JP4181370B2 - 複数の発熱体からなる多段電気ヒータを操作する方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発熱体を備えてなる多段電気ヒータを操作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多段電気ヒータ、例えば正抵抗温度係数ＰＴＣを有するヒータは、複数の個別の要素からなる。これらの個別の要素はしばしば加熱ロッドと呼ばれ、電気的に並列に接続される。各発熱体は、いくつかのサブエレメント、すなわち個別のＰＣＴブロックからなることができる。
【０００３】
各個別の発熱体は、スイッチ、例えば電子スイッチを介して動作または非動作させることができる。発熱体で消費される電力ＰＨ、すなわち発せられる熱出力に等しい供給電力は、プリセット動作電圧ＵＢの動作点での、発熱体の電気抵抗ＲＨに依存する。
ＰＨ＝（ＵＢ）２／ＲＨ
【０００４】
しかし、発熱体の電気抵抗ＲＨは、製造工程によって大きく変動する。その結果、発熱体によって発せられるそれぞれの出力も分散する。したがって、或る設定動作点における特定の出力に対する、例えば空気調和システムの製造業者の要求を満たすためには、上記動作点で必要とされる個別の発熱体の電気抵抗ＲＨを維持するために、追加の手段、例えば補償または選別（sorting）が必要となる。
【０００５】
複数の発熱体からなるヒータは、特定の全出力に対する要求を満たすことができるとしても、個別の発熱体の熱出力は変動する可能性がある。これにより、一般に、より広範な表面にわたって熱出力が発せられるので、ヒータの外に流れる空気の温度層が形成される。加熱された空気には、放出面にわたって顕著な温度差が生じる。このことは、例えば加熱または空気調和システムにおいては望ましくない。加熱される空間、例えば車両内での温度制御が不規則となるからである。したがって、ヒータの個別の発熱体はすべて、同じ電力を消費または放出すべきである。
【特許文献１】
独国特許出願公開第１９９４８３１３号明細書
【特許文献２】
独国特許出願公開第４１３０３３７号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、個別の発熱体が様々な抵抗値を有する場合であっても、すべての発熱体が同じ電力を消費し、変換し、または、放出することを保証する、冒頭に述べた種類の方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によれば、各発熱体で消費される電力を調整することによりプリセット値に維持する多段電気ヒータの操作方法であって、各発熱体の実際の抵抗が超えない最大抵抗値を想定し、各発熱体が当該最大抵抗値を有する場合にそれぞれ消費しうる電力をプリセット値とし、各々の電力消費がこのプリセット値となるように個々の発熱体の実際の抵抗に応じて各発熱体に印加される動作電圧を個別に降下させることを特徴とする方法により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明による方法を、特に好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
多段電気ヒータ、すなわち各発熱体で消費且つ変換される電力は、電力消費を調節することによりプリセット値ＰＨｓｅｔに維持される。したがって、ｎ段ヒータでは、各発熱体はプリセット値ＰＨｓｅｔ／ｎに保たれる。このプリセット値は変更することができ、それによって、ヒータによって発せられる出力を設定できる。
【００１０】
各個別の発熱体は個々に調節され、それによって個別の発熱体の寸法合せ（dimensioning）が、かなり簡単になる。保証する必要があるのは、変動（ variation ）または分散（ scatter ）を示す発熱体のそれぞれの実際の電気抵抗Ｒ Ｈ のうちの最大値が値ＲＨｍａｘを越えないことだけである。この想定される最大抵抗値で、全動作電圧ＵＢが印加される場合、或る発熱体は動作点で必要とされるその公称電力に丁度達する。
ＰＫ＝（ＵＢ）２／ＲＨｍａｘ
【００１１】
若し或る個別の発熱体の抵抗ＲＨが値ＲＨｍａｘ未満である場合、当該発熱体に対する電圧、すなわち当該発熱体の電力消費は、例えば動作電圧をサイクリングすることによって、具体的にはパルス幅変調によって、要求の値ＰＫまで降下させる。発熱体の電力消費は、印加した電圧と、吸収された電流とを測定することによって決定される。
【００１２】
個別の発熱体をこのように公称電力に調節することの別の利点は、発熱体の抵抗ＲＨの変動を補償できるだけではなく、動作電圧ＵＢが最小値ＵＢｍｉｎ未満に降下しない限り、この電圧ＵＢの変動も調整できることである。ここで、以下の式が成り立つ。
ＵＢｍｉｎ＝（ＰＨ＊ＲＨ）１／２
【００１３】
本発明による方法の利点は、発熱体の抵抗の変動または分散に関わらず、動作点で要求される公称電力を維持することができ、空気の逃散流があらゆる場所で同じ温度を有し、すなわち温度層が形成されず、発熱体をその電気抵抗に関連して選別（sorting）する経費が大幅に削減され、不良品が大幅に減少し、さらには無くなることである。変動の幅に応じて、選別を完全に省略することさえできる。選別された個別の発熱体は、他の公称電力を有するヒータで使用できる。

Claims (4)

  1. 各発熱体で消費される電力を調整することによりプリセット値に維持する多段電気ヒータの操作方法であって、各発熱体の実際の抵抗が超えない最大抵抗値を想定し、各発熱体がそれぞれ当該最大抵抗値を有する場合にそれぞれ消費しうる電力をプリセット値とし、各発熱体の電力消費がこのプリセット値となるように個々の発熱体の実際の抵抗に応じて各発熱体に印加される動作電圧を個別に降下させることを特徴とする方法。
  2. 前記各発熱体の想定される最大抵抗値が、当該各発熱体の実際の電気抵抗のうちの最大値である請求項１に記載の方法。
  3. 電力消費の前記プリセット値が全発熱体で同じである請求項１または２に記載の方法。
  4. 発熱体の電力消費の前記プリセット値が変更可能である請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
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