JP2004022255A

JP2004022255A - 電気ヒータおよび電気ヒータの電力制御装置

Info

Publication number: JP2004022255A
Application number: JP2002173510A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takahashi; 高橋　英雄; Akira Imai; 今井　明
Original assignee: T NET JAPAN CO Ltd; T Net Japan Co Ltd
Current assignee: T NET JAPAN CO Ltd; T Net Japan Co Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】施工基材と表層材の間に少量の接着剤で手間をかけずに簡単に設置できる電気ヒータ、電気ヒータに供給する電力に対して供給電圧を低くすることができ、電気料金を安くすることができる電気ヒータの電力制御装置を提供する。
【解決手段】ネット状ヒータ部２０が設けられた電気ヒータ１０であって、ネット状ヒータ部２０が、通電により遠赤外線を放射する発熱線材２１，２２が網目状に形成され、網目２３を有する。発熱線材２１，２２は、炭素繊維の束２６の周りに保護膜２４が被覆されたものである。また、電力制御装置４０は、差動増幅器４１、反転増幅器４２、整流回路４３、同期回路４４、比較回路４５および電力制御素子４６から構成されたものである。この電力制御装置４０によれば、電力に対する電圧の割合を低くすることができ、低い電気料金で電気ヒータに電力を供給することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気ヒータおよび電気ヒータの電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、炭素繊維で作られた薄い電気ヒータには、特開平１１−２８３７３２号公報や特開２００１−８１７２５号公報に記載のシート状のものがある。これらの電気ヒータは、炭素繊維で作られたシート状のヒータ部に通電されると、ヒータ部から遠赤外線が放射され、この遠赤外線によって熱を発生させるものである。
図１０は従来の電気ヒータ１１０　の使用説明図である。同図に示すように、従来の電気ヒータ１１０　は薄いシート状なので、アスファルト表層の凍結防止や部屋の暖房に利用する場合、以下の（Ｉ）〜（Ｖ）のステップで、アスファルト基層や部屋の床面を構成しているコンクリート層などの施工基材３に、電気ヒータ１１０　を敷設している。
（Ｉ）施工すべき施工基材３を特定する。
（ＩＩ）施工基材３の上面に、接着剤を塗布して第１接着剤層２を形成する。
（ＩＩＩ）発熱線材がシート状に織り込まれたシート状電気ヒータ１１０　が２枚のゴム製の保護シート１０１，１０１　で挟み込まれた積層ヒータ１００　を、第１接着剤層２の上面に敷設して、施工基材３に積層ヒータ１００　を接着する。
（ＩＶ）積層ヒータ１００　の上面に再び接着剤を塗布して、第２接着剤層１０２　を形成する。
（Ｖ）第２接着剤層１０２　の上面に、アスファルト表層や床材等の表層材１を形成する。
上記（Ｉ）〜（Ｖ）のステップを順に実行することにより、シート状の電気ヒータ１１０　を埋設施工することができる。電気ヒータ１１０　によってアスファルト表層や部屋の内部を加熱することができるので、アスファルト表層の凍結を防止したり、部屋を暖房することができる。
【０００３】
他方、電気ヒータ１１０　の温度を一定温度に保つために、アスファルト基層や部屋の室内などの加温対象物の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサで検出された検出温度に応じて電気ヒータ１１０　に供給する電力をフィードバック制御する電力制御装置を設けている。
この電力制御装置は、電源の交流電圧を整流回路によって脈流整流に変換し、サイリスタの位相制御によって電気ヒータ１１０　の検出温度に応じて、脈流整流の出力時間が変わるように制御している。つまり、電気ヒータの検出温度が目標温度より高い場合には脈流整流を出力する時間を短くし、逆に検出温度が目標温度より低い場合には脈流整流を出力する時間を長くしている。この結果、電気ヒータ１１０　には丁度よい電力が供給されるので、電気ヒータ１１０　の温度を一定の目標温度に保つことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の電気ヒータ１１０　には、以下の問題がある。
（ｉ）従来の電気ヒータはシート状であるから、ステップ（ＩＩ）および（ＩＶ）において、接着剤層を２層も形成している。このため、施工工数が多く、接着剤が多量に必要なので、施工コストが高いという問題がある。
（ｉｉ）電気ヒータ１１０　の両面に、前記２枚のゴム製の保護シート１０１，１０１　を貼り付けて積層ヒータ１００　を製作する手間がかかり、ヒータ製作のコストが高くなる。
（ｉｉｉ）　炭素繊維は、鉛直方向に対して弱く折れやすい。炭素繊維が折れた部分に通電すると、ショートして火花が発生し、接着剤等が燃える危険性がある。
【０００５】
他方、従来の電力制御装置には以下の（ｉｖ）〜（ｖ）に示す問題がある。
（ｉｖ）図１１に示すように、脈流整流は［０、２π］の位相区間において、位相が０、πおよび２πのときに電圧が極小値０［Ｖ］をとり、位相がπ／２およびπ・３／２のときに電圧が極大値Ｖ_０（例えば　１４１［Ｖ］）をとる。電圧が極小値をとる位相をθ０で示し、電圧が極大値をとる位相をθ１で示す。
サイリスタの位相制御は、入力位相の値を変えることによって脈流整流の出力時間を変え出力電圧を制御する方法である。入力位相をθｔとする場合、入力位相θｔから次に電圧が極小値０［Ｖ］となる位相θ０までの位相区間［θｔ、θ０］では、脈流整流の電圧と同じ電圧が出力され、この位相区間以外には０［Ｖ］の電圧が出力されるように制御している。このため、電気ヒータに供給される電力は、入力位相θｔの関数Ｓ（θｔ）となるが、これはサイリスタの出力特性に起因するものである。
そこで、サイリスタの位相制御では、電力ヒータの検出温度が目標温度より低い場合には、電気ヒータに供給する電力を多くするために、電圧が極大の位相θ１に近い位相を入力位相θｔとし、逆に電力ヒータの検出温度が目標温度より高い場合には、電気ヒータに供給する電力を少なくするために、電圧が極小の位相θ０に近い位相を入力位相θｔとする制御を行っている。
よって、電気ヒータに高い電力を供給するためには、おのずと電気ヒータには極大に近くて高い電圧が印加される。電気料金は電圧の高低に応じて決められており、電圧が高いと電気料金が高くなるという問題がある。
（ｖ）サイリスタは、ゲートに一定以上の電圧が加わらないと、アノードとカソードとの間が導通しないため、電圧が電気ヒータに印加されず、出力側の電圧が０［Ｖ］となる。このため、サイリスタの位相制御は、電圧が０［Ｖ］となる位相θ０の近傍では、電気ヒータに電圧を印可できず電力を供給することができないので、変換効率が悪いという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み、施工基材と表層材の間に少量の接着剤で手間をかけずに簡単に設置でき、炭素繊維が折れて、切断するのを防止することができる電気ヒータ、並びに、電気ヒータに供給する電力に対して供給電圧を低くすることができ、電気料金を安くすることができる電気ヒータの電力制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電気ヒータは、ヒータ部を備えた電気ヒータであって、前記ヒータ部が、通電により遠赤外線を放射する発熱線材が網目状に形成され、網目を有するネット状ヒータ部であることを特徴とする。
請求項２の電気ヒータの電力制御装置は、請求項１記載の発明において、前記発熱線材が、炭素繊維と、該炭素繊維の周りに被覆された保護膜とからなることを特徴とする。
請求項３の電気ヒータの電力制御装置は、温度センサで検出される加温対象物の検出温度を、設定された目標温度と比較して、検出温度と目標温度との間の差が小さくなるように、電気ヒータに供給する電力をフィードバック制御する電力制御装置であって、前記検出温度と前記目標温度との間の温度差に比例して、差動電圧を出力する差動増幅器と、該差動増幅器より出力された差動電圧と、設定された最大電圧と比較して、前記差動電圧が最大電圧を超えない場合には最大電圧を反転増幅電圧として出力し、前記差動電圧が最大電圧を超える場合には差動電圧が最大電圧を超えた電圧分を最大電圧から差し引いた電圧を反転増幅電圧として出力する反転増幅器と、電源の交流電圧を脈流整流に整流する整流回路と、該整流回路で整流された脈流整流の位相に同期する同期電圧を出力する同期回路と、前記同期電圧と前記反転増幅電圧とを比較して、反転増幅電圧が同期電圧を超える場合には所定電圧を比較電圧として出力し、同期電圧が反転増幅電圧を超える場合には０を比較電圧として出力する比較回路と、前記比較電圧が所定電圧の場合には前記脈流整流と同じ電圧を出力し、比較電圧が０の場合には０を出力する電力制御素子とからなることを特徴とする。
請求項４の電気ヒータの電力制御装置は、請求項３記載の発明において、前記電力制御素子が、電界効果トランジスタであることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、施工基材に、接着剤層、電気ヒータおよび表層材を順に積み重ねるだけで、接着剤層が電気ヒータにおけるネット状ヒータ部の網目を通して、施工基材と表層材を確実に接着することができる。このため、接着剤は、施工すべき施工基材の上面に一層のみ形成するだけでよいので、少ない施工工数でしかも少量の接着剤で電気ヒータを埋設することができる。
請求項２の発明によれば、炭素繊維でできているため、引張力に対して非常に強く、炭素繊維に通電することにより遠赤外線を放射して、加温対象物を加温することができる。しかも、保護膜により、炭素繊維が折れて切断するのを防止することができる。
請求項３の発明によれば、比較回路によって、脈流整流のうち同期電圧が反転増幅を下回る位相区間［θａ、θｂ］の電圧のみが負荷電圧となり、この負荷電圧が電気ヒータに印加される。脈流整流は極大と極小を交互に繰り返す電圧であり、負荷電圧が正となる位相区間［θａ、θｂ］には、電圧が極小値０［Ｖ］をとる位相θ０が必ず存在する。このため、負荷電圧は２つの位相区間［θａ、θ０］および［θ０、θｂ］において脈流整流と同じ電圧が電気ヒータに印加される。つまり、脈流整流の電圧が０となる位相θ０の前後の低い電圧で、電力を電気ヒータに供給している。このため、電圧が極大をとる位置θ１に近い位相の高い電圧を印可する従来の制御装置と比較して、電気ヒータに供給される電力が同じであっても、電気ヒータに印加される電圧を低くすることができる。このため、電力に対する電圧の割合を低くすることができ、低い電気料金で電気ヒータに電力を供給することができる。しかも、検出温度が目標温度より高いときには、反転増幅器によって反転増幅は設定された最大電圧よりも低くなる。このため、負荷電圧の位相区間［θａ、θｂ］は狭くなり、電気ヒータに印加される電圧は低くなって、供給される電力は減少する。このため、電気ヒータの温度は低くなり目標温度に近づくのである。よって、電気ヒータの温度を一定の目標温度に保つことができ、電気料金を安くすることができ、省エネ対策ができる。
請求項４の発明によれば、電力制御素子に電界効果トランジスタを使用することにより、電圧が０となる位相の近傍であっても、電気ヒータに電圧を印加し電力を供給することができる。このため、高い力率の変換効率で電気ヒータを制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の電気ヒータ１０の平面図である。同図に示すように、本実施形態の電気ヒータ１０は、ネット状ヒータ部２０の両側縁に、一対の細長い電極１１，１２が取り付けられたものである。
電極１１，１２は、例えば銅線であるが、銅板や銅箔あるいはアルミニウム製のもの等であってもよい。
なお、電極１１，１２はネット状ヒータ部２０に必ずしも取り付けなくてもよく、この場合、電極１１，１２をネット状ヒータ部２０に取り付ける作業が必要ないので、電気ヒータ１０を簡単に製造することができる。
【００１０】
図２はネット状ヒータ部２０の要部拡大図である。図１〜図２に示すように、ネット状ヒータ部２０は、複数の横線材２１に複数の縦線材２２が網目状に配設され、横線材２１と縦線材２２とはその交差点において接着剤や圧着、融着等により接着されたものである。
横線材２１および縦線材２２は、交差点で互い違いに重ね合わされ、かご編されているので、ばらばらに分かれるのを防止できる。
なお、横線材２１および縦線材２２は、かご編されていなくても、横線材２１の一方の面のみに縦線材２２が重ね合わされてもよい。
【００１１】
横線材２１および縦線材２２は、いずれも通電により遠赤外線を放射する極細い炭素繊維を束ねた発熱線材である。炭素繊維でできているため、引張力に対して非常に強い。
なお、図３（Ｉ）に示すように、横線材および縦線材は、炭素繊維の束２６の周りを、ビニル樹脂等の合成樹脂の保護膜２４で被覆した線材２１Ｂ（２２Ｂ）でもよい。この場合、横線材２１Ｂ　と縦線材２２Ｂ　を交差し、交差点における保護膜２４同士を接着や圧着、融着することにより、横線材２１Ｂ　と縦線材２２Ｂ　を接合することができる。このため、保護膜２４によって炭素繊維の束２６を保護することができる。さらに、炭素繊維でできているため、引張力に対して非常に強く、炭素繊維に通電することにより遠赤外線を放射して、加温対象物を加温することができる。しかも、保護膜２４により、炭素繊維が折れて、傷付いたり切断するのを防止することができる。
なお、保護膜２４の素材をビニル樹脂にした場合、耐水性および絶縁性が向上し、漏電を防止することができるので好適である。
【００１２】
また、図３（ＩＩ）に示すように、横線材および縦線材は、炭素繊維の束２６の周りをニッケル、錫、銅、アルミニウム等の金属膜２５で被膜した線材２１Ｃ（２２Ｃ）でもよい。この場合、金属膜２５により電気抵抗が低くなり、電力を節約することができる。
【００１３】
横線材２１と縦線材２２とを接着させる接着剤は、導電性の高い接着剤が好適である。この場合、電極１１，１２と直接つながっている横線材２１の一部が切断されたとしても、切断箇所の周りの縦線材２２に電気が流れるため、切断による悪影響を防止できるという効果がある。
隣接する横線材２１，２１と隣接する縦線材２２，２２とで囲まれた空間が、網目２３である。この網目２３では、前記接着剤層２が露出して、前記施工基材３と表層材１を接着する接着用間隙として機能する。
【００１４】
つぎに、本実施形態の電気ヒータ１０による作用効果を説明する。
図４は本実施形態の電気ヒータ１０が施工された凍結防止舗装の断面図である。同図に示すように、施工基材３としてアスファルト基層が施工されており、この施工基材３の上面には接着剤としてアスファルト乳剤が吹き付けられ接着剤層２が形成されている。
接着剤層２の上面には、本実施形態の電気ヒータ１０が敷設されている。
本実施形態の電気ヒータ１０の上には、表層材１としてアスファルト表層が施工されている。
【００１５】
本実施形態の電気ヒータ１０によれば、施工基材３に、接着剤層２、電気ヒータ１０および表層材１を順に積み重ねるだけで、接着剤層２が電気ヒータ１０におけるネット状ヒータ部２０の網目２３を通して、施工基材２と表層材１を確実に接着することができる。このため、施工基材３と表層材１の間に少量の接着剤で手間をかけずに簡単に電気ヒータ１０を設置することができるという効果を奏する。
なお、電気ヒータ１０の加温対象物としては、舗装道路、舗装駐車場、舗装駐輪場、コンクリート壁、建築床、建築壁材、屋根材、鋼材、看板、標識など、種々の物を採択しうる。また、加温対象物の素材は、セメントコンクリート、アスファルトコンクリート、鉄鋼など、特に限定はない。
【００１６】
つぎに、本実施形態の電力制御装置４０を説明する。
図５は電気ヒータ１０に電力制御装置４０を適用した場合の全体のブロック図である。同図に示すように、施工基材３の路面に、温度センサ３１が設けられている。この温度センサ３１によって、施工基材３の路面温度を加温対象物検出温度Ｂとして検出することができる。本実施形態の電力制御装置４０は、温度センサ３１で検出した検出温度Ｂと一定の目標温度Ａとの間の差が小さくなるように、電気ヒータ１０に印加する電圧を制御して、供給する電力を制御する装置である。
符号１３は、電源であり、電源やソーラー、風力発電など、電源の種類には、特に限定はない。また、この電源１３と電力制御装置４０との間にバッテリーを介装して、蓄電してもよい。
なお、温度センサ３１は、電気ヒータ１０の近傍に設けてもよいし、舗装道路の表面など、電気ヒータ１０から離して設けてもよい。
さらになお、電力制御装置４０で電力制御しうる電気ヒータは、前記電気ヒータ１０に限らず、シート状の電気ヒータ等であってもよく、電気でヒーティングするものであれば、特に限定はない。
【００１７】
図６は電力制御装置４０のブロック図である。同図に示すように、電力制御装置４０は、差動増幅器４１、反転増幅器４２、整流回路４３、同期回路４４、比較回路４５および電力制御素子４６から構成されたものである。
【００１８】
図７は差動増幅器４１および反転増幅器４２の説明図である。図７（Ｉ）、（ＩＩ）に示すように、差動増幅器４１は、設定された目標温度Ａと、温度センサ３１で検出された検出温度Ｂとから、以下の演算により差動電圧Ｃを出力するものである。
差動電圧Ｃ＝温度変換電圧Ｖ×（検出温度Ｂ−目標温度Ａ）
よって、差動増幅器４１から出力される差動電圧Ｃは、検出温度Ｂが高くなれば高くなり、検出温度Ｂが低くなれば低くなる。
なお、温度変換電圧Ｖは、例えば　０．００１［Ｖ／℃］程度が好適である。
【００１９】
図７（ＩＩ）、（ＩＩＩ）に示すように、反転増幅器４２は、設定された最大電圧Ｄと、前記差動増幅器４１より出力される差動電圧Ｃとから、以下の演算により反転増幅Ｅを出力するものである。
差動電圧Ｃが最大電圧Ｄを超えない場合には、
反転増幅Ｅ＝最大電圧Ｄ
差動電圧Ｃが最大電圧Ｄを超える場合には、
反転増幅Ｅ＝最大電圧Ｄ−（差動電圧Ｃ−最大電圧Ｄ）
よって、反転増幅器４２から出力される反転増幅Ｅは、検出温度Ｂが目標温度Ａを超えない場合には一定の最大電圧Ｄであり、検出温度Ｂが目標温度Ａを超えるときには、超える分に応じて最大電圧Ｄより低くなる。
なお、最大電圧Ｄは、制御すべき電気ヒータの形状や面積により所望の値を設定すればよい。
【００２０】
図８は整流回路４３、同期回路４４、比較回路４５および電力制御素子４６の説明図である。図８（ＩＶ）、（Ｖ）に示すように、整流回路４３は、電源１３の交流電圧Ｆから脈流整流Ｇを出力するものである。
【００２１】
図８（ＶＩ）に示すように、同期回路４４は、整流回路４３より出力された脈流整流Ｇから、この脈流整流Ｇの位相に同期し、かつ抵抗で分圧して小さくした同期電圧Ｈを出力するものである。
【００２２】
図８（ＶＩ）、（ＶＩＩ）に示すように、比較回路４５は、前記反転増幅器４２より出力される反転増幅Ｅと、前記同期回路４４より出力される同期電圧Ｈとから、以下の演算により比較出力Ｉを出力するものである。
反転増幅Ｅが同期電圧Ｈを超える場合には、
比較出力Ｉ＝所定電圧Ｖｍ
同期電圧Ｈが反転増幅Ｅを超える場合には、
比較出力Ｉ＝０〔Ｖ〕
なお、所定電圧Ｖｍは例えば１２［Ｖ］が好適である。
【００２３】
図８（ＶＩＩ）、（ＶＩＩＩ）に示すように、電力制御素子４６は、前記比較回路４５より出力される比較出力Ｉと、前記整流回路４３より出力される脈流整流Ｇとから、次の演算により負荷電圧Ｊを出力するものである。
比較出力Ｉが所定電圧Ｖｍ（１２［Ｖ］）である場合には、
負荷電圧Ｊ＝脈流整流Ｇ
比較出力Ｉが０〔Ｖ〕の場合には、
負荷電圧Ｊ＝０〔Ｖ〕
【００２４】
この電力制御素子４６は、サイリスタや電界効果トランジスタ、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｇａｔｅ　ｂｉｐｏｌａｒ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）等、種々のトランジスタを採択できる。
電力制御素子４６に電界効果トランジスタを採択した場合、電圧が０となる位相の近傍であっても、電気ヒータ１０に電圧を印加し電力を供給することができる。
【００２５】
電力制御素子４６より出力された負荷電圧Ｊで、電気ヒータ１０に印加される。この負荷電圧Ｊは、検出温度Ｂの高低に関係なく、脈流整流Ｇが極大値をとる位相θ１の近傍ではその電圧は０〔Ｖ〕であり、脈流整流Ｇが極小値をとる位相θ０の近傍の電圧のみが電気ヒータ１０に印加される。このため、低い電圧で一定量の電力を電気ヒータ１０に供給することができる。よって、電気料金を安くすることができ、省エネ対策ができる。
しかも、この負荷電圧Ｊは、検出温度Ｂが目標温度Ａよりも高いときには、検出温度Ｂが低いときの電圧よりも低い電圧となっている。このため、検出温度Ｂが高いときには、電気ヒータ１０には、通常よりも少ない電力が供給されるので、電気ヒータ１０を一定の目標温度Ａに保つことができる。
【００２６】
つぎに、本実施形態の電力制御装置４０の作用効果を説明する。
（１）比較回路４５によって、脈流整流Ｇのうち同期電圧Ｈが反転増幅Ｅを下回る位相区間［θａ、θｂ］の電圧のみが負荷電圧Ｊとなり、この負荷電圧Ｊが電気ヒータ１０に印加される。脈流整流Ｇは極大と極小を交互に繰り返す電圧であり、負荷電圧Ｊが正となる位相区間［θａ、θｂ］には、電圧が極小値０［Ｖ］をとる位相θ０が必ず存在する。このため、負荷電圧は２つの位相区間［θａ、θ０］および［θ０、θｂ］において脈流整流Ｇと同じ電圧が電気ヒータ１０に印加される。つまり、脈流整流Ｇの電圧が０となる位相θ０の前後の低い電圧で、電力を電気ヒータ１０に供給している。このため、電圧が極大をとる位置θ１に近い位相の高い電圧を印加する従来の制御装置と比較して、電気ヒータ１０に供給される電力が同じであっても、電気ヒータ１０に印加される電圧を低くすることができる。このため、電力に対する電圧の割合を低くすることができ、低い電気料金で電気ヒータ１０に電力を供給することができる。しかも、検出温度Ｂが目標温度Ａより高いときには、反転増幅器４２によって反転増幅Ｅは設定された最大電圧Ｄよりも低くなる。このため、負荷電圧Ｊの位相区間［θａ、θｂ］は狭くなり、電気ヒータ１０に印加される電圧は低くなって、供給される電力は減少する。このため、電気ヒータ１０の温度は低くなり目標温度Ａに近づくのである。よって、電気ヒータ１０の温度を一定の目標温度に保つことができ、電気料金を安くすることができ、省エネ対策ができる。
（２）電力制御素子４６に電界効果トランジスタを使用することにより、電圧が０となる位相の近傍であっても、電圧を電気ヒータ１０に供給することができる。このため、高い力率の変換効率で電気ヒータ１０を制御することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、施工基材に、接着剤層、電気ヒータおよび表層材を順に積み重ねるだけで、接着剤層が電気ヒータにおけるネット状ヒータ部の網目を通して、施工基材と表層材を確実に接着することができる。このため、接着剤は、施工すべき施工基材の上面に一層のみ形成するだけでよいので、少ない施工工数でしかも少量の接着剤で電気ヒータを埋設することができる。
請求項２の発明によれば、炭素繊維でできているため、引張力に対して非常に強く、炭素繊維に通電することにより遠赤外線を放射して、加温対象物を加温することができる。しかも、保護膜により、炭素繊維が折れて、傷付いたり切断するのを防止することができる。
請求項３の発明によれば、電力に対する電圧の割合を低くすることができ、低い電気料金で電気ヒータに電力を供給することができる。しかも、電気ヒータの温度を一定の目標温度に保つことができ、電気料金を安くすることができ、省エネ対策ができる。
請求項４の発明によれば、電力制御素子に電界効果トランジスタを使用することにより、電圧が０となる位相の近傍であっても、電圧を電気ヒータに供給することができる。このため、高い力率の変換効率で電気ヒータを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本実施形態の電気ヒータ１０の平面図である。
【図２】
ネット状ヒータ部２０の要部拡大図である。
【図３】
他の線材２１Ｂ，２１Ｃ　の斜視断面図である。
【図４】本実施形態の電気ヒータ１０が施工された凍結防止舗装の断面図である。
【図５】電気ヒータ１０に電力制御装置４０を適用した場合の全体のブロック図である。
【図６】電力制御装置４０のブロック図である。
【図７】差動増幅器４１および反転増幅器４２の説明図である。
【図８】整流回路４３、同期回路４４、比較回路４５および電力制御素子４６の説明図である。
【図９】本実施形態の電圧制御装置４０による負荷電圧Ｊの電圧グラフである。
【図１０】従来の電気ヒータ１１０　の使用説明図である。
【図１１】従来のサイリスタによる負荷電圧の電圧グラフである。
【符号の説明】
１０　　電気ヒータ
１１　　電極
１２　　電極
２０　　ネット状ヒータ部
２３　　網目
３１　　温度センサ
４０　　電力制御装置
４１　　差動増幅器
４２　　反転増幅器
４３　　整流回路
４４　　同期回路
４５　　比較回路
４６　　電力制御素子
Ａ　　　目標温度
Ｂ　　　検出温度
Ｃ　　　差動電圧
Ｄ　　　最大電圧
Ｅ　　　反転増幅
Ｆ　　　交流電圧
Ｇ　　　脈流整流
Ｈ　　　同期電圧
Ｉ　　　比較出力
Ｊ　　　負荷電圧

Claims

ヒータ部を備えた電気ヒータであって、
前記ヒータ部が、通電により遠赤外線を放射する発熱線材が網目状に形成され、網目を有するネット状ヒータ部である
ことを特徴とする電気ヒータ。
前記発熱線材が、
炭素繊維と、
該炭素繊維の周りに被覆された保護膜とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
温度センサで検出される加温対象物の検出温度を、設定された目標温度と比較して、検出温度と目標温度との間の差が小さくなるように、電気ヒータに供給する電力をフィードバック制御する電力制御装置であって、
前記検出温度と前記目標温度との間の温度差に比例して、差動電圧を出力する差動増幅器と、
該差動増幅器より出力された差動電圧と、設定された最大電圧と比較して、前記差動電圧が最大電圧を超えない場合には最大電圧を反転増幅電圧として出力し、前記差動電圧が最大電圧を超える場合には差動電圧が最大電圧を超えた電圧分を最大電圧から差し引いた電圧を反転増幅電圧として出力する反転増幅器と、
電源の交流電圧を脈流整流に整流する整流回路と、
該整流回路で整流された脈流整流の位相に同期する同期電圧を出力する同期回路と、
前記同期電圧と前記反転増幅電圧とを比較して、反転増幅電圧が同期電圧を超える場合には所定電圧を比較電圧として出力し、同期電圧が反転増幅電圧を超える場合には０を比較電圧として出力する比較回路と、
前記比較電圧が所定電圧の場合には前記脈流整流と同じ電圧を出力し、比較電圧が０の場合には０を出力する電力制御素子とからなる
ことを特徴とする電気ヒータの電力制御装置。
前記電力制御素子が、電界効果トランジスタである
ことを特徴とする請求項３記載の電気ヒータの電力制御装置。