することができないという問題点が
考えられる。

【０００６】また、センサーによりスイッチの入り切り
を繰り返すため、発熱体の温度がいわゆる鋸歯波状に変
化してリップル（うねり）が出来てしまっていた。

【０００７】更に、一般的にセンサーは高価であるため
に、従来の暖房装置ではコストが高くなるという欠点も
あった。

【０００８】そこで、本発明者らは過去において、サー
モスタット等のセンサーを用いること無く、発熱体の異
常発熱を防止して快適温度を維持する方法を模索する一
環として、ＰＴＣ特性を含有する塗料を塗布した発熱体
（以下単に「発熱体」という。）を、１．解放状態（Ａ
グループ）、２．毛布で覆った状態（Ｂグループ）、３．二重巻きにした状態（Ｃグループ）の３種類に区分
し、それぞれについて、発熱体に電力印加した後一定時
間経過後に、印加した電力を諸々の電力降下実験の結
果、初期電力の１／４に落とす実験を行った。そしてこ
の実験により、いずれのグループにおいても、電力を初
期電力の１／４に落とした後は、発熱体の温度が快適温
度（４４度±４度）に落ち着くという結果を得て、発熱
体に印加する初期電力値は快適温度までの立ち上がり時
間に関係し、それ以後の快適温度の維持に必要な最少限
界電力値としては、初期電力の１／４の電力で十分であ
るという一般則を見つけた。

【０００９】そしてこの一般則に基づき、サイリスタ等
を用いて、暖房器具へ供給する電力を、所定時間の経過
後に任意の値まで急降下させるための電力制御装置を提
案した（特開平１１−５１４０８号参照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
本発明者らは過去において電力制御装置を提案したが、
この電力制御装置を暖房器具の使用環境等に応じてより
効果的に機能させると共に実用性の高いものとするため
には、広範囲の電力制御と時間設定を可能とするととも
に、制御部の温度上昇を最小限度に抑えて装置の小型化
を図ることが必要であるとの結論に至り、実験等を繰り
返すことにより本発明を完成した。

【００１１】即ち、本発明は、広範囲の電力制御及び時
間設定が可能であるとともに電力制御部の温度上昇を抑
えることにより装置の小型化を達成可能な電力制御装置
を提供することを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電力制御装置
は、ヒーター等の暖房器具に供給する電力を予め設定し
た時間の経過後に予め設定した値まで降下させるための
電力制御装置であって、予め設定した時間の経過後にヒ
ーター等の暖房器具へ供給するための電力を降下させる
ための電力降下部と、該電力降下部を制御して予め設定
した値の電力のみをヒーター等の暖房器具へ供給可能と
するための降下制御部と、前記予め設定した時間の経過
前においてヒーター等の暖房器具へ電源電圧の電力を供
給するためのバイパス部とを具備する電力制御手段と、
電源が投入されてからヒーター等の暖房器具へ供給する
電力を降下させるまでの時間を予め設定するとともに電
源が投入されてからの経過時間を監視するためのタイマ
ー部と、前記予め設定した時間の経過前においては前記
バイパス部を経由してヒーター等の暖房器具への電源供
給を可能にするとともに前記予め設定した時間の経過後
には前記電力降下部を経由してヒーター等の暖房器具へ
の電力の供給を可能にするための切替部と、該切替部の
作動を制御するための切替制御部とを具備する電力切替
手段とを備えることを特徴とする電力制御装置。

【００１３】本発明では、予め設定した時間の経過後に
ヒーター等の暖房器具へ予め設定した値まで降下させた
電力を供給するための電力降下部を設けるとともに暖房
器具へ電源電圧の電力を供給するためのバイパス部を具
備し、予め設定した時間の経過後においては電力降下部
を経由して降下させた電力をヒーター等の暖房器具へ供
給する一方、予め設定した時間の経過前においてはバイ
パス部を経由してヒーター等の暖房器具への電源供給を
可能にしている。そのため本発明では、電源電圧の電力
を供給する際には電力降下部を経由せずにヒーター等の
暖房器具への電力供給を行うことができ、これにより、
電力降下部の負担を最小限度にし電力降下部の熱を放熱
するためのヒートシンクの温度上昇を抑えることがで
き、電力降下部のヒートシンクを冷却するための手段を
少なくして装置全体を小型化することが可能となる。

【００１４】また、この電力降下部を制御して予め設定
した値の電力のみをヒーター等の暖房器具へ供給可能と
するための降下制御部を具備しているために、広範囲の
電力制御が可能である。

【００１５】

【実施例】本発明の電力制御装置の実施例について図面
を参照して説明すると、図１は本実施例の電力制御装置
の構成を示すブロック図であり、図において１が本実施
例の電力制御装置である。

【００１６】また、図において２は電力制御手段であ
り、この電力制御手段２は、電源を投入した後予め設定
した時間が経過する前には暖房器具へ電源電圧の電力を
供給する一方、予め設定した時間が経過した後には、予
め設定した値まで降下させた電力を暖房器具へ供給する
機能を有する。

【００１７】即ち、図において２０１は電力降下部であ
り、この電力降下部２０１において、降下した電力を供
給可能としている。

【００１８】そして、図において２０２は降下制御部で
あり、この降下制御部２０２は、前記電力降下部２０１
において降下させる電力の値を決定しており、この降下
制御部２０２からの信号に基づいて前記電力降下部２０
１において所定の値まで電力が降下される。

【００１９】この関係を具体的に説明すると、本実施例
において前記電力降下部２０１としてはサイリスタ、よ
り詳しくはトライアックを用いており、前記降下制御部
２０２よりトライアック２０１にゲート信号を流す構成
としている。そのため、降下制御部２０２においてこの
ゲート信号のパルス幅（時間）を調節することによっ
て、前記トライアック２０１により所望する電力に変換
することが可能となる。

【００２０】次に、図において２０３はバイパス部であ
り、このバイパス部２０３は電源電圧を暖房器具へ供給
するために用いられるものであり、即ち、本実施例にお
いては、予め設定した時間の経過前においては、このバ
イパス部２０３を経由して電源電圧を暖房器具に供給可
能としている。

【００２１】次に、図において３は電力切替手段であ
り、この切替手段３は、タイマー３０１と、切替部３０
２と、切替制御手段３０３により構成されている。

【００２２】即ち、図において３０１がタイマーであ
り、このタイマー３０１は、電源投入と同時に前記切替
制御手段３０３への所定の信号出力を行うとともに電源
投入時からの経過時間を監視し、そして、予め設定した
時間の経過後に、前記切替制御手段３０３への所定の信
号出力を停止する機能を有する。

【００２３】一方、図において３０３は切替制御手段で
あり、この切替制御手段３０３は、本実施例においては
リレー３０４及びトランジスタ３０５により構成されて
いるとともに、前記リレー３０４はトランジスタ３０５
を介して前記タイマー３０１に接続され、前記タイマー
３０１よりの信号出力がある場合にリレー３０４より電
気が流れる構成としている。

【００２４】次に、図において３０２は切替部であり、
本実施例においてこの切替部３０２は前記リレー３０４
のＡ接点を用いており、即ち、リレー３０４に電気が流
れている場合にはオンになり、一方リレー３０４に電気
が流れていない場合にはオフになる切替部としている。

【００２５】そして、前記バイパス部２０３はこの切替
部３０２を介して出力側４の出力端子に接続されてお
り、一方、前記電力降下部２０１は切替部３０２を介さ
ずに出力端子に直接接続されている。

【００２６】このようにして構成される本実施例の電力
制御装置１を用いて暖房器具等の電力制御を行う場合に
ついて図２のフローチャートを用いて説明すると、ま
ず、入力側５の入力端子を１００Ｖあるいは２００Ｖの
電源に接続するとともに出力端子をヒーター等の暖房器
具に接続し、更にステップ１において、タイマー３０１
を用いて電力を降下させるまでの時間を設定するととも
に、降下制御部２０２を用いて降下させる値を設定する
（初期設定）。例えば、電源投入から１０分後に暖房器
具に供給する電力を１／４に落としたい場合には、タイ
マー３０１によって１０分間の設定をするとともに、降
下制御部２０２によって、電源電圧を半分にする設定を
行い、その後に本実施例の電力制御装置１の電源をオン
にする（ステップ２）。

【００２７】そうすると、タイマー３０１が作動し（ス
テップ４）、このタイマー３０１により、前記切替制御
手段３０３への所定の信号出力が行われるとともに、電
源投入時からの経過時間が監視される。

【００２８】また、電源投入から１０分経過前において
は、タイマー３０１からトランジスタ３０５へ所定の信
号が出力されることにより、リレー３０４からの電流が
トランジスタ３０５によって駆動され、リレー３０４か
らは通電状態になる。従って、切替部３０２はオン状態
になる。一方、前記トライアック２０１には入力と出力
を結ぶ時に失われる結合損失、いわゆる抵抗成分がある
ために、入力された電源電圧の電気はインピーダンスの
低いバイパス部２０３を通って前記切替部３０２に入
り、その結果、電源電圧がバイパス部２０３を通り切替
部３０２を介して暖房器具へ供給される（ステップ
３）。

【００２９】そして、電源投入から１０分経過した後
は、タイマー３０１からの所定の信号出力が停止すると
ともに、この信号により作動していたトランジスタ３０
５が停止し、更にこれにより前記リレー３０４も停止す
ることで、切替部３０２がオフとなる（ステップ５）。

【００３０】そうすると、前記バイパス部２０３よりの
電気が切替部３０２において遮断される（ステップ６）
ことにより、バイパス回路は開放状態となってバイパス
部２０３からの出力はなく、その結果トライアック２０
１を介して暖房器具へ電力が供給されることになる。そ
してこのとき、降下制御部２０２によって、トライアッ
ク２０１において電源電圧を半分に降下可能なようにゲ
ート信号のパルス幅を調節しているために、暖房器具へ
は１／４の電力しか供給されずに（ステップ７）、これ
により、正確、及び確実に暖房器具へ供給する電力を制
御することができる。

【００３１】このように、本実施例においては、バイパ
ス部を具備するとともに、リレー及びトランジスタを介
してタイマーよりの出力に基づいてオン、オフされる切
替部を具備して、電源電圧の電力を供給する場合にはバ
イパス部を経由し、一方降下させた電力を供給する場合
には電力降下部を経由して暖房器具へ電力を供給する構
成としているため、電源電圧の電力供給の際には電力降
下部の負担を無くすることができ、電力降下部の温度上
昇を押さえるとともに電力降下部のヒートシンクを冷却
するための手段を少なくすることができ、それにより装
置全体の小型化を達成することが可能である。

【００３２】また、タイマーを用いて降下電力供給の開
始時間を設定可能としているために広範囲に亘る時間設
定が可能である。

【００３３】更に、電力降下部としてサイリスタ、より
具体的にはトライアックを用い、このトライアックへの
供給するゲート信号のパルス幅を調節することにより降
下する値を設定可能としているため、広範囲に亘る電力
設定が可能である。

【００３４】なお、前述したように、本実施例において
は切替制御手段としてリレー３０４及びトランジスタ３
０５を用い、更に切替部３０２としてはリレー３０４の
Ａ接点を用いているが、必ずしもこのような構成にせず
ともよく、タイマー３０１からの信号に基づいてオン、
オフが可能な手段であればいずれを用いてもよい。

【００３５】また、本実施例では電力降下部としてトラ
イアックを用いたが、必ずしもトライアックを用いる必
要は無い。但し、サイリスタとトライアックとでは単位
時間当たりの電力量が２倍異なるために、サイリスタを
用いる場合には、負荷として接続するヒーター等の暖房
器具への電源供給の際、サイリスタのゲートパルスの時
間調整が必要になる。

【００３６】更に、この電力制御装置の設置個所として
は、例えばマグネット等を用いて暖房器具やその近辺に
設置してもよく、あるいは壁等に埋め込んでもよい。

【００３７】次に、図３は、本発明の電力制御装置の他
の形態を説明するためのシステム図であり、図３におい
ては、複数個の電力制御装置を用いるとともに、この複
数個の電力制御装置を集中コントローラー６で制御する
構成としている。

【００３８】各家庭等においては一般的に複数個の暖房
器具が備えられており、これらの暖房器具を同時に使用
する場合も考えられる。一方、本発明の電力制御装置で
は電源投入時から一定時間内は電源電圧の電力を供給す
るため、本発明の電力制御装置を用いた場合であって
も、多数の暖房器具を同時に使用した場合には各家庭等
に割り当てられている契約電流（アンペア）を超えてし
まい、その結果ブレーカー等が落ちてしてしまうことも
考えられる。

【００３９】そこで、図３においては、本発明の電力制
御装置を複数個用いた場合であってもブレーカーが落ち
ないシステムを示しており、具体的には、６個の暖房器
具に本発明の電力制御装置（１Ａ〜１Ｆ）を接続した場
合を示している。

【００４０】そして、図４はこのシステムに用いられる
電力制御装置であり、図４においては、リレー３０４に
Ｂ接点を接続してこのＢ接点を出力端子３０６とすると
ともに、この出力端子３０６を集中コントローラー６
（図３）に接続している。そして、リレー３０４に電気
が流れていない場合にこのＢ接点がオンになり集中コン
トローラー６に所定の信号が伝達される構成としてい
る。

【００４１】この構成において１Ａ〜１Ｆまでの電力制
御装置を同時に作動させた場合には、まず、１Ａの電力
制御装置のみが作動してこの１Ａの電力制御装置に接続
されている暖房器具のみに電力が供給され、他の電力制
御装置（１Ｂ〜１Ｆ）は作動しない。

【００４２】次に、１Ａの電力制御装置が降下電力の供
給状態になり１Ａの電力制御装置のリレー３０４に電気
が流れなくなると、１Ａの電力制御装置の出力端子３０
６がオンになり集中コントローラー６に所定の信号が送
られるとともに、集中コントローラーの指示により１Ｂ
の電力制御装置が作動し、この１Ｂの電力制御装置に接
続されている暖房器具に電力が供給される。

【００４３】そして次に、１Ｂの電力制御装置が降下電
力の供給状態になり１Ｂの電力制御装置のリレー３０４
に電気が流れなくなると、１Ｂの電力制御装置の出力端
子３０６がオンになり集中コントローラー６に所定の信
号が送られるとともに、集中コントローラーの指示によ
り１Ｃの電力制御装置が作動し、この１Ｃの電力制御装
置に接続されている暖房器具に電力が供給される。そし
てその後は、１Ｄ〜１Ｆの順番で、同じように電力制御
装置が作動していく。

【００４４】そのため、このシステムを用いることによ
り、多数の暖房器具を同時に使用した場合であっても、
ブレーカーが落ちてしまうことを有効に防止することが
できる。

【００４５】なお、前述した説明では、電力制御装置を
１個ずつ作動させる場合を説明したが、ブレーカーが落
ちない範囲内であれば、複数個の電力制御装置を同時
に、例えば１Ａ、１Ｂ、１Ｃの電力制御装置を同時に作
動させ、これらの電力制御装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃが降下
電力の供給状態になった後に１Ｄ、１Ｅ、１Ｆの電力制
御装置を作動させるようにしてもよい。

【００４６】また、前述した説明では出力端子３０６と
してリレー３０４のＢ接点を用いたが、必ずしもＢ接点
を用いる必要はなく、電力制御装置が降下電力の供給状
態になった場合に所定の信号を集中コントローラーに伝
達可能なものであればいずれでも良く、例えばＡ接点を
用いてもよい。

【００４７】なお、図４は図３に示す電力制御装置に出
力端子３０６を追加した形態であり他の部分は図３に示
す電力制御装置と同様であるので、同一部品には同一符
号を付するとともに、作用等の重複した説明は省略し
た。

【００４８】

【発明の効果】本発明の電力制御装置は以上説明した形
態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。

【００４９】本発明では、予め設定した時間の経過後に
ヒーター等の暖房器具へ予め設定した値まで降下させた
電力を供給するための電力降下部を設けるとともに暖房
器具へ電源電圧の電力を供給するためのバイパス部を具
備して、これにより、予め設定した時間の経過後におい
ては電力降下部を経由して降下させた電力をヒーター等
の暖房器具へ供給する一方、予め設定した時間の経過前
においてはバイパス部を経由してヒーター等の暖房器具
への電源供給を可能にしている。そのため本発明では、
電源電圧の電力を供給する際には電力降下部を経由せず
にヒーター等の暖房器具への電力供給を行うことがで
き、これにより、電力降下部の負担を最小限度にし電力
降下部の熱を放熱するためのヒートシンクの温度上昇を
抑えることができ、電力降下部のヒートシンクを冷却す
るための手段を少なくして装置全体を小型化することが
可能となる。

【００５０】また、この電力降下部を制御して予め設定
した値の電力のみをヒーター等の暖房器具へ供給可能と
するための降下制御部を具備しているために、広範囲の
電力制御が可能である。

【００５１】更に、複数個の電力制御装置の作動を集中
コントローラーで制御するシステムとすることにより、
多数の暖房器具を同時に使用する場合であってもブレー
カーが落ちてしまうことを有効に防止することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力制御装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の電力制御装置の一実施例の作用を説明
するためのフローチャートである。

【図３】本発明の電力制御装置を複数個用いた場合の電
力制御システムの概念を示す図である。

【図４】本発明の電力制御装置を複数個用いて電力制御
システムを構築した場合の各電力制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１電力制御装置２電力制御手段２０１電力降下部（トライアック）２０２降下制御部２０３バイパス部３電力切替手段３０１タイマー３０２切替制御部３０３切替部（リレーのＡ接点）３０４リレー３０５トランジスタ３０６出力端子（リレーのＢ接点）４出力側５入力側６集中コントローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K058 AA51 AA95 BA00 BA02 CA05 CA12 CA16 CB10 CB26 CB27 CC07 CD01 CD04 CD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒーター等の暖房器具に供給する電力を予
め設定した時間の経過後に予め設定した値まで降下させ
るための電力制御装置であって、予め設定した時間の経過後にヒーター等の暖房器具へ供
給するための電力を降下させるための電力降下部（２０
１）と、該電力降下部（２０１）を制御して予め設定し
た値の電力のみをヒーター等の暖房器具へ供給可能とす
るための降下制御部（２０２）と、前記予め設定した時
間の経過前においてヒーター等の暖房器具へ電源電圧の
電力を供給するためのバイパス部（２０３）とを具備す
る電力制御手段（２）と、電源が投入されてからヒーター等の暖房器具へ供給する
電力を降下させるまでの時間を予め設定するとともに電
源が投入されてからの経過時間を監視するためのタイマ
ー部（３０１）と、前記予め設定した時間の経過前にお
いては前記バイパス部（２０３）を経由してヒーター等
の暖房器具への電源供給を可能にするとともに前記予め
設定した時間の経過後には前記電力降下部（２０１）を
経由してヒーター等の暖房器具への電力の供給を可能に
するための切替部（３０２）と、該切替部（３０２）の
作動を制御するための切替制御部（３０３）とを具備す
る電力切替手段（３）と、を備えることを特徴とする電
力制御装置。
【請求項２】前記切替制御手段（３０３）はリレー（３
０４）とトランジスタ（３０５）とを組みあわせること
により成ることを特徴とする請求項１に記載の電力制御
装置。
【請求項３】前記電力降下部（２０１）がサイリスタで
あるとともに、前記降下制御部（２０２）において前記
サイリスタ（２０１）へ入力するゲート信号のパルス幅
を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の電力制御装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
電力制御装置１を複数個備えるとともに、この複数個備
えた電力制御装置の作動を制御するための集中制御部
（６）を備えたことを特徴とする電力制御装置。