JP2002369384A - 融雪用ヒーターシステムに用いられる電気基本契約料金軽減用電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２回路の融雪用ヒーターに電力を供給するに
際して、各融雪用ヒーターの温度を下げることなく、全
体の消費電力を低く抑えることを可能とする、融雪用ヒ
ーターシステムに用いられる電気基本契約料金軽減用電
力制御装置を提供すること。 【解決手段】 ２回路の融雪用ヒーターに電力を供給す
るに際して、前記各融雪用ヒーターに供給する電力を、
予め設定した電力毎に、順次、予め設定した値に制御す
るための、融雪用ヒーターシステムに用いられる電気基
本契約料金軽減用電力制御装置であって、前記各融雪用
ヒーターに接続される、前記予め設定した値の電力を前
記各融雪用ヒーターに供給するための電力供給手段
（２）と、該電力供給手段（２）の作動を制御して所望
する値の電力を前記電力供給手段より供給可能とするた
めの制御手段（３）と、該制御手段（３）の作動を制御
して、前記電力供給手段（２）より供給する制御電力の
供給を調節するためのタイマー手段（４）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、融雪用ヒーターシ
ステムに用いられる電気基本契約料金軽減用電力制御装
置に係り、より詳しくは、２回路の融雪用ヒーターに電
力を供給するに際して、各融雪用ヒーターに供給する電
力を、予め設定した間隔ごとに、順次、予め設定した値
に制御可能とするための、融雪用ヒーターシステムに用
いられる電気基本契約料金軽減用電力制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、豪雪地帯等においては、交差
点近傍における路面上の融雪のため、道路に複数枚のロ
ードヒーターを埋設することが行われており、またその
ほかにも、家屋の屋根や玄関回り、駐車場等において
も、融雪のためにヒーターを用いることが行われてい
る。

【０００３】そして、一般的に従来のこの融雪方法にお
いては、複数枚のヒーターを用いて、この複数枚のヒー
ターのそれぞれに同時に電力を供給していた。

【０００４】そのため、例えば、１枚で４ＫＷの電力消
費を行うヒーターを２枚用いて融雪を行う場合には、融
雪に際しては８ＫＷの電力を消費するため、電力供給会
社との間で８ＫＷの基本契約を行う必要があり、使用す
るヒーターの枚数が多い前述の融雪用ロードヒーターの
場合などは、消費電力が膨大であるために電気料金も高
くなってしまっていた。その一方、融雪用ヒーターの場
合においては、ヒーターの温度を融雪に必要な温度にま
で高めた後はその温度を維持すれば十分であり、そのた
めには、必ずしも、すべてのヒーターに対して継続して
電力を供給する必要はない。

【０００５】そのため、本発明者は、使用するヒーター
の枚数を減らすことなく契約基本電力量を少なくするた
めに、過去において電力回路切替装置を提案した（特願
２０００−１７７７９１号参照）。

【０００６】即ち、この電力回路切替装置では、電力の
供給を必要とする発熱体の数に対応した電力供給部を備
えた電力供給手段と、前記各電力供給部の作動を制御
し、前記各発熱体に対して、予め設定した順番により予
め設定した時間ごとに、前記電力供給部を介して電力供
給を行うための切替部とを備えたことを特徴としてお
り、これを用いることにより、複数の発熱体を使用する
場合において、予め設定した順番に予め設定した時間ず
つ各発熱体への電力供給を行うことが可能となり、すべ
ての発熱体に同時に電力を供給する場合と比較し、消費
電力を低く抑えることを可能とした。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の電力
回路切替装置では、複数の発熱体に対して、予め設定し
た順番により順次電力の供給を行っていくものであり、
１の発熱体への電力供給が行われている間には他の発熱
体へは電力の供給が行われない。

【０００８】そのために、ロードヒートの場合のように
発熱体の枚数が多い場合には、各発熱体へ電力を供給す
る時間を長くすると、その間に他の発熱体の温度が下が
ってしまうという問題点があり、一方、各発熱体へ電力
を供給する時間を短くすると、発熱体の温度が十分に上
がらないという問題点が考えられ、これは、冬場の温度
が特に低い地域においてはその傾向が大きいと考えられ
る。

【０００９】そこで、本発明は、特に大きな熱量が必要
と思われる融雪用ヒーターに電力を供給するに際して、
各融雪用ヒーターの温度を下げることなく、全体の基本
契約電力を低く抑えることを可能とする、融雪用ヒータ
ーシステムに用いられる電気基本契約料金軽減用電力制
御装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の融雪用ヒーター
システムに用いられる電気基本契約料金軽減用電力制御
装置（以下単に「電力制御装置」という。）は、２回路
の融雪用ヒーターに電力を供給するに際して、前記各融
雪用ヒーターに供給する電力を、予め設定した電力毎
に、順次、予め設定した値に制御するための電力制御装
置であって、前記各融雪用ヒーターに接続される、前記
予め設定した値の電力を前記各融雪用ヒーターに供給す
るための電力供給手段と、該電力供給手段の作動を制御
して所望する値の電力を前記電力供給手段より供給可能
とするための制御手段と、該制御手段の作動を制御し
て、前記電力供給手段より供給する制御電力の供給を調
節するためのタイマー手段と、を備えたことを特徴とし
ている。

【００１１】本発明の電力制御装置によれば、２回路の
融雪用ヒーターに供給する電力を制御することが可能で
あるとともに、この制御電力の供給時間を任意に調節可
能である。そのために、各融雪用ヒーターに供給する電
力を制御することにより、２回路の融雪用ヒーターで消
費する電力の合計を少なくすることができ、すべての融
雪用ヒーターに制御しない電力を供給した場合と比較し
て、また、降雪センサーや温度センサーのみで構成され
た従来の制御システムと比較して、消費電力を押さえる
ことが可能となり、その結果、電力供給会社との契約基
本電力量を少なくすることができる。

【００１２】また、本発明の電力制御装置では、２回路
の融雪用ヒーターのそれぞれに供給する電力を制御する
方式としているため、前述の電力回路切替装置と異な
り、電力の供給が行われていない融雪用ヒーターは存在
せず、すべての融雪用ヒーターに電力を供給可能であ
る。そのために、すべての融雪用ヒーターが融雪に必要
な温度を維持可能なようにすることができる。

【００１３】

【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。

【００１４】そして、図において２は電力供給手段であ
り、本実施例においてこの電力供給手段２は、使用する
２回路の融雪用ヒーター５の数に対応して２個備えられ
ており、入力側には電源が接続され、出力側には各ヒー
ター５が接続されている。そしてこれにより、電源から
供給される電気は、この電力供給部２を介して各ヒータ
ー５へ供給される構造としている。

【００１５】次に、図において３は制御手段であり、こ
の制御手段３は、前記電力供給部２から各ヒーター５へ
供給される電力を制御するために用いられる。

【００１６】この関係を詳細に説明すると、本実施例に
おいて前記電力供給部２としては双方向サイリスタとし
てのトライアックを用いており、前記制御部３からのゲ
ート信号を受けてヒーター５へ電力を供給可能としてい
る。

【００１７】そして、前記制御部３は、ゲートパルス発
生器３０１とパルス信号制御器３０２とを備えており、
ゲートパルス発生器３０１から発生したパルス信号をパ
ルス信号制御器３０２で制御し、より具体的には、パル
ス信号制御器３０２においてゲート信号のパルス幅（時
間）を調節し、これにより前記トライアック２からヒー
ター５に供給される交流電源の波形をゼロクロス位相制
御することで、電圧を調節可能としている。このよう
に、本実施例によれば、前記パルス信号制御器３０２に
おいてトライアック２からヒーター５へ供給される交流
電源の波形をゼロクロス位相制御することで電圧を調節
可能としているため、ヒーター５に供給する電力を押さ
えることが可能であり、これにより各ヒーターにおける
消費電力を制御することができる。

【００１８】即ち、周知の通り消費電力（Ｐ）は下記式
（１）で求められるとともに、電流（Ｉ）はオームの法
則により下記式（２）で求められる。そこで、下記式
（１）に下記式（２）を代入すると下記式（３）が導き
出される。そしてこれにより、電力（Ｐ）は電圧（Ｅ）
の二乗に比例し抵抗（Ｒ）に反比例することがわかる。
そのため、ヒーター５へ供給する交流電源の波形をゼロ
クロス位相制御して電圧を下げることにより消費電力を
押さえることができる。従って、本実施例においては、
電力供給手段たるトライアック２においてヒーター５へ
供給する交流電源の波形をゼロクロス位相制御すること
で電圧を下げることにより、各ヒーター５における消費
電力を押さえることが可能となる。そしてそれにより、
各ヒーター５へ供給する電力を小さくすることによっ
て、電力供給会社との契約基本電力量を押さえることが
できる。但し、本実施例では、交流波形をゼロクロス位
相制御しているために、正確に電力量計算を行うために
は、Ｖｒｍｓ（真の実効値）を用いる必要がある。

【００１９】

【数１】 ［式中Ｐは消費電力を表し、Ｉは電流を表し、Ｅは電圧
を表す］

【００２０】

【数２】 ［式中Ｉは電流を表し、Ｅは電圧を表し、Ｒは抵抗を表
す。］

【００２１】

【数３】 ［式中Ｐは消費電力を表し、Ｅは電圧を表し、Ｒは抵抗
を表す。］

【００２２】但し、必ずしもトライアックを用いる必要
は無く、ヒーター５へ供給する交流電源の波形をゼロク
ロス位相制御することで電圧を調節可能な手段であれば
いずれを用いても良い。

【００２３】次に、図１において４はタイマー手段であ
り、本実施例においてこのタイマー手段４は、前記パル
ス信号制御器３０２の作動を制御し、所望する値まで制
御した電力の供給時間を決定するために用いられる。そ
してこれによって、各ヒーター５に供給する制御された
電力を一定時間ごとに切り替えることを可能としてい
る。

【００２４】従って本実施例によれば、例えば、契約電
力量が４ＫＷの場合において２枚のヒーターに電力を供
給するとき、３ＫＷの電力と１ＫＷの電力を交互に、一
方のヒーターと他方のヒーターに供給することが可能で
ある。

【００２５】なお、本実施例において前記タイマー手段
４は、交互切替用のタイマー４０１と、暖気運転用のタ
イマー４０２とを備えている。そして、ヒーターへの電
力供給を開始した時点から一定時間内は契約電力量の範
囲内において２回路のヒーターにそれぞれ同じ量の電力
を供給し、その後、順次、供給する電力を調節していく
ことを可能としている。

【００２６】このように、本実施例においては暖気運転
用のタイマー４０２を備えておりヒーターへの電力供給
を開始してから一定時間内はすべてのヒーターに同じ値
の電力を供給可能としており、すべてのヒーターが融雪
に必要な温度まで上昇した後に各ヒーターへ供給する電
力値を変えていくことを可能としているため、ヒーター
の温度を融雪に必要な温度に維持することができる。

【００２７】次に、図２、及び図３のフローチャートを
用いて本実施例の電力制御装置１の使用方法について説
明すると、以下の説明では、契約電力量を４ＫＷにした
場合において、消費電力が４ＫＷのヒーターを２枚用い
る場合について説明する。

【００２８】即ち、図２（Ｃ）において太線で囲った範
囲が使用可能な電力量（４ＫＷ）を示したものであり、
横軸が時間（Ｔ）、縦軸が電力量（ｋｗ）である。そし
て、図２に示す説明は、４ＫＷの範囲内において２枚の
ヒーター５Ａ、５Ｂに電力を供給する場合である。

【００２９】まず、予め、本実施例の使用に際しては、
暖気運転用タイマー４０２、切替用タイマー４０１を操
作し、電源投入から一定時間内は各ヒーター５Ａ、５Ｂ
のそれぞれに２ＫＷずつの電力を供給し、その後は、一
定時間ごとに一方のヒーターに３ＫＷ、他方のヒーター
に１ＫＷの電力が供給されるように初期設定をしておく
（ステップ１）。

【００３０】なお、下記式は、本発明者が展開した一般
式であり、本一般式により、電圧の真の実効値（Ｅｒｍ
ｓ）は電力（Ｐ）と抵抗（Ｒ）の乗数の平方根により導
き出せることがわかった。

【００３１】

【数４】 ［式中Ｐは消費電力を表し、Ｒは抵抗を表す］

【００３２】そこで、本実施例の電力制御装置を使用す
る場合には、供給する制御電力の値と使用するヒーター
等の抵抗値を用いて、前記一般式により必要な電圧を求
めた後に、前記パルス信号制御器３０２を操作して、ト
ライアック２から供給される電圧が所望する値になるよ
うにしておく。これは、前述したように、本実施例にお
いては交流波形をゼロクロス位相制御しているため、電
圧の真の実効値を用いないと電力量計算を正確に行うこ
とが不可能だからである。

【００３３】また、本実施例における前記切替用タイマ
ー４０１では、ヒーターを設置する環境等を考慮し、１
／２５秒から５分までの設定を行うことを可能としてい
る。

【００３４】次に、このように初期設定を行った後にス
イッチをオンにすると（ステップ２）、まず、一定時間
内においては、ヒーター５Ａ、５Ｂの双方に２ＫＷずつ
の電力が供給され暖気運転が開始される（ステップ
３）。そしてこれにより、双方のヒーターとも融雪に必
要な温度にまで上昇する。なおこの暖気運転の時間はヒ
ーターの設置環境等により任意である。

【００３５】次に、暖気運転が終了すると、まず、予め
設定した時間内、一方のヒーター５Ａに３ＫＷ、他方の
ヒーター５Ｂに１ＫＷの電力が供給される（ステップ
４）。

【００３６】そして、予め設定した時間が経過した後
は、一方のヒーター５Ａに１ＫＷ、他方のヒーター５Ｂ
に３ＫＷの電力が供給され（ステップ５）、その後は、
切替用タイマー４０１の作動によって、双方のヒーター
において、３ＫＷと１ＫＷの電力供給が交互に行われ
る。そしてこれにより、双方のヒーターとも、融雪に必
要な温度を維持しながら、その合計の消費電力を契約基
本電力量の範囲内に維持することが可能である。なおこ
の切替間隔に関してもヒーターの使用環境等を考慮して
任意である。

【００３７】このように、本実施例の電力制御装置によ
れば、ヒーター１枚分の契約電力量の範囲内において２
回路のヒーターを同時に作動させることができるため、
使用するヒーターの枚数に対応した電力量を契約する必
要が無くなり、特に基本電力料金の節約を行うことがで
きる。

【００３８】また、本実施例の電力制御装置では、２回
路のヒーターのそれぞれに、常時電力を供給可能である
ため、また電源投入から一定時間内は２回路のヒーター
のそれぞれに同一値の電力を供給可能としているため、
２回路のヒーターのそれぞれに、融雪に必要な温度を維
持させることができる。

【００３９】なお、前述の実施例では、暖気運転用タイ
マー４０２と切替用タイマー４０１を用いて、電源投入
から一定時間内は各ヒーター５Ａ、５Ｂのそれぞれに２
ＫＷずつの電力を供給し、その後は、一定時間ごとに一
方のヒーターに３ＫＷ、他方のヒーターに１ＫＷの電力
を供給するとともに、この供給する電力を、３ＫＷと１
ＫＷに、順次、制御する場合であったが、本発明の電力
制御装置では、必ずしもこのようにする必要は無く、契
約電力量の範囲内であれば、２回路のヒーターのそれぞ
れに供給する電力量は任意である。

【００４０】例えば、図４は、本発明の電力制御装置の
他の形態の構成を示すブロック図であり、図４に示す本
形態では、契約電力量を２回路のヒーターに均等に分配
可能としている。即ち、図４においては、前記暖気運転
用タイマーと切換用タイマーとを併合した１個のタイマ
ー４のみを用い、２回路のヒーター５のそれぞれに、２
ＫＷの電力を供給するようにしている。

【００４１】この関係を図６のフローチャートを用いて
説明すると、まず、ステップ１１において初期設定を行
う。より具体的には、２回路のヒーターのそれぞれに通
電する時間を設定するとともに、前述と同様の計算によ
り、各ヒーターのそれぞれに２ＫＷの電力を供給するよ
うに設定を行い、その後にスイッチをオンにする（ステ
ップ１２）。そうすると、４ＫＷの電力が２回路のヒー
ターのそれぞれに均等に分配され、これにより各ヒータ
ーが分配運転を行う（ステップ１３）。そして、かかる
場合には、図５に示すように、図５（Ｃ）において太線
で囲った範囲の使用可能な電力量（４ＫＷ）が、２個の
ヒーターに均等に２分割されることになる。

【００４２】

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

【００４３】本発明の電力制御装置は、２回路の融雪用
ヒーターに電力を供給するに際して、各融雪用ヒーター
に供給する電力を、予め設定した電力毎に、順次、予め
設定した値に制御するための電力制御装置であって、前
記各融雪用ヒーターに接続される、前記予め設定した値
の電力を前記各融雪用ヒーターに供給するための電力供
給手段と、該電力供給手段の作動を制御して所望する値
の電力を前記電力供給手段より供給可能とするための制
御手段と、該制御手段の作動を制御して、前記電力供給
手段より供給する制御電力の供給を調節するためのタイ
マー手段と、を備えたことを特徴としている。

【００４４】そのため、本発明の電力制御装置によれ
ば、各融雪用ヒーターに供給する電力を制御可能である
とともに、この制御電力の供給時間を任意に調節可能で
あり、各融雪用ヒーターに供給する電力を制御すること
により、各融雪用ヒーターで消費する電力の合計を少な
くすることができ、すべての融雪用ヒーターに制御しな
い電力を供給した場合と比較して、消費電力を押さえる
ことが可能となり、その結果、電力供給会社との契約基
本電力量を少なくすることができる。

【００４５】また、本発明の電力制御装置では、各融雪
用ヒーターに供給する電力を制御する方式としているた
め、前述の電力回路切替装置と異なり、電力の供給が行
われていない融雪用ヒーターは存在せず、すべての融雪
用ヒーターに電力を供給可能である。そのために、すべ
ての融雪用ヒーターが融雪に必要な温度を維持可能なよ
うにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における電力制御装置の実施例の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明における電力制御装置の実施例の作動説
明のための図である。

【図３】本発明における電力制御装置の実施例の作動を
説明するためのフローチャートである。

【図４】本発明における電力制御装置の他の実施例の構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明における電力制御装置の他の実施例の作
動説明のための図である。

【図６】本発明における電力制御装置の他の実施例の作
動を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 電力制御装置 ２ 電力供給手段 ３ 制御手段 ３０１ パルス信号発生手段 ３０２ パルス信号制御手段 ４ タイマー手段 ４０１ 切替用タイマー ４０２ 暖気運転用タイマー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２回路の融雪用ヒーターに電力を供給する
   に際して、前記各融雪用ヒーターに供給する電力を、予
   め設定した電力毎に、順次、予め設定した値に制御する
   ための、融雪用ヒーターシステムに用いられる電気基本
   契約料金軽減用電力制御装置であって、 前記各融雪用ヒーターに接続される、前記予め設定した
   値の電力を前記各融雪用ヒーターに供給するための電力
   供給手段（２）と、 該電力供給手段（２）の作動を制御して所望する値の電
   力を前記電力供給手段より供給可能とするための制御手
   段（３）と、 該制御手段（３）の作動を制御して、前記電力供給手段
   （２）より供給する制御電力の供給を調節するためのタ
   イマー手段（４）と、を備えたことを特徴とする、融雪
   用ヒーターシステムに用いられる電気基本契約料金軽減
   用電力制御装置。
2. 【請求項２】前記タイマー手段（４）は、暖気運転用タ
   イマー（４０２）と切替用タイマー（４０１）とを備え
   たことを特徴とする請求項１に記載の融雪用ヒーターシ
   ステムに用いられる電気基本契約料金軽減用電力制御装
   置。
3. 【請求項３】前記電力供給手段（２）として、双方向サ
   イリスタを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の融雪用ヒーターシステムに用いられる電気基
   本契約料金軽減用電力制御装置。