JP2006185766A - Temperature controller for ptc heater - Google Patents

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JP2006185766A JP2004378602A JP2004378602A JP2006185766A JP 2006185766 A JP2006185766 A JP 2006185766A JP 2004378602 A JP2004378602 A JP 2004378602A JP 2004378602 A JP2004378602 A JP 2004378602A JP 2006185766 A JP2006185766 A JP 2006185766A
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Takeki Saito
雄来 斎藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature controller for PTC heater which can control to a prescribed heater temperature easily, without using a temperature sensor for directly detecting the temperature, and from the start of switching-on to even after reaching a prescribed temperature. <P>SOLUTION: The temperature controller 1 for PTC heater is provided with a current sensor 13 for detecting current value flowing to a PTC heater 3, and performs control to change the ratio of switching-on and switching-off time according to the current value detected. The prescribed control is carried out by deviation from the current value specified according to the desired heater temperature established beforehand. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、面状発熱体であるPTCヒータの温度を制御するPTCヒータ用温度コントローラに関するものである。   The present invention relates to a temperature controller for a PTC heater that controls the temperature of a PTC heater that is a planar heating element.

最近では、PTC特性(温度の増大と共に抵抗値が増大する性質)を有する面状発熱体を用いて、床暖房を行うようになってきている。   Recently, floor heating has been performed using a planar heating element having a PTC characteristic (property of increasing resistance with increasing temperature).

一般に、部屋内の空調にはエアコン等により集中的な空調が行われている。そのために、室内の全てが均一な室温になっていることはなく、場所によってかなりの温度差が生じている。特に冬季には、温調による暖気が床面に行き渡らず、また、夏季には、冷気が床面に滞るために、快適さが損なわれている。そのために、特定場所に前記面状発熱体を有する床暖房装置を配置することで、室内の温調管理を効果的に行うことができる。   In general, air conditioning in a room is intensively performed by an air conditioner or the like. For this reason, the entire room is not at a uniform room temperature, and there is a considerable temperature difference depending on the location. In particular, in winter, warm air due to temperature control does not reach the floor surface, and in summer, cold air stagnates on the floor surface, impairing comfort. Therefore, indoor temperature control can be effectively performed by arranging a floor heating device having the planar heating element at a specific location.

また、最近ではパソコン等のOA機器が増えてきており、室内の温度も人に最適な温度とすることより、高価なOA機器に適当な温度に設定する場合もある。特にパソコン等は使用時間が長くなると発熱量が増加するために、室内温度を割りと低く設定する場合が多い。   In recent years, OA equipment such as personal computers has been increasing, and the room temperature may be set to an appropriate temperature for expensive OA equipment by setting the temperature to be optimal for people. In particular, a personal computer or the like often sets the room temperature relatively low because the amount of heat generation increases as the usage time increases.

そのために、特に人がいる床上付近を部分的に暖房する要求がある等、室内の特定のフロアを部分的に暖房したい場合があり、特定の場所のフロアのみを床暖房付きフロアに変更したいことがある。またこの例として、面発熱体を付設した配線用二重床が公開されている。(例えば、特許文献1参照)
さらには、ヒータが安定領域に達した後で、ヒータ側に流れる電流値を調整することでPTCヒータの温度を調整するとした出願も既に公開されている。(例えば、特許文献2参照)
特開平6−341655号公報(第1−3頁、第1図) 特開2004−259557号公報(第1−8頁、第1図)
For this reason, there is a case where it is desired to partially heat a specific floor in the room, such as when there is a request to partially heat the vicinity of the floor where people are present, and only the floor at a specific location is to be changed to a floor-heated floor. There is. In addition, as an example, a double floor for wiring provided with a surface heating element is disclosed. (For example, see Patent Document 1)
Further, there has already been published an application in which the temperature of the PTC heater is adjusted by adjusting the current value flowing to the heater side after the heater reaches the stable region. (For example, see Patent Document 2)
JP-A-6-341655 (page 1-3, FIG. 1) JP 2004-259557 A (page 1-8, FIG. 1)

床上を部分的に暖房したい時には、ストーブ等の暖房機を設置すればよいが、床に余分な物を載置することになり、邪魔になったり美観を損ねる場合がある。   When it is desired to partially heat the floor, a heater such as a stove may be installed. However, an extra object is placed on the floor, which may interfere with the appearance.

PTC特性を有するヒータユニットは、それ自体で自己温度制御があるため、わざわざ温度制御機構を追加して設ける必要がない。そのために、温度制御を行う際には、新たな温度センサやサーミスタ等の部品点数の多い素子を用いる温度制御機構を追加して、温度の制御と安全性を確保していた。   Since the heater unit having the PTC characteristic has its own temperature control, it is not necessary to additionally provide a temperature control mechanism. For this reason, when temperature control is performed, a temperature control mechanism that uses an element with a large number of parts such as a new temperature sensor and a thermistor is added to ensure temperature control and safety.

上記のように、ヒータの温度を検知するために温度センサを設ける場合には、前記センサをヒータまたはヒータの近傍に設置し、センサケーブルを配線する必要があり、新たな配線を組み込む配線工事が必要となる。   As described above, when a temperature sensor is provided to detect the temperature of the heater, it is necessary to install the sensor in the vicinity of the heater and the heater, and to wire the sensor cable. Necessary.

また、単にヒータユニットに通電される電流値を制御するだけでは、通電開始時の立ち上がりにおいて、所定のヒータ温度にまで昇温するのに多大の時間を要する。そのために、ヒータ温度が所定となるまでは電流値の制御を行わずに、ヒータユニットの温度が所定温度となったことを確認した後で、通電される電流値を制御することが必要となる。   Further, simply controlling the value of the current supplied to the heater unit requires a great deal of time to raise the temperature to a predetermined heater temperature at the start-up at the start of energization. Therefore, it is necessary to control the current value to be energized after confirming that the temperature of the heater unit has reached the predetermined temperature without controlling the current value until the heater temperature becomes predetermined. .

本発明の目的は、上記問題点を解消するために、ヒータ温度を直接検出する温度センサを用いずに、また、通電開始時から所定温度到達後においても所定のヒータ温度に容易に制御可能とするPTCヒータ用温度コントローラを提供することである。   In order to solve the above problems, the object of the present invention is not to use a temperature sensor that directly detects the heater temperature, and can be easily controlled to a predetermined heater temperature even after reaching a predetermined temperature from the start of energization. A temperature controller for a PTC heater is provided.

上記の目的を達成するために請求項1に係る発明は、温度の増大と共に抵抗値が増大するPTC特性を備えるPTCヒータの温度を制御するコントローラであって、前記PTCヒータに通電される電流値を検知する電流センサを設け、検知された電流値に応じて、通電のオン・オフ時間の割合を予め設定された割合に変更する制御を行うことを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a controller for controlling the temperature of a PTC heater having a PTC characteristic in which a resistance value increases as the temperature increases, and a value of a current supplied to the PTC heater. And a control for changing the ratio of the on / off time of energization to a preset ratio in accordance with the detected current value.

上記の構成を有する請求項1に係る発明によれば、ヒータへの通電開始時から所定の温度に安定するまで、また安定した後でも連続して、ヒータに通電される電流値によりヒータ温度を制御することができる。   According to the first aspect of the present invention having the above-described configuration, the heater temperature is controlled by the value of the current supplied to the heater from the start of energization to the heater until it stabilizes at a predetermined temperature and continuously after the stabilization. Can be controlled.

請求項2に係る発明は、検知される前記電流値に対応するヒータ温度を特定し、特定された前記ヒータ温度と予め設定される所定の設定ヒータ温度との偏差に応じた所定の割合で、通電のオン・オフ時間を制御する構成としたことを特徴としている。   The invention according to claim 2 specifies a heater temperature corresponding to the detected current value, and at a predetermined ratio according to a deviation between the specified heater temperature and a predetermined heater temperature set in advance. It is characterized in that the on / off time of energization is controlled.

上記の構成を有する請求項2に係る発明によれば、通電開始時から所定のヒータ温度に達した後でも、効率よくヒータ温度の制御を行うことができる。   According to the second aspect of the invention having the above configuration, the heater temperature can be efficiently controlled even after reaching a predetermined heater temperature from the start of energization.

請求項3に係る発明は、通電のオン・オフ時間の1サイクル周期は、PTCヒータの特性に応じてそれぞれのPTCヒータ毎に一定に設定される時間であることを特徴としている。   The invention according to claim 3 is characterized in that one cycle period of energization on / off time is a time set constant for each PTC heater in accordance with the characteristics of the PTC heater.

上記の構成を有する請求項3に係る発明によれば、それぞれのヒータに適した周期でヒータの温度を制御することができる。   According to the invention which concerns on Claim 3 which has said structure, the temperature of a heater can be controlled with the period suitable for each heater.

請求項4に係る発明は、温度の増大と共に抵抗値が増大するPTC特性を備えるPTCヒータの温度を制御するコントローラであって、前記PTCヒータに通電される電流値を検知する電流センサと、通電されている電流値をDC電圧値に変換して実際に供給される電力値を算出する電力変換部と、算出された電力値を予め規定されるヒータ温度に対応する電力値と比較して偏差を検出する偏差検出部と、検出された偏差により、通電のオン・オフ時間の割合を予め設定された割合に変更するコントローラ部とを備えたことを特徴としている。   The invention according to claim 4 is a controller for controlling the temperature of a PTC heater having a PTC characteristic in which a resistance value increases with an increase in temperature, a current sensor for detecting a current value energized in the PTC heater, A power conversion unit that converts a current value that has been converted into a DC voltage value to calculate a power value that is actually supplied, and compares the calculated power value with a power value that corresponds to a heater temperature that is defined in advance. And a controller that changes the ratio of on / off time of energization to a preset ratio according to the detected deviation.

上記の構成を有する請求項4に係る発明によれば、ヒータの温度を任意の温度に容易に設定し制御することができる。   According to the invention which concerns on Claim 4 which has said structure, the temperature of a heater can be easily set and controlled to arbitrary temperatures.

請求項5に係る発明は、前記PTCヒータが、断熱材と、面状発熱体と、絶縁シートとを順に重ねると共に、これらを一体的に被覆する金属製保護ケーシングとから構成されるヒータユニットケース体を備え、下方に向けて脚部を突設した支持台に前記ヒータユニットケース体とタイルカーペットを順に敷設して構成する床暖房付フリーアクセスフロアに適用されている面状発熱体であることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is the heater unit case in which the PTC heater is composed of a heat insulating material, a planar heating element, and a metal protective casing that covers the insulating sheet in an integrated manner. It is a planar heating element applied to a floor heating free access floor that is configured by laying the heater unit case body and a tile carpet in order on a support base provided with a body and projecting legs downward. It is characterized by.

上記の構成を有する請求項5に係る発明によれば、PTCヒータを備える床暖房付フリーアクセスフロアのヒータ温度を任意の温度に設定し制御することができる。   According to the invention which concerns on Claim 5 which has said structure, the heater temperature of the free access floor with a floor heating provided with a PTC heater can be set to arbitrary temperature, and can be controlled.

上記したように本発明によれば、ヒータへの通電開始時から所定の温度に安定するまで、また安定した後でも連続して、ヒータに通電される電流値に応じた制御を行うことで所定のヒータ温度に速やかに達することができ、また所定のヒータ温度を維持することができる。さらに、それぞれのヒータ特性に適したサイクル周期で制御するので、効率よくヒータ温度の制御を行うことができる。   As described above, according to the present invention, predetermined control is performed by performing control according to the value of current supplied to the heater from the start of energization to the heater until the temperature is stabilized at a predetermined temperature and continuously after the stabilization. The heater temperature can be quickly reached, and a predetermined heater temperature can be maintained. Furthermore, since the control is performed with a cycle period suitable for each heater characteristic, the heater temperature can be controlled efficiently.

以下、本発明に係るPCTヒータ用温度コントローラの実施の形態について、図1から図4に基づいて説明する。   Embodiments of a PCT heater temperature controller according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

本発明に係るPTC特性を備える面状発熱体であるPTCヒータ3は図1に示すように、導通性の電極箔を左右から櫛型に配設して、図中の右側電極箔3aと左側電極箔3bを有しており、その間に半導体インクからなる発熱材3cを密封した薄いフィルム状シートである。また、その両面はフィルムにより絶縁された構造となっている。   As shown in FIG. 1, a PTC heater 3 which is a planar heating element having PTC characteristics according to the present invention has conductive electrode foils arranged in a comb shape from the left and right, and the right electrode foil 3a and the left side in the figure. It is a thin film-like sheet that has an electrode foil 3b and in which a heating material 3c made of semiconductor ink is sealed. In addition, both surfaces are insulated by a film.

また、前記PTCヒータ3の外方に突出している端子部3Aを、断熱材2に設けられた切欠部2Aに収容する構成とした。そのために、前記端子部3Aに端子カバー3Aaが装着された形状となっても、前記PTCヒータ3の上面側に出っ張ることもなく、前記切欠部2A内に完全に収容することができる。さらに、前記端子部3Aから延設しているリード線3Bはコントローラ1を経由して制御盤10に配線されている。   Further, the terminal portion 3 </ b> A protruding outward from the PTC heater 3 is accommodated in a notch portion 2 </ b> A provided in the heat insulating material 2. Therefore, even when the terminal cover 3Aa is attached to the terminal portion 3A, the terminal cover 3Aa can be completely accommodated in the cutout portion 2A without protruding to the upper surface side of the PTC heater 3. Furthermore, a lead wire 3B extending from the terminal portion 3A is wired to the control panel 10 via the controller 1.

PTC特性を有していない通常の薄型電熱ヒータ発熱体では、発熱温度を調整するためにフィードバック制御装置が必要であり高価となる。しかし、前記PTCヒータ3は、温度が上昇すると電気抵抗が増大する所謂正熱特性(PTC特性と称する)を有する自己温度制御型の発熱体であるので、複雑な制御なしで、発熱温度を自己調整することが可能となる。そのために本発明に係るPTCヒータ3を、床暖房用の面状発熱体として採用することが好適である。   In a normal thin electric heater heating element that does not have PTC characteristics, a feedback control device is required to adjust the heat generation temperature, which is expensive. However, the PTC heater 3 is a self-temperature control type heating element having a so-called positive heat characteristic (referred to as a PTC characteristic) in which the electrical resistance increases as the temperature rises. It becomes possible to adjust. Therefore, it is preferable to employ the PTC heater 3 according to the present invention as a planar heating element for floor heating.

次に図3により、前記PTCヒータ3と前記断熱材2と絶縁シート4とを、金属板の四方を折り曲げて箱状に形成した金属製保護ケーシング5内に収納して一体化されたヒータユニットを備える床暖房付フリーアクセスフロアFについて説明する。   Next, referring to FIG. 3, the PTC heater 3, the heat insulating material 2, and the insulating sheet 4 are accommodated and integrated in a metal protective casing 5 formed in a box shape by bending four sides of a metal plate. A free access floor F with floor heating will be described.

図中に示す床暖房付フリーアクセスフロアFは、二重床構造として配線用空間を構成するための樹脂製支持台6の上に、前記PTCヒータを備えて一体化されるヒータユニットケース体CAを載置して、さらに、その上にタイルカーペット7等を敷設してフロアを形成している。   The floor heating free access floor F shown in the figure is a heater unit case body CA integrated with a PTC heater on a resin support base 6 for constituting a wiring space as a double floor structure. And a tile carpet 7 or the like is further laid thereon to form a floor.

前記ヒータユニットケース体CAは、金属板の四方を折り曲げて箱状に形成した金属製保護ケーシング5内に、断熱材2と、PTCヒータ3と、絶縁シート4とを下から上へ順に積載して一体的にユニット構成されたものである。   In the heater unit case body CA, a heat insulating material 2, a PTC heater 3, and an insulating sheet 4 are stacked in order from bottom to top in a metal protective casing 5 formed in a box shape by bending four sides of a metal plate. Unitized as a unit.

このときに、箱状の金属製保護ケーシング5、5Aの二枚をその開口部同士を向かい合わせにしてケース体とし、そのケース体内CAaに断熱材2と、PTCヒータ3と、絶縁シート4とを順に重ねて収納する構成とすれば、電気回路を導電体(この場合は金属製保護ケーシング5、5A)で囲む(被覆する)構成となり、電気回路から発せられる電磁波が外部に発散するのをさらに低減することができ、好適である。   At this time, two pieces of the box-shaped metal protective casings 5 and 5A face each other to form a case body, and the heat insulating material 2, the PTC heater 3 and the insulating sheet 4 are formed in the case body CAa. Is configured to surround (cover) the electric circuit with a conductor (in this case, metal protective casings 5 and 5A), and electromagnetic waves emitted from the electric circuit are diffused to the outside. This can be further reduced, which is preferable.

前記断熱材2は、厚さが5〜20mm程度の建材用プラスチック発泡材であって、一般的に床暖房用として使用されている市販の材料である。この断熱材2は前記PTCヒータ3の熱を床下には逃がさずに、床上を効率よく暖房する効果を有する。   The heat insulating material 2 is a plastic foam material for building materials having a thickness of about 5 to 20 mm, and is a commercially available material generally used for floor heating. This heat insulating material 2 has the effect of efficiently heating the floor without releasing the heat of the PTC heater 3 under the floor.

絶縁シート4は、合成ゴム又はプラスチック製の厚みが1mm程(又はそれ以下)の電気絶縁性のシートであって、電気的安全性を完全にするために、前記PTCヒータ3と金属製保護ケーシング5との間にはさみこんで使用する構成とした。   The insulating sheet 4 is an electrically insulating sheet made of synthetic rubber or plastic and having a thickness of about 1 mm (or less). In order to ensure electrical safety, the PTC heater 3 and a metal protective casing are used. It was set as the structure used by pinching between 5.

金属製保護ケーシング5は、四方を下向きに折り曲げて平らな上面を有する箱型ケーシングであって、暖房部材1が組み込まれた床暖房付フリーアクセスフロア上を人が歩いても、また、人が腰掛けたキャスター椅子が乗り上げても、さらにまた、物を置いたりしても、前記PTCヒータ3が損傷しないように保護する部材であり、アルミ合金板あるいは鉄板製のケーシングである。   The metal protective casing 5 is a box-shaped casing having a flat upper surface that is bent in four directions downward, and even if a person walks on the floor heating free access floor in which the heating member 1 is incorporated, The PTC heater 3 is a member that protects the PTC heater 3 from being damaged when a seated caster chair rides on or sits down, and is a casing made of an aluminum alloy plate or an iron plate.

前記金属製保護ケーシング5は、前記PTCヒータ3の発生する熱を床面に均等に伝熱する均熱板であると共に、床面の強度を向上するための保護板であり、単に平面状の板材であってもよい。ただし、上記のように箱状とした内部に、断熱材2と、PTCヒータ3と、絶縁シート4とを一体的に収納した箱型のケース体構成とすれば、構造的強度が向上すると共に、一体的にユニット化されたヒータユニットケース体CAとして取り扱うことができ好適である。   The metal protective casing 5 is a heat equalizing plate that uniformly transfers the heat generated by the PTC heater 3 to the floor surface, and is a protective plate for improving the strength of the floor surface. It may be a plate material. However, if the box-shaped case body structure in which the heat insulating material 2, the PTC heater 3, and the insulating sheet 4 are integrally stored in the box shape as described above, the structural strength is improved. The heater unit case body CA can be handled as an integral unit.

また、前記PTCヒータ3の有効面積は前記発熱材3cが配設された部分であり、床暖房付フロア全面積に対して小さいが、この金属製保護ケーシング5の伝熱効果により、ヒータユニットケース体CAの床面全面を均一な温度とすることができる。つまり、該金属製保護ケーシング5は、保護板であると共に均熱板でもある。そのために、該金属製保護ケーシング5の素材としては伝熱性のよいアルミ合金が特に好適である。   The effective area of the PTC heater 3 is a portion where the heat generating material 3c is disposed and is smaller than the total area of the floor with floor heating, but due to the heat transfer effect of the metal protective casing 5, the heater unit case The entire floor surface of the body CA can be set to a uniform temperature. That is, the metal protective casing 5 is a protective plate and a soaking plate. Therefore, an aluminum alloy with good heat conductivity is particularly suitable as the material for the metal protective casing 5.

前記ヒータユニットケース体CAが載置される樹脂製支持台6の四方の側部にはそれぞれに、配線用のU溝状の切欠部6bが複数設けられている。また、前記切欠部6bは、床上に設置するOA機器や電気装置への配線用通路となっており、前記樹脂製支持台6の脚部6aにより形成される床下の下部空間内に、容易に配線することができる。   A plurality of U-groove cutout portions 6b for wiring are provided on each of the four sides of the resin support base 6 on which the heater unit case body CA is placed. In addition, the notch 6b serves as a wiring path to OA equipment and electrical devices installed on the floor, and can easily be placed in the lower space below the floor formed by the legs 6a of the resin support base 6. It can be wired.

そのために、配線が床上に現れないので配線を気にする必要もなく、ヒータユニットケース体CAを備える床暖房付フリーアクセスフロアFを室内の任意の位置に配設することが可能となり、室内の任意の場所を個別にそれぞれ暖房することができる。   Therefore, since the wiring does not appear on the floor, there is no need to worry about the wiring, and the floor heating free access floor F including the heater unit case body CA can be arranged at any position in the room. Any place can be individually heated.

暖房開始時に前記PTCヒータ3へ所定の電圧で通電されると、櫛状の右側電極箔3aと左側電極箔3b間の発熱材3cが発熱する。このときに、前記発熱材3cの抵抗(温度により変化する)に応じた電流が通電される。前記発熱材3cは温度が上昇すると電気抵抗が増大する所謂正熱特性(PTC特性と称する)を有しているので、温度の上昇と共に通電される電流が減少していき消費電力を低減させ、所定温度以上には昇温しない自己温度制御型の特徴を有する。そのために、所定の設計温度以上に上昇することはなく、安全であると共に電気効率がよい。   When the PTC heater 3 is energized at a predetermined voltage at the start of heating, the heating material 3c between the comb-like right electrode foil 3a and the left electrode foil 3b generates heat. At this time, a current corresponding to the resistance of the heat generating material 3c (which varies depending on the temperature) is applied. Since the heat generating material 3c has a so-called positive heat characteristic (referred to as PTC characteristic) in which the electrical resistance increases as the temperature rises, the current that is energized decreases as the temperature rises, reducing the power consumption, It has a self-temperature control type feature that does not raise the temperature above a predetermined temperature. Therefore, the temperature does not rise above a predetermined design temperature, and it is safe and has good electric efficiency.

さらに、本発明においては、所望のヒータ温度に速やかに達すると共に、より効率のよいヒータ温度制御を行うために、PTCヒータ用温度コントローラ1を設けた。そのために、寒い日や比較的暖かい日などによって、床暖房の温度を任意に設定することが可能であり、さらに快適な室内環境とすることができる。   Furthermore, in the present invention, the PTC heater temperature controller 1 is provided in order to quickly reach a desired heater temperature and perform more efficient heater temperature control. Therefore, it is possible to arbitrarily set the floor heating temperature on a cold day or a relatively warm day, and a more comfortable indoor environment can be obtained.

本発明に係わるPTCヒータ用温度コントローラ1は、PTCヒータ3へ供給する電力を制御する装置であって、前記PTCヒータ3に通電される電流値に応じて、通電のオン・オフの長さを変更して、供給する電力を加減して発熱量を制御するものである。図2にPTCヒータ用温度コントローラ1の概要を示すが、(a)はその主要な構成を示すブロック図であり、(b)は電流値と抵抗値とヒータ温度との関係を示すグラフであり、(c)はオン・オフ制御の割合とそのパターンを示すグラフである。   The temperature controller 1 for a PTC heater according to the present invention is a device for controlling the power supplied to the PTC heater 3, and the length of energization on / off according to the value of the current energized to the PTC heater 3. The amount of heat generated is controlled by changing the supplied power. FIG. 2 shows an outline of the temperature controller 1 for a PTC heater. FIG. 2A is a block diagram showing a main configuration thereof, and FIG. 2B is a graph showing a relationship among a current value, a resistance value, and a heater temperature. (C) is a graph which shows the ratio and the pattern of ON / OFF control.

図2(a)に示すように、PTCヒータ用温度コントローラ1は、PTCヒータ3に通電(供給)される電流値を検出するための電流センサ13と、検出された電流値を予め設定された電力値と比較するために、交流電流をDC電圧に変換して実際の電力値を算出する電力変換部14と、予め設定された電力値と実際の電力値との偏差を検出するための偏差検出部11とを備えている。また、予め目標電力値を設定する設定部15が制御盤10に設けられており、前記設定部15により予め設定される電力値と前記算出された実際の電力値とを比較して検出される偏差により、コントローラ部12が通電のオン・オフを制御する構成である。   As shown in FIG. 2A, the PTC heater temperature controller 1 has a current sensor 13 for detecting a current value energized (supplied) to the PTC heater 3 and the detected current value is preset. A power converter 14 that calculates an actual power value by converting an alternating current into a DC voltage for comparison with a power value, and a deviation for detecting a deviation between a preset power value and the actual power value And a detector 11. In addition, a setting unit 15 for setting a target power value in advance is provided in the control panel 10 and is detected by comparing a power value preset by the setting unit 15 with the calculated actual power value. The controller unit 12 is configured to control energization on / off based on the deviation.

図2(b)(c)に示すグラフより制御の仕方について説明する。PTCヒータ3は、温度の増大と共に抵抗値が増大する性質(PTC特性)を有しているので、供給される電力(電圧が一定の場合には通電される電流値に比例する)により予め発熱量が規定されている。そのために、電流センサ13により検知される電流値に対応して、その時のヒータ温度を特定することができる。また、予め所望のヒータ温度を設定すると、その設定温度に対応して所定の電流値(電力値)が特定されるので、設定される電流値(電力値)と検知される実際の電流値(電力値)との偏差を検出して、その偏差に応じた制御を行うことで、発熱量を加減することができる。   The control method will be described with reference to the graphs shown in FIGS. Since the PTC heater 3 has a property (PTC characteristic) in which the resistance value increases as the temperature increases, the PTC heater 3 generates heat in advance by the supplied power (proportional to the current value that is energized when the voltage is constant). The amount is specified. Therefore, the heater temperature at that time can be specified corresponding to the current value detected by the current sensor 13. Further, when a desired heater temperature is set in advance, a predetermined current value (power value) is specified corresponding to the set temperature, so that the set current value (power value) and the actual current value detected (power value) The amount of generated heat can be adjusted by detecting a deviation from the power value) and performing control according to the deviation.

そのために、本実施の形態においては、所望されるヒータ温度(T℃)に特定できる電流値と実際に検出される電流値との偏差に応じた所定の割合で、通電のオン・オフ時間を制御する構成とした。つまり、通電開始時のまだ発熱温度が低い状態である図中の高い電流値Aに対しては、ヒータ温度Ta℃が特定され、その際には、通電の制御サイクルの1周期(P)のうち80%をオン(通電)時間とし、20%をオフ(非通電)時間と規定した。   Therefore, in this embodiment, the energization on / off time is set at a predetermined ratio according to the deviation between the current value that can be specified for the desired heater temperature (T ° C.) and the current value that is actually detected. It was set as the structure controlled. In other words, the heater temperature Ta ° C. is specified for a high current value A in the figure where the heat generation temperature is still low at the start of energization, and at that time, one cycle (P) of the energization control cycle is specified. Of these, 80% was defined as the on (energization) time, and 20% was defined as the off (non-energization) time.

また、少し温度が上昇した状態の電流値Bを検出すると、この時のヒータ温度はTb℃と特定され、制御サイクルPのうち50%を通電時間とした。さらに温度が上昇した状態の電流値Cを検出すると、この時のヒータ温度をTc℃と特定し、制御サイクルの1周期Pのうち20%を通電時間とし、80%を非通電時間とした。   Further, when the current value B in a state where the temperature slightly increased was detected, the heater temperature at this time was specified as Tb ° C., and 50% of the control cycle P was set as the energization time. When the current value C in a state where the temperature further increased was detected, the heater temperature at this time was specified as Tc ° C., 20% of one period P of the control cycle was set as the energization time, and 80% was set as the non-energization time.

上記のように、通電のオン・オフ時間の時間割合を、実際に供給されている電流値に応じた所定割合とすることで、低い温度状態であり供給される電流値が大きい場合には、図中に示す制御WAのように、より長い時間電力を供給して、ヒータ温度を速やかに上昇させることができる。また、徐々にヒータ温度が上昇し、供給される電流値が低下してくると、その電流値に応じて通電時間を短くするように制御するので、図中に示す通電時間が50%の制御WBから通電時間が20%となる制御WCまで順に制御パターンを変えていき、徐々に温度の増加を抑制していくことができる。そのために、目標のヒータ温度までは速やかに上昇するが、所定の温度以上には昇温しない構成とすることができる。   As described above, by setting the time ratio of the on / off time of energization to a predetermined ratio according to the current value that is actually supplied, in a low temperature state and when the supplied current value is large, Like the control WA shown in the figure, the heater temperature can be quickly raised by supplying power for a longer time. Further, when the heater temperature gradually rises and the supplied current value decreases, the energization time is controlled to be shortened according to the current value, so that the energization time shown in the figure is 50%. The control pattern is sequentially changed from WB to the control WC where the energization time is 20%, and the temperature increase can be gradually suppressed. For this reason, the temperature can be quickly increased to the target heater temperature, but the temperature cannot be increased to a predetermined temperature or higher.

また、通電の制御サイクルPの1周期は、それぞれのPTCヒータの特性に応じて一定に設定される時間であって、使用される発熱材の材質等によるPTCヒータの特性に応じて適当な時間に設定することができる。   In addition, one period of the energization control cycle P is a time that is set constant according to the characteristics of each PTC heater, and is an appropriate time according to the characteristics of the PTC heater depending on the material of the heating material to be used. Can be set to

上記のように、本発明に係わるPTCヒータ用温度コントローラ1は、実際に通電されている電流値からヒータ温度を特定し、さらにフィードバックして、予め設定される所望のヒータ温度との偏差に応じて、予め設定されるオン・オフ時間の割合を変更した所定のパターン制御を行うことでヒータ温度をコントロールすることができる。   As described above, the temperature controller 1 for a PTC heater according to the present invention specifies the heater temperature from the current value that is actually energized, and further feeds it back according to a deviation from a preset desired heater temperature. Thus, the heater temperature can be controlled by performing a predetermined pattern control in which a preset ratio of on / off time is changed.

そのために、ヒータ温度を検出するための温度センサを別に設ける必要もなく、新たな配線も必要としない。   Therefore, it is not necessary to provide a separate temperature sensor for detecting the heater temperature, and no new wiring is required.

ヒータユニットケース体CAを備える床暖房付フリーアクセスフロアFを用いて床暖房を行う際に、前記ヒータユニットケース体CAの大きさは単独の樹脂製支持台6と同じ大きさとしてもよいが、本実施例においては前記樹脂製支持台6Aが一辺25cm程度の大きさであるので、図に示すように、2個の樹脂製支持台6Aと6Bとを合わせた幅と長さを備える大きさとし、計4個の小さな樹脂製支持台に同時に敷設する、一辺の長さが50cm程度の方形の大きさとした。   When floor heating is performed using the floor heating free access floor F provided with the heater unit case body CA, the size of the heater unit case body CA may be the same as that of the single resin support base 6, In the present embodiment, the resin support base 6A has a size of about 25 cm on a side. Therefore, as shown in the figure, the resin support base 6A has a width and a length that combine the two resin support bases 6A and 6B. The size of a square with a side length of about 50 cm, which is simultaneously laid on a total of four small resin supports.

つまり、本実施例においては50cm角のフリーアクセスフロア毎に床暖房装置(ヒータユニットケース体)を敷設可能な構成としたものである。   That is, in this embodiment, a floor heating device (heater unit case body) can be laid for each 50 cm square free access floor.

また、樹脂製支持台6の大きさを従来の樹脂製支持台と同じ大きさとし、さらに、その高さを、ヒータユニットケース体CAを装着して従来の樹脂製支持台と同じ高さとなるようにしておくと、タイルカーペット7を共有して敷設可能な構成となる。そのために、タイルカーペット7を従来のフリーアクセスフロアと床暖房付フリーアクセスフロアとに架け渡すように敷設することが可能となり、床の一部を床暖房付フリーアクセスフロアに改装しても、床に少しの段差も生じず、違和感を感じることもない。   Further, the size of the resin support base 6 is set to be the same as that of the conventional resin support base, and the height thereof is set to the same height as that of the conventional resin support base with the heater unit case body CA mounted. Thus, the tile carpet 7 can be shared and laid. Therefore, it is possible to lay the tile carpet 7 over the conventional free access floor and the floor access free access floor, and even if a part of the floor is renovated to the floor access free access floor, There is no difference in level, and there is no sense of incongruity.

また、前述したように、樹脂製支持台6の四方の側部にはそれぞれ、U溝状の切欠部6bが複数設けられているので、床上に設置するOA機器や電気装置への配線を床下にて行うことができ、配線ケーブル等が床上に現れない構成である。   Further, as described above, a plurality of U-groove notches 6b are provided on each of the four sides of the resin support base 6, so that wiring to OA equipment and electrical devices installed on the floor is performed under the floor. The wiring cable or the like does not appear on the floor.

図4に従来のフリーアクセスフロアに床暖房付フリーアクセスフロアが配設される事務所の一例を示しているが、人が位置する部分のみをPTCヒータ3を有する床暖房付フリーアクセスフロアとしたところを示す平面図である。事務所20の人が位置する床21A、21B、21C、21Dをそれぞれ床暖房付フリーアクセスフロアとし、それぞれのPTCヒータ3をオン・オフ制御して所定のヒータ温度を維持するPTCヒータ用温度コントローラ1と制御盤10を配設した例である。   FIG. 4 shows an example of an office where a floor heating free access floor is disposed on a conventional free access floor, but only a portion where a person is located is a floor heating free access floor having a PTC heater 3. It is a top view which shows a place. The floor controllers 21A, 21B, 21C, and 21D on which people in the office 20 are located are free access floors with floor heating, and the PTC heater temperature controller that maintains a predetermined heater temperature by controlling each PTC heater 3 on and off. 1 and a control panel 10 are provided.

前記制御盤10は、複数のPTCヒータ3の発熱量をそれぞれ個別に設定可能とすることができる。それぞれのPTCヒータ3毎に、実際に供給される電流値に応じて、通電するタイミングとオン・オフの時間割合を、予め設定したパターンに制御するPTCヒータ用温度コントローラ1を用いることで、それぞれのPTCヒータ3の発熱温度を所定温度とし、効率よく所定温度に維持すると共に、消費電力を低く押えるような構成とされている。   The control panel 10 can individually set the heat generation amounts of the plurality of PTC heaters 3. By using the PTC heater temperature controller 1 that controls the energization timing and the on / off time ratio in a preset pattern according to the current value actually supplied for each PTC heater 3, respectively. The heat generation temperature of the PTC heater 3 is set to a predetermined temperature, is efficiently maintained at the predetermined temperature, and power consumption can be kept low.

PTCヒータ3は自己温度制御性能を備えているが、さらに、通電するタイミングとオン・オフの割合を制御することで、室内の居住環境を季節毎にまたその日毎に変更して設定することができる。そのために、温度センサやサーモスタット等が不要となり余分な電装装置がないので、設置する施工工事が簡単になる。また、常時通電しておくのではなく所定の割合でオフして通電しない時間を設ける制御を行うのでランニングコストを低減することができる。   Although the PTC heater 3 has self-temperature control performance, the indoor living environment can be changed and set for each season and every day by controlling the timing of energization and the on / off ratio. it can. Therefore, a temperature sensor, a thermostat, etc. are unnecessary, and there is no extra electrical equipment, so that the installation work to be installed is simplified. In addition, the running cost can be reduced because control is performed not to energize constantly but to provide a time for turning off at a predetermined rate and not energizing.

本発明に係るPTCヒータ用温度コントローラを備える床暖房付フリーアクセスフロアは暖房部材をユニット化した構成であるので、従来のフリーアクセスフロア部分と簡単に交換して設置することができる。そのために、事務所内の机やOA機器等の配置や大きさの変更等に対応して、その床暖房付フリーアクセスフロアのレイアウトを簡単に変更することができる。   The free access floor with floor heating provided with the temperature controller for PTC heaters according to the present invention has a configuration in which the heating members are unitized, and can be easily replaced with the conventional free access floor portion. Therefore, the layout of the floor heating free access floor can be easily changed in response to the change in the arrangement and size of desks and OA equipment in the office.

また、それぞれのヒータユニット毎に、PTCヒータ3の発熱温度を制御することができるので、室内のそれぞれ位置の温度環境を調整することも可能である。   Further, since the heat generation temperature of the PTC heater 3 can be controlled for each heater unit, the temperature environment at each position in the room can be adjusted.

本発明に係るPTCヒータの一例を示す平面図」である。It is a top view which shows an example of the PTC heater which concerns on this invention. 本発明に係わるPTCヒータ用温度コントローラの概要を示し、(a)はその主要な構成を示すブロック図であり、(b)は電流値と抵抗値とヒータ温度との関係を示すグラフであり、(c)はオン・オフ制御の割合とそのパターンを示すグラフである。The outline | summary of the temperature controller for PTC heaters concerning this invention is shown, (a) is a block diagram which shows the main structures, (b) is a graph which shows the relationship between an electric current value, resistance value, and heater temperature, (C) is a graph showing the ratio and pattern of on / off control. PTCヒータを備えるヒータユニットケース体の断面図を示している。Sectional drawing of the heater unit case body provided with a PTC heater is shown. ヒータユニットケース体を備える床暖房付フリーアクセスフロアが配設される事務所の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the office by which the floor access free access floor provided with a heater unit case body is arrange | positioned.

符号の説明Explanation of symbols

1 PTCヒータ用温度コントローラ
2 断熱材
3 PTCヒータ(面状発熱体)
4 絶縁シート
5 金属製保護ケーシング
10 制御盤
11 偏差検出部
12 コントローラ部
13 電流センサ
14 電力変換部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature controller for PTC heater 2 Heat insulation material 3 PTC heater (planar heating element)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Insulation sheet 5 Metal protective casing 10 Control panel 11 Deviation detection part 12 Controller part 13 Current sensor 14 Power conversion part

Claims (5)

温度の増大と共に抵抗値が増大するPTC特性を備えるPTCヒータの温度を制御するコントローラであって、
前記PTCヒータに通電される電流値を検知する電流センサを設け、検知された電流値に応じて、通電のオン・オフ時間の割合を予め設定された割合に変更する制御を行うことを特徴とするPTCヒータ用温度コントローラ。
A controller for controlling the temperature of a PTC heater having a PTC characteristic in which a resistance value increases with an increase in temperature,
A current sensor for detecting a current value to be supplied to the PTC heater is provided, and control is performed to change the ratio of on / off time of the current supply to a preset ratio according to the detected current value. A temperature controller for PTC heaters.
検知される前記電流値に対応するヒータ温度を特定し、特定された前記ヒータ温度と予め設定される所定の設定ヒータ温度との偏差に応じた所定の割合で、通電のオン・オフ時間を制御する構成としたことを特徴とする請求項1に記載のPTCヒータ用温度コントローラ。   The heater temperature corresponding to the detected current value is specified, and the energization on / off time is controlled at a predetermined ratio according to the deviation between the specified heater temperature and a predetermined heater temperature set in advance. The temperature controller for a PTC heater according to claim 1, wherein the temperature controller is used. 通電のオン・オフ時間の1サイクル周期は、PTCヒータの特性に応じてそれぞれのPTCヒータ毎に一定に設定される時間であることを特徴とする請求項1または2に記載のPTCヒータ用温度コントローラ。   The temperature for a PTC heater according to claim 1 or 2, wherein one cycle period of the on / off time of energization is a time set constant for each PTC heater according to the characteristics of the PTC heater. controller. 温度の増大と共に抵抗値が増大するPTC特性を備えるPTCヒータの温度を制御するコントローラであって、
前記PTCヒータに通電される電流値を検知する電流センサと、通電されている電流値をDC電圧値に変換して実際に供給される電力値を算出する電力変換部と、算出された電力値を予め規定されるヒータ温度に対応する電力値と比較して偏差を検出する偏差検出部と、検出された偏差により、通電のオン・オフ時間の割合を予め設定された割合に変更するコントローラ部とを備えたことを特徴とするPTCヒータ用温度コントローラ。
A controller for controlling the temperature of a PTC heater having a PTC characteristic in which a resistance value increases with an increase in temperature,
A current sensor that detects a current value that is supplied to the PTC heater; a power conversion unit that calculates a power value that is actually supplied by converting the supplied current value into a DC voltage value; and a calculated power value. A deviation detection unit that detects a deviation by comparing a power value corresponding to a heater temperature defined in advance, and a controller unit that changes a ratio of energization on / off time to a preset ratio based on the detected deviation And a temperature controller for a PTC heater.
前記PTCヒータが、断熱材と、面状発熱体と、絶縁シートとを順に重ねると共に、これらを一体的に被覆する金属製保護ケーシングとから構成されるヒータユニットケース体を備え、下方に向けて脚部を突設した支持台に前記ヒータユニットケース体とタイルカーペットを順に敷設して構成する床暖房付フリーアクセスフロアに適用されている面状発熱体であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のPTCヒータ用温度コントローラ。

The PTC heater includes a heater unit case body composed of a heat-insulating material, a sheet heating element, and an insulating sheet, and a metal protective casing that integrally covers them, and facing downward. The heating element is a planar heating element applied to a floor heating free access floor configured by sequentially laying the heater unit case body and a tile carpet on a support base having a protruding leg. 5. The temperature controller for a PTC heater according to any one of 4 above.

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