JP2008147100A - Control device of heating element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の発熱体の初期昇温を高くでき、しかも、複数の発熱体の消費電力を抑えることの可能な発熱体の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a heating element that can increase the initial temperature rise of the plurality of heating elements and can suppress power consumption of the plurality of heating elements.
複数の発熱体を備えた床暖房装置において、複数の発熱体に同時に電力供給を行うと複数の発熱体に流れる電流が多くなり、ブレーカーが落ちて電力供給が遮断される原因となる。そこで、発熱体の消費電流を抑えるために複数の発熱体のそれぞれに対して電力供給と電力遮断とを交互に複数回繰り返す発熱体の制御装置を備えた床暖房装置が知られている。この制御装置は、電力供給の開始から電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間が一定である。
しかしながら、従来の発熱体の制御装置によれば、電力供給及び電力遮断の1サイクルを電力供給時間と電力遮断時間とを一定の周期で繰り返すので、電力供給時間を長くすれば消費電力が多くなり、電力供給時間を短くすれば発熱体の初期昇温を高くできないという課題があった。 However, according to the conventional control device for a heating element, one cycle of power supply and power interruption is repeated with a constant period of power supply time and power interruption time. Therefore, if the power supply time is lengthened, power consumption increases. There is a problem that the initial temperature rise of the heating element cannot be increased if the power supply time is shortened.
本発明による発熱体の制御装置は、複数の発熱体が接続され、一つの発熱体に電力を供給している間は他の発熱体への電力を遮断するとともに、個々の発熱体に対してそれぞれ電力供給と電力遮断とを交互に複数回繰り返す発熱体の制御装置において、発熱体への電力供給の開始から発熱体への電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間を徐々に短くする電力供給制御手段を備えた。
複数の発熱体が個別に接続される接続部を備え、電力供給制御手段は、一つの発熱体に電力を供給している間は他の発熱体への電力を遮断することも特徴とする。
発熱体が、正の抵抗温度係数特性を持つ発熱体であることも特徴とする。
The control device for a heating element according to the present invention is configured such that a plurality of heating elements are connected, and while supplying power to one heating element, the power to other heating elements is cut off and to each heating element. Electric power that gradually shortens the time spent for one cycle of power supply and power interruption from the start of power supply to the heat generator in the heating element control device that alternately repeats power supply and power interruption multiple times respectively Supply control means were provided.
The power supply control means includes a connection portion to which a plurality of heating elements are individually connected, and the power supply control means cuts off the power to the other heating elements while supplying power to one heating element.
The heating element is also a heating element having a positive resistance temperature coefficient characteristic.
本発明の発熱体の制御装置によれば、電力供給の開始から電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間を徐々に短くする電力供給制御手段を備えたので、複数の発熱体の初期昇温を高くできるとともに、複数の発熱体の消費電力を抑えることができる。
正の抵抗温度係数特性を持つ発熱体、即ち、PTC発熱体を制御することで、電源投入後の温度上昇にかかる時間を短くできて快適な暖房を提供できるとともに、所定の温度になった後は電力を消費しにくくて経済的である。
According to the heating element control device of the present invention, the power supply control means for gradually shortening the time required for one cycle of power supply and power interruption from the start of power supply is provided. The power consumption of a plurality of heating elements can be suppressed.
By controlling a heating element having a positive resistance temperature coefficient characteristic, that is, a PTC heating element, it is possible to provide a comfortable heating by shortening the time required for temperature rise after turning on the power, and after reaching a predetermined temperature. Is economical because it is difficult to consume power.
図1は本発明による発熱体の制御装置の最良の形態を示し、図1(a)は制御装置を備えた床暖房装置の構成を示し、図1(b)はリレースイッチの接点のオンオフタイミングを示す。図2は、最良の形態の制御装置による制御例1の結果を示すグラフ、図3は、従来装置による制御例2の結果を示すグラフである。 FIG. 1 shows the best mode of a control device for a heating element according to the present invention, FIG. 1 (a) shows the configuration of a floor heating device provided with the control device, and FIG. 1 (b) shows the ON / OFF timing of contact points of a relay switch. Indicates. FIG. 2 is a graph showing the result of Control Example 1 by the control device of the best mode, and FIG. 3 is a graph showing the result of Control Example 2 by the conventional device.
図1を参照し、床暖房装置の構成を説明する。
床暖房装置1は、二つのPTC発熱体2と二つのPTC発熱体2への電力供給を制御する制御装置3とにより構成される。
The configuration of the floor heating device will be described with reference to FIG.
The
PTC発熱体2は、正の抵抗温度係数特性(PTC(Positive Thermal Co−efficient)特性)を持つ発熱体である。PTC発熱体2は、図外の基盤と基盤上に設けられた電極とPTC発熱部とによって面状に構成された面状発熱体である。PTC発熱部は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの半導体樹脂とカーボンやグラファイトなどの導電性樹脂との混練物により形成される。
PTC発熱体2は、PTC発熱部の温度が低い状態においては、正電極と負電極との間に電圧が印加された場合に電流が導電性粒子を介して正電極と負電極との間を通過するときの抵抗により発熱するが、PTC発熱部の温度が高くなると半導体粒子が膨張して正電極と負電極との間で電流が通りにくくなって発熱が抑制されるという性質を備える。つまり、電源投入後の温度上昇にかかる時間を短くできて快適な暖房を提供できるとともに、所定の温度になった後は電力を消費しにくくて経済的な発熱体である。
The
In the state where the temperature of the PTC heating part is low, the
制御装置3は、制御部11、リレースイッチ12;13、電源コード14、出力端子15;16を備える。
制御部11は、図外の制御プログラムとこの制御プログラムを実行するCPUのような処理装置とにより構成される。
リレースイッチ12の接点Aと出力端子15とが接続され、リレースイッチ13の接点Bと出力端子16とが接続される。
出力端子15とPTC発熱体2A(2)とが電気コード17により互いに接続され、出力端子16とPTC発熱体2B(2)とが電気コード18により互いに接続される。
PTC発熱体2A;2Bの電気コード17;18の接続部と制御装置3の出力端子15;16とが互いに接続されるとともに制御装置3の電源コード14の電源プラグが交流電源19の電源部に接続される。
二つのPTC発熱体2A;2Bは例えば床のフローリングの下に設置される。
The
The
The contact A of the
The
The connecting portion of the
The two PTC heating elements 2A; 2B are installed, for example, under the flooring of the floor.
制御装置3が電源入力により起動し、処理装置が制御プラグラムを実行することにより、リレースイッチ12;13の接点A;Bのオンオフを制御する。つまり、電源スイッチの投入により、制御装置3の制御部11に電源が供給され、処理装置が制御プログラムを実行することにより、リレースイッチ12;13の接点A;Bのオンオフを以下のように制御するタイマが構成される。
例えば、図1(b)に示すように、リレースイッチ12;13の接点A;Bをオンオフ制御する。つまり、
・接点Aのオンと接点Bのオフを3分間→接点Bのオンと接点Aのオフを3分間→接点Aのオンと接点Bのオフを2分間→接点Bのオンと接点Aのオフを2分間→接点Aのオンと接点Bのオフを1分間→接点Aのオフと接点Bのオフを1分間→接点Aと接点Bとをともにオンしてそのまま維持する。
The
For example, as shown in FIG. 1B, the contacts A; B of the
・ Contact A on and contact B off for 3 minutes → Contact B on and contact A off for 3 minutes → Contact A on and contact B off for 2 minutes → Contact B on and contact A off 2 minutes → contact A is turned on and contact B is turned off for 1 minute → contact A is turned off and contact B is turned off for 1 minute → contacts A and B are both turned on and maintained as they are.
言い換えれば、PTC発熱体2AとPTC発熱体2Bとへの電力供給が次のように制御される。
・PTC発熱体2Aに対して
電力供給を3分間→電力遮断を3分間→電力供給を2分間→電力遮断を2分間→電力供給を1分間→電力遮断を1分間→電力供給持続。
・PTC発熱体2Bに対して
電力遮断を3分間→電力供給を3分間→電力遮断を2分間→電力供給を2分間→電力遮断を1分間→電力供給持続。
In other words, power supply to the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B is controlled as follows.
-Power supply for PTC heating element 2A 3 minutes-> Power off for 3 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power off for 2 minutes-> Power supply for 1 minute-> Power off for 1 minute-> Power supply continued.
-Power interruption for PTC heating element 2B for 3 minutes-> Power supply for 3 minutes-> Power interruption for 2 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power interruption for 1 minute-> Power supply continued.
即ち、制御装置3は、制御部11とリレースイッチ12;13とにより形成される電力供給制御手段20とを備え、電力供給制御手段20は、PTC発熱体2A;2Bへの電力供給の開始からPTC発熱体2A;2Bに対して電力供給と電力遮断とを交互に複数回繰り返し、そして、電力供給の開始から電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間を徐々に短くする。
That is, the
最良の形態の制御装置3によれば、電力供給の開始からPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bへの最初の電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間を長くするとともに、その後の電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間を徐々に短くするので、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの初期昇温を高くできる。しかも、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの初期昇温を高くできるにもかかわらず、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの消費電力も抑えることができる。
According to the
最良の形態のように、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bへの電力供給の開始から電力供給及び電力遮断の1サイクルに費やす時間を徐々に短くする制御、即ち、時間間隔変動制御(以下、制御例1という)と、従来技術のように、PTC発熱体への電力供給及び電力遮断の1サイクルを電力供給時間と電力遮断時間とを一定の周期で繰り返す制御、即ち、時間間隔均等制御(以下、制御例2という)とを行って比較した。 As in the best mode, the time spent in one cycle of power supply and power interruption from the start of power supply to the PTC heat generator 2A and the PTC heat generator 2B is gradually shortened, that is, time interval variation control (hereinafter, Control example 1) and, as in the prior art, one cycle of power supply and power cut-off to the PTC heating element is repeated with a constant period of power supply time and power cut-off time, that is, time interval equalization control ( Hereinafter, control example 2) was performed and compared.
制御例1として、以下のような条件でPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bに電力供給及び電力遮断を行った。この制御例1におけるPTC発熱体2Aの温度変化を図2に示す。
制御例1
・PTC発熱体2Aに対して
電力供給を3分間→電力遮断を3分間→電力供給を2分間→電力遮断を2分間→電力供給を1分間→電力遮断を1分間→電力供給持続。
・PTC発熱体2Bに対して
電力遮断を3分間→電力供給を3分間→電力遮断を2分間→電力供給を2分間→電力遮断を1分間→電力供給持続。
As Control Example 1, power supply and power interruption were performed on the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B under the following conditions. The temperature change of the PTC heating element 2A in the control example 1 is shown in FIG.
Control example 1
-Power supply for PTC heating element 2A 3 minutes-> Power off for 3 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power off for 2 minutes-> Power supply for 1 minute-> Power off for 1 minute-> Power supply continued.
-Power interruption for PTC heating element 2B for 3 minutes-> Power supply for 3 minutes-> Power interruption for 2 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power interruption for 1 minute-> Power supply continued.
制御例2として、以下のような条件でPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bに電力供給及び電力遮断を行った。この制御例2におけるPTC発熱体2Aの温度変化を図3に示す。
制御例2
・PTC発熱体2Aに対して
電力供給を2分間→電力遮断を2分間→電力供給を2分間→電力遮断2分間→電力供給を2分間→電力遮断を2分間→電力供給持続。
・PTC発熱体2Bに対して
電力遮断を2分間→電力供給を2分間→電力遮断を2分間→電力供給を2分間→電力遮断を2分間→電力供給持続。
As Control Example 2, power supply and power interruption were performed on the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B under the following conditions. The temperature change of the PTC heating element 2A in this control example 2 is shown in FIG.
Control example 2
-Power supply for PTC heating element 2A 2 minutes-> Power off for 2 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power off for 2 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power off for 2 minutes-> Power supply continued.
-Power interruption for PTC heating element 2B for 2 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power interruption for 2 minutes-> Power supply for 2 minutes-> Power interruption for 2 minutes-> Power supply continued.
図2:3からわかるように、最良の形態である制御例1によれば、従来の制御例2と比べてPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの初期昇温を高くできる。言い換えれば、電力供給開始から最終目標昇温値Xに到達するまでの時間を短くできる。例えば、図2:3に示したように、電力供給開始から最終目標昇温値Xである34.5℃に到達するまでに要する時間は、制御例1では3分、制御例2では10分である。電力供給開始から10分間で消費されるPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの消費電力は、制御例1と制御例2とではほぼ同じである。
即ち、制御例1では、制御例2に比べて、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの初期昇温を高くできる。しかも、制御例1では、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの初期昇温を高くできるにもかかわらず、PTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの消費電力は制御例2とほぼ同じであるので、制御例1では、消費電力も抑えることができる。
As can be seen from FIG. 2: 3, according to the control example 1 which is the best mode, the initial temperature rise of the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B can be increased as compared with the conventional control example 2. In other words, the time from the start of power supply until the final target temperature rise value X is reached can be shortened. For example, as shown in FIG. 2: 3, the time required to reach the final target temperature rise value X of 34.5 ° C. from the start of power supply is 3 minutes in Control Example 1 and 10 minutes in Control Example 2. It is. The power consumption of the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B consumed in 10 minutes from the start of power supply is substantially the same in the control example 1 and the control example 2.
That is, in the control example 1, compared with the control example 2, the initial temperature rise of the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B can be increased. Moreover, in the control example 1, although the initial temperature rise of the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B can be increased, the power consumption of the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B is substantially the same as in the control example 2. In Control Example 1, power consumption can also be suppressed.
また、制御例2として、以下のような条件でPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bに電力供給及び電力遮断を行った場合、制御例1と同様にPTC発熱体2A;2Bの初期昇温を高くできるという効果は同じだが、制御例1と比べて電力消費量が多くなる。
制御例2
・PTC発熱体2Aに対して
電力供給を3分間→電力遮断を3分間→電力供給を3分間→電力遮断3分間→電力供給を3分間→電力遮断を3分間→電力供給持続。
・PTC発熱体2Bに対して
電力遮断を3分間→電力供給を3分間→電力遮断を3分間→電力供給を3分間→電力遮断を3分間→電力供給持続。
Further, as control example 2, when power is supplied to and cut off from the PTC heating element 2A and the PTC heating element 2B under the following conditions, the initial temperature rise of the PTC heating element 2A; 2B is increased as in the control example 1. Although the effect of being able to be increased is the same, the power consumption is increased as compared with Control Example 1.
Control example 2
-Power supply for PTC
・ For PTC heating element 2B, power cut off for 3 minutes → power supply for 3 minutes → power cut for 3 minutes → power supply for 3 minutes → power cut for 3 minutes → power supply continued.
即ち、制御例2では、複数のPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの初期昇温を高くできるという効果、複数のPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bの消費電力を抑えることができるという効果のうちの一方が得られれば他方は得られないが、制御例1では、両方の効果を得ることができる。 That is, in the control example 2, it is possible to increase the initial temperature rise of the plurality of PTC heating elements 2A and PTC heating elements 2B, and to suppress the power consumption of the plurality of PTC heating elements 2A and PTC heating elements 2B. If one of them is obtained, the other cannot be obtained, but in Control Example 1, both effects can be obtained.
PTC発熱体2A;2Bと制御装置3とが無線により接続された構成としてもよい。
制御装置3は、図1(a)に示すようなPTC発熱体2A及びPTC発熱体2Bで一組のPTC発熱体組を二組以上、最良の形態と同様に制御可能な構成としてもよい。
制御装置3は、PTC発熱体2以外の発熱体の制御も同様に行える。例えば、基盤にニクロム線のような線発熱体を設けて形成された面状発熱体の制御にも適用できる。
The PTC heating elements 2A; 2B and the
The
The
2(2A;2B) PTC発熱体(発熱体)、3 制御装置、
15;16 出力端子(接続部)、20 電力供給制御手段。
2 (2A; 2B) PTC heating element (heating element), 3 control device,
15; 16 Output terminal (connection part), 20 Power supply control means.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006335258A JP2008147100A (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Control device of heating element |
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JP2006335258A JP2008147100A (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Control device of heating element |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2006
- 2006-12-13 JP JP2006335258A patent/JP2008147100A/en active Pending
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