JP2002267194A - 電気床暖房装置の制御方法 - Google Patents

電気床暖房装置の制御方法

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JP2002267194A
JP2002267194A JP2001070708A JP2001070708A JP2002267194A JP 2002267194 A JP2002267194 A JP 2002267194A JP 2001070708 A JP2001070708 A JP 2001070708A JP 2001070708 A JP2001070708 A JP 2001070708A JP 2002267194 A JP2002267194 A JP 2002267194A
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Kazuo Sugita
一夫 杉田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】PTCヒータを用いた電気床暖房装置の制御方
法において、それのPTCヒータのヒータ能力をできる
だけ活用した上で、突入電力を小さくする。 【解決手段】PTC特性を持つPTCヒータを用いる電
気床暖房装置の制御方法において、PTCヒータを複数
のヒータブロックに分割し、それに電力を供給する回路
を対応させて分割して、それら回路に対する通電の優先
順位を決めておき、分割したヒータブロックのそれぞれ
に、ヒータブロックの温度を検出するヒータ温度センサ
を、各ブロック毎に取り付けて、それらヒータ温度セン
サにより、各ヒータブロックの電流値を低く安定させ始
める温度乃至低く安定させた温度を検出させ、一つのヒ
ータブロックのヒータ温度センサが、そのヒータブロッ
クの電流値を低く安定させ始める温度乃至低く安定させ
た温度を検出する信号により次位の回路への通電をオン
とするように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、通電により発熱す
る発熱体をヒータに用いた電気床暖房装置のうちで、そ
のヒータにPTC特性を持つ発熱体(PTCヒータ)を
用いた電気床暖房装置において、突入電流を小さくする
ための制御手段についての改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電気床暖房装置にヒータとして用いるP
TC特性を持つ発熱体(以下PTCヒータという)は、
PTCヒータ自身が低温のときは、電気抵抗が小さく、
PTCヒータの温度の上昇に伴い電気抵抗が大きくな
り、電流値を小さくしてPTCヒータ自身の温度を一定
温度以内に保持する性質をもっている。従って、このP
TC特性を持つ発熱体であるPTCヒータは、そのPT
Cヒータ自身が低温に保持されている常態時に、通電を
オンとすると、低温で電気抵抗が小さいことでオンとし
た瞬間に大きな電流(突入電流)が流れるようになる。
そして、PTCヒータに電流が流れると、それによりP
TCヒータが発熱して昇温してくるが、それに伴い電気
抵抗が大きくなることで、流れる電流を小さくし、低い
電流値として安定するようになる。
【0003】このため、このPTCヒータを発熱体とし
て使用する電気床暖房装置は、それを組み込むPTCヒ
ータの電気回路の設備を、最大電流に耐えるように施設
する際に、この通電をオンとしたときに大きな電流とな
って流れる突入電流を考慮した大きな容量の電気設備に
しなければならない制約がある。
【0004】この突入電流を小さくする手段には、例え
ば、特開2000−121083号公報にあるように、
PTCヒータに電気を供給するヒータ回路を、複数の回
路に分割して多回路として、それら回路に対する電流の
供給を、一回路ごとに行い、かつ、回路ごとに時間差を
持たせて行う手段がある。
【0005】また、他の手段として、特開平6−505
58号公報にあるように、電気ヒータの回路を複数のブ
ロックに分け、それぞれのブロックに、それぞれのブロ
ック内の電気ヒータの温度調節を行う温度制御装置を設
けて、デマンド装置に接続し、このデマンド装置により
各ブロックに優先順位順に電流を供給して、優先順位の
高い所定数のブロックだけが契約容量内で稼働するよう
にした手段がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】PTCヒータを用いた
電気床暖房装置において、突入電流を小さくするための
従来手段は、それのヒータ回路を複数の回路に分割し、
それらの回路に対する電力の供給を、各回路ごとに時間
差を持たせて行う手段にあっては、例えば、特開200
0−121083号公報にある手段についていえば、一
回路ごとに電力を供給することで、電力の供給のない回
路が必ず出てくるから、ヒータの能力が全体の能力に比
較して小さい能力として使用することになるので、ヒー
タの全体の能力を大きく設定しておかなければならない
問題がある。
【0007】また、この手段は、分割した多回路のそれ
ぞれの回路に対して順次時間差をもたせて電力の供給を
行う際に、一つの回路をオンとしてから次位の回路をオ
ンとするまでの時間差を、充分な長さの時間に設定する
ことで、それら回路同志の突入電流が重ならないように
することは想定できるが、PTCヒータは、それ自体の
温度により電流の抵抗値が変化するものであり、寒気の
暖房を必要とする時期には、このPTCヒータが極く低
い温度に降温していることで、大きな電流が流れる時間
が長くなることから、回路ごとの間に、順次オンとして
いくよう設定する時間差を長くしなければならず、長時
間他の回路に電流の供給が行えないことで、全体のヒー
タの能力を小さくしてしまう問題がでてくる。
【0008】本発明は、従来手段に生じている上述の問
題を解消せしめるためになされたものであって、PTC
ヒータのヒータ能力をできるだけ活用した上で、突入電
力を小さくする新たな手段を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】しかして、この目的を達
成するための本発明手段は、PTCヒータを、例えば、
図1にあるように、ヒータブロックAとヒータブロック
Bとに分けて複数に分割し、これに通電する回路も対応
させて複数に分割して、それらに対する通電を、順次、
各別に行うことで、このPTCヒータに対する通電の際
の突入電流を小さく抑えるようにすることについては、
従前手段と同様である。
【0010】しかし、従前手段が、分割したヒータブロ
ックに対する通電に時間差を設けて、順次、各別に行う
ようにしているのに対し、本発明手段においては、複数
に分割したヒータブロックA・Bに、それぞれヒータ温
度を検出するヒータ温度センサS1・S2を取り付け、
かつ、分割したヒータブロックに対する通電に優先順位
を設けておき、先に通電したヒータブロックAのヒータ
温度が電流値を低く安定させる温度t1に達したとき
に、それを、そのヒータブロックAに取り付けたヒータ
温度センサS1が検出することで、次位のヒータブロッ
クBに対する通電が行われ、それにより通電のオンで、
その次位のヒータブロックのヒータ温度が、前述した電
流値を低く安定させる温度に達したときに、その温度
を、その次位のヒータブロックに取り付けたヒータ温度
センサS2が検出することで、次々位のヒータブロック
に対する通電をオンとする制御が行われるようにして、
分割した各ヒータブロックに対する通電を、一つのヒー
タブロックのヒータ温度が電流値を低く安定させる温度
になることで次位のヒータブロックに対し通電が行なわ
れるように制御する。
【0011】これは、PTCヒータに通電したときに、
それによるヒータ温度と流れる電流値の変化が、ヒータ
温度にあっては、図3で線 Iに示しているように、通電
当初はヒータブロックが冷えていることで低く、通電に
より発熱することで昇温してくるようになるが、電流値
にあっては、低温のときは抵抗が小で昇温すると抵抗が
大きくなるPTCヒータの特性により同図3で線IIに示
しているように、ヒータブロックが冷えていることで大
きな電流が流れ、それにより発熱して昇温してくると次
第に小さな電流となって、低い電流値で安定していくよ
うになる。
【0012】このことから、この図3において、電流値
が低く安定し始めてきたときのヒータ温度t1を、ヒー
タ温度センサで検出させて、その検出信号により、次位
のヒータブロックに対する通電が行われるように制御す
れば、電流値の変化は、図4にて実線に示しているよう
になって、その電流値のピークが、図4において破線に
示している全部のヒータブロックに一度に通電したとき
の電流値の変化のピークに対し、一つのヒータブロック
のピークのときの電流値から低く安定してくる電流値ま
でに対応する分Hだけ電流値のピークを低く抑えられる
ことになる。
【0013】そして、この電流値が低く安定してくると
きのヒータ温度をヒータ温度センサにより検出して次順
位のヒータブロックに対し順次通電していく制御手段
は、予め一定の時間差を設定して順次通電していく従前
手段に対して、次の利益が得られる。
【0014】即ち、従前手段では、PTCヒータが低い
温度に保持されていることで、電流値を安定させる温度
にまで昇温していく時間が長いときに、突入電流が次位
のヒータブロックの突入電流と重なるようになって、全
体の突入電流のピークを押し上げるようになるのに対
し、これがなくなることと、従前手段では,PTCヒー
タが、前回の暖房の使用によりある程度の温度にまで昇
温していて、電流値が低く安定してくる温度にまで昇温
する時間が短いときに、設定してある時間差が経過する
まで通電をオフとしたまま待たなければならないことに
よる待時間のロスが生じるが、本発明手段では、この待
時間のロスがなく無駄に長時間の時間差をとることなく
確実に突入電流を抑制できるようになる。
【0015】そして、このことから、本発明において
は、上述の目的を達成するための手段として、PTC特
性を持つPTCヒータを用いる電気床暖房装置の制御方
法において、PTCヒータを複数のヒータブロックに分
割し、それに電力を供給する回路を対応させて分割し
て、それら回路に対する通電の優先順位を決めておき、
分割したヒータブロックのそれぞれに、ヒータブロック
の温度を検出するヒータ温度センサを、各ブロック毎に
取り付けて、それらヒータ温度センサにより、各ヒータ
ブロックの電流値を低く安定させ始める温度乃至低く安
定させた温度を検出させ、一つのヒータブロックのヒー
タ温度センサが、そのヒータブロックの電流値を低く安
定させ始める温度乃至低く安定させた温度を検出する信
号により次位の回路への通電をオンとするように制御す
ることを特徴とする電気床暖房装置の制御方法を提起す
るものである。
【0016】ところで、ヒータブロックに取り付けるヒ
ータ温度センサは、前述の図2にあるように、電流値が
低く安定し始めるときのヒータ温度を検出したときに、
次位のヒータブロックに対する通電をオンとする制御を
行うよう機能するが、この作動を行った後も、図3にあ
るように、通電により昇温していくヒータブロックのヒ
ータ温度の検出は可能となる。そこで、このヒータ温度
の前述の電流値を低く安定させ始めるときの温度t1よ
りも高い温度範囲zに、ヒータブロックのヒータ温度に
応じてそのヒータブロックに対する通電をオフとする信
号を取り出す取出点を設定すれば、次位のヒータブロッ
クに対する通電のオン・オフを制御するヒータ温度セン
サが、それを取り付けたヒータブロックごとの床暖房の
温度コントロール用のセンサを兼ねさせられるようにな
る。
【0017】このことから、本発明においては、上述の
手段に併せて、PTC特性を持つPTCヒータを用いる
電気床暖房装置の制御方法において、PTCヒータを複
数のヒータブロックに分割し、それに電力を供給する回
路を対応させて分割して、それら回路に対する通電の優
先順位を定めておき、分割したヒータブロックには、そ
れらのヒータ温度を検知するヒータ温度センサを各ブロ
ック毎に取り付けて、それらヒータ温度センサに、各ヒ
ータブロックの電流値を低く安定し始める温度乃至低く
安定させた温度を検出せしめ、かつ、回路を室温を検出
する室温センサの信号により通電をオン・オフ制御せし
めておいて、ヒータブロックの温度が、電流値を低く安
定させ始める温度より低温になっている場合には、各ブ
ロック毎に定められた通電の優先順位に基づいて通電
し、先に通電されたヒータブロックのヒータ温度が電流
値を低く安定させ始める温度より高くなってから次順位
のヒータブロックにも通電するようにし、ヒータ温度が
電流値を低く安定させ始める温度より高くなったいる場
合には、室温を検出する室温センサの信号により自由に
通電を止め入れするよう制御することを特徴とする電気
床暖房装置の制御方法を提起するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるPTCヒータ
の制御方法をPTCヒータを用いる電気床暖房装置に応
用した実施例である。この実施例では電気床暖房装置の
PTCヒータを2つのヒータブロックA・Bに分割し、
供給する電力回路もそれに対応して2つの回路K1・K
2に分割している。分割した2つのヒータブロックA・
Bには、それらの各表面にそれらのヒータ温度を検出す
るヒータ温度センサとして、各々サーミスタS1・S2
を取り付け、それにより検出したヒータブロックA・B
のそれぞれのヒータ温度およびそのヒータ温度によりヒ
ータブロックA・Bへの通電を制御する信号を送るため
の信号用のコード線k1・k2を制御ボックスCに接続
する。制御ボックスCには電気床暖房装置に装備する床
暖コントローラDの室温設定温度指示によりヒータブロ
ックA・Bのそれぞれをオン・オフ制御する制御回路お
よびサーミスタS1・S2で検出するヒータ温度が電流
値を低く安定させる温度乃至その近傍温度において所望
に設定しておく設定温度以下の場合にヒータブロックA
・Bに対する通電の優先順位を決める回路ならびに遅延
回路を持つ。
【0019】この実施例では、床暖コントローラDに設
けておく電源スイッチ(図示省略)をオンにすると、サ
ーミスタS1およびサーミスタS2が各々のヒータブロ
ックA・Bのヒータ温度を測定する。両サーミスタS1
・S2で測定・検出するヒータ温度が、電流値を低く安
定させる温度乃至その近傍温度において所望に設定して
おく設定温度(例えば30℃)以下の場合は、設定され
た優先順位のヒータブロックAのみに通電される。ヒー
タブロックAに取り付けられたサーミスタS1で測定・
検出するヒータ温度が前記設定温度(30℃)より高く
なると、ヒータブロックBへの通電を始める。
【0020】これにより、サーミスタS1・S2が、電
気床暖房装置の器体に設けておく室温コントローラに設
定した室温制御温度電気床暖房装置の器体が設置される
フロアの床面温度を基準として室温をコントロールする
ために、室温(17℃〜20℃)に対応する床面温度と
して室温より高い40℃前後の温度範囲に室温として設
定してあるより高いヒータ温度を検出すると、前記室温
コントローラの信号によりヒータブロックAまたはヒー
タブロックBまたは両方のヒータブロックA・Bに対す
る通電をオフとする。
【0021】サーミスタS1またはサーミスタS2が前
記室温設定用の室温制御温度より低いヒータ温度を検出
すると、床暖コントローラDから各々のヒータブロック
A・Bに電流をオンとする信号が出され、サーミスタS
1とサーミスタS2の両方で測定・検出するヒータ温度
が、前述の設定温度より低い場合は、前記と同様に作動
し、その他の場合はサーミスタS1またはサーミスタS
2に対応してヒータブロックAまたはヒータブロックB
または両方のヒータブロックA・Bに対する通電をオン
とするようにしてある。
【0022】図2は本発明の他の例である。この例は一
般住宅のようなフロアの面積が小さく、そこに設置する
電気床暖房装置の器体が小型でよい場合に有効である。
この例では、電気床暖房装置の器体に組付けるPTCヒ
ータを、ヒータブロックAとヒータブロックBとの2つ
に分割し、供給する電力回路もそれに対応して2つの回
路K1・K2に分割している。分割したヒータブロック
A・Bには、それの表面に各々サーミスタS1・S2が
取り付けてあり、その一方のサーミスタS1はリレーボ
ックスEに接続し、他方のサーミスタS2は床暖コント
ローラDに設けるコントローラに、室温設定用のセンサ
として接続する。このとき、このサーミスタS2は、電
気床暖房装置自体の温度をもって、室温を間接的に制御
させるよう分割したヒータブロックA・Bのうちのヒー
タブロックBに直装するように取り付ける場合と、室温
を床面付近の温度でコントロールするように、そのヒー
タブロックBから浮かせた位置に設ける場合とがある。
【0023】この例では、床暖コントローラDのスイッ
チをオンにすると、室温コントロール用に用いられるサ
ーミスタS2により測定・検出するヒータ温度が電流値
を低く安定させる温度ないしその近傍の温度において所
望に設定しておく設定温度(例えば40℃)以下の場合
には、リレーボックスEにオン信号を出す。リレーボッ
クスEに接続されたサーミスタS1が電流値を低く安定
させるヒータの設定温度(例えば30℃)より低いヒー
タ温度を検出した場合には、サーミスタS1により検出
するヒータブロックAのヒータ温度が電流値を低く安定
させる前記設定温度より高いヒータ温度を検出するま
で、サーミスタS1が取り付けられているヒータブロッ
クAのみに通電してヒータブロックBには通電しない。
サーミスタS1により検出するヒータ温度が前記設定温
度より高くなった時点で、ヒータブロックBにも通電を
開始する。これにより、ヒータブロックA・Bそれぞれ
が低温の時には、それらヒータブロックA・Bに対し同
時には通電しないようになる。そして、サーミスタS1
で検出するヒータ温度が前記設定温度より高くなった時
点からは、ヒータブロックA・Bの両方に通電しフル能
力を発揮させる。これにより室温が上がり、サーミスタ
S2で検出するヒータ温度が、室温制御用の室温制御温
度に達すると、床暖コントローラDが通電をオフとする
信号を出しヒータブロックA・Bに対する通電をオフと
する。
【0024】このように、この実施例においては、ヒー
タブロックAのヒータ温度が、電流値が低く安定してく
る設定温度に昇温までの低い温度のときは、ヒータブロ
ックAのみに通電し、そのヒータ温度が設定温度を越え
るとヒータブロックBにも通電するようにする制御を、
ヒータブロックAに設けるヒータ温度センサであるサー
ミスタS1で行い、ヒータブロックA・Bへの通電でそ
れらの作動により室温が上昇してきたときの室温コント
ロールのためにヒータブロックA・Bに対する通電のオ
ン・オフ制御を、ヒータブロックBに設けたヒータ温度
センサであるサーミスタS2で行うことから、この実施
例では、室温制御に、既存の床暖コントローラDが使用
できることと、突入電流の軽減が一般に使用されるリレ
ーボックスに簡単な遅延回路を追加するだけで構成し得
ることにより、突入電流の軽減が低コストで行えるメリ
ットがある。
【0025】図4は本発明手段と従来手段との電流値の
変化を比較した説明図である。同図において、波線が従
来手段の電流値の変化を示し、実線が本発明手段の電流
値の変化を示している。ヒータブロックAに通電すると
急激に電流値が上がりそれのピークからヒータの温度上
昇と共に下がりP1の点で安定するようになり、P2の
点でヒータブロックBに通電することで、前記と同様の
過程の後P3の点で安定するようになる。このときの電
流値のピークは、両方のヒータブロックに同時に通電し
たときのピークに対し、ヒータブロックAに通電したと
きのピークから低く安定してきたときまでの降下分に対
応する差分Hだけ軽減される。
【0026】図5は、電力の供給を、回路ごとに時間差
を設けて行った従来手段の電流値の変化を示した説明図
で、各回路に一度に通電した場合の電流値に比して、そ
の電流値を低く抑えられることになるが、通電が回路ご
とになることで、全体の能力が落ちることになる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明手段は、電
気床暖房装置に組み付けるPTCヒータを複数のヒータ
ブロックに分割して、それらに、順次通電していくの
を、各ヒータブロックにに取り付けておくヒータ温度セ
ンサにより、PTCヒータの電流値が低く安定してくる
温度を検出させて、PTCヒータがその温度に達したと
きに次のヒータブロックに通電するように制御するので
あるから、電気床暖房装置のPTCヒータが低温に冷え
ているとき、また、一たん暖房を行った後の中断など
で、PTCヒータがある程度の温度にまで温められてい
るときに、時間のロスを生ぜしめることなく適確に次の
ヒータブロックに対する通電制御が行えるようになる。
【0028】また、この制御を行うヒータ温度センサを
室温コントロール用のセンサを兼ねさせることで、構成
を簡単に出来、コストの軽減が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明手段を実施せる電気床暖房装置の要部の
概要展開図である。
【図2】本発明手段の別の実施例の要部の概要展開図で
ある。
【図3】本発明手段の原理を説明するためのPTCヒー
タのヒータ温度と電流値の変化を示す図表である。
【図4】本発明手段により分割したヒータブロックに対
し順次通電したとき、一次に通電したときの電流値の変
化を示す図表である。
【図5】分割したヒータブロックに、所定の時間差をも
って、順次、切り換えて通電したときの電流値の変化を
示す図表である。
【符号の説明】
A・B…ヒータブロック、C…制御ボックス、D…床暖
コントローラ、E…リレーボックス、H…電流値の減少
した分、K1・K2…回路、k1・k2…コード線、S
1・S2…ヒータ温度(サーミスタ)、t1…温度、z
…温度範囲。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PTC特性を持つPTCヒータを用いる
    電気床暖房装置の制御方法において、PTCヒータを複
    数のヒータブロックに分割し、それに電力を供給する回
    路を対応させて分割して、それら回路に対する通電の優
    先順位を決めておき、分割したヒータブロックのそれぞ
    れに、ヒータブロックの温度を検出するヒータ温度セン
    サを、各ブロック毎に取り付けて、それらヒータ温度セ
    ンサにより、各ヒータブロックの電流値を低く安定させ
    始める温度乃至低く安定させた温度を検出させ、一つの
    ヒータブロックのヒータ温度センサが、そのヒータブロ
    ックの電流値を低く安定させ始める温度乃至低く安定さ
    せた温度を検出する信号により次位の回路への通電をオ
    ンとするように制御することを特徴とする電気床暖房装
    置の制御方法。
  2. 【請求項2】 PTC特性を持つPTCヒータを用いる
    電気床暖房装置の制御方法において、PTCヒータを複
    数のヒータブロックに分割し、それに電力を供給する回
    路を対応させて分割して、それら回路に対する通電の優
    先順位を定めておき、分割したヒータブロックには、そ
    れらのヒータ温度を検知するヒータ温度センサを各ブロ
    ック毎に取り付けて、それらヒータ温度センサに、各ヒ
    ータブロックの電流値を低く安定し始める温度乃至低く
    安定させた温度を検出せしめ、かつ、回路を室温を検出
    する室温センサの信号により通電をオン・オフ制御せし
    めておいて、ヒータブロックの温度が、電流値を低く安
    定させ始める温度より低温になっている場合には、各ブ
    ロック毎に定められた通電の優先順位に基づいて通電
    し、先に通電されたヒータブロックのヒータ温度が電流
    値を低く安定させ始める温度より高くなってから次順位
    のヒータブロックにも通電するようにし、ヒータ温度が
    電流値を低く安定させ始める温度より高くなったいる場
    合には、室温を検出する室温センサの信号により自由に
    通電を止め入れするよう制御することを特徴とする電気
    床暖房装置の制御方法。
  3. 【請求項3】 ヒータブロック毎に取り付けたヒータ温
    度センサを、それの次順位のヒータブロックに対する通
    電をオン・オフ制御させる電流値を低く安定させ始める
    温度よりも高い温度領域において、そのヒータブロック
    に対する通電のオン・オフを制御する信号を取り出すよ
    うにして、電気床暖房装置の温度をコントロールするた
    めの室温センサを兼用せしめることを特徴とする請求項
    1または請求項2記載の電気床暖房装置の制御方法。
  4. 【請求項4】 PTC特性を持つPTCヒータを用いる
    電気床暖房装置の制御方法において、PTCヒータを2
    つのヒータブロックA・Bに2分し、それに電力を供給
    する回路を対応させて回路K1・K2に2分して、それ
    ら2つのヒータブロックA・Bにそれらヒータブロック
    A・Bの温度を検出するヒータ温度センサS1・S2を
    それぞれ取り付け、それらのうちの一方のヒータ温度セ
    ンサS2は、電気床暖房装置の温度コントロール用とし
    て使用し、それが所望に設定したヒータ温度を検出する
    ことにより全ヒータブロックに対する通電を止め、その
    設定した温度以下のヒータ温度を検出することで全ヒー
    タブロックに対し通電するよう制御せしめ、他方のヒー
    タ温度センサS1は、他回路のコントロール用として使
    用し、前者のヒータ温度センサS2が全ヒータブロック
    に通電するよう作動しても、このヒータ温度センサS1
    を取り付けたヒータブロックの温度が電流値を低く安定
    させ始める温度になるまで、他方のヒータブロックに対
    する通電をオフとするように制御せしめることを特徴と
    する電気床暖房装置の制御方法。
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