(57)【要約】【課題】正極性のサーミスター特性を有する電気式床暖房用ヒーター（「ＰＴＣヒーター」）に電源を供給するに際して、ヒーター能力を十分に活用しつつヒーターの立ち上がり時間を短くする。【解決手段】ＰＴＣヒーターへ電源供給を行う方法であって、電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始し、ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、予め設定した暖気運転時間内はヒーターに定格電圧を加えるとともに、暖気運転時間が経過した後はヒーターへの電源供給を間欠的に行い、一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、予め設定された制御時間内はヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように各選択されたヒーターに加える電圧を制御するとともに、制御運転時間が経過した後はヒーターに対する電源供給を間欠的に行う。【選択図】図１
2006010173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極性のサーミスター特性を有する１または複数の電気式床暖房用ヒーターに電源を供給するに際して、いずれか１のヒーター、任意の組み合わせによる複数のヒーター、又はすべてのヒーターに同時に電源供給を行なう方法であって、
予め、定格電圧を加えた場合にヒーターの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定するとともに、ヒーターに流れる電流値を許容された電流値の範囲内で任意の値ごとに増加していった場合に、ヒーターの温度が上昇することにより、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が許容された値以下になるまでの時間を制御運転時間として設定し、
電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始し、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、
まず、前記暖気運転時間が経過するまで、前記選択されたヒーターのすべてに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、
まず、前記制御運転時間が経過するまで、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように各選択されたヒーターに加える電圧を制御して、
その後、前記制御運転時間が経過した後は、前記選択されたヒーターのそれぞれに対する電源供給を間欠的に行うことを特徴とする電源供給方法。
【請求項２】
正極性のサーミスター特性を有する１または複数の電気式床暖房用ヒーターに対して、いずれかのヒーター、または任意の複数のヒーターへの電源供給開始時間をずらして電源を供給する方法であって、
予め、定格電圧を加えた場合にヒーターの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定するとともに、ヒーターに流れる電流値を許容された電流値の範囲内で任意の値ごとに増加していった場合に、ヒーターの温度が上昇することにより、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が許容された値以下になるまでの時間を制御運転時間として設定し、
最初に選択されたヒーター（３Ａ）への電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始し、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）に定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）への電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、制御運転時間が経過するまでは、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）に加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）のそれぞれへの電源供給を間欠的に行う、とともに、
前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）についての前記暖気運転時間内に他のヒーター（３Ｂ）が選択されたときにおいて、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）の暖気運転時間が経過するまでは、すべての選択されたヒーター（３Ａ、３Ｂ）に定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記ヒーター（３Ａ、３Ｂ）のそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、最初に選択されたヒーター（３Ａ）に対する定格電圧の供給を中止するとともに、すべての選択されたヒーター（３Ａ、３Ｂ）について、制御運転時間が経過するまではヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるようにヒーター（３Ａ、３Ｂ）に加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記ヒーター（３Ａ、３Ｂ）への電源供給を間欠的に行い、
前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）について間欠的に電源供給を行っているときに他のヒーター（３Ｂ）が選択されたときにおいて、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記すべてのヒーター（３Ａ、３Ｂ）のそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、前記最初に選択されたヒーター（３Ａ）についての間欠的な電源供給を中止するとともに、まず、すべての選択されたヒーター（３Ａ、３Ｂ）について、制御運転時間が経過するまではヒーター側へ流れる電流値の合計が許容された値以下になるようにヒーター（３Ａ、３Ｂ）に加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記すべての選択されたヒーター（３Ａ、３Ｂ）のそれぞれへの電源供給を間欠的に行うことを特徴とする電源供給方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電源供給方法を実施するための電流制御装置であって、
ヒーター側へ流れる電流値を検知するための電流検知手段（４）と、
ヒーター側へ流れる電流値を制御するためのサイリスタ（６）と、
該サイリスタ（６）へ入力するゲート信号を生成するためのゲート信号生成手段（７）と、
前記ゲート信号生成手段（７）及び装置全体の作動を制御するための制御部（５）と、
該制御手段（７）に対して所定の指示を与えるためのスイッチと、を具備し、
前記ゲート信号生成手段（７）は、ヒーターへ定格電圧を加えることを可能にするためのゲート信号を生成するための第１のゲート信号生成手段（８）と、ヒーターへ加える電圧値を制御可能にするためのゲート信号を生成するためのリミッター回路（９）と、を有し、
前記スイッチは少なくとも、ヒーター側へ流れる電流値の許容値を設定するための許容値設定スイッチ（１２Ａ）と、暖気運転時間を設定するための暖気時間設定スイッチ（１２Ｂ）と、制御運転時間を設定するための制御時間設定スイッチ（１２Ｃ）と、ヒーターへ電源供給を行うサイクルを設定するための通電率設定スイッチ（１２Ｄ）と、前記許容値設定スイッチ（１２Ａ）の設定に基づいて、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるようにヒーターに加える電圧を制限する際の制御電流値を設定するための制御値設定スイッチ（１２Ｅ）と、を有することを特徴とする電流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極性のサーミスター特性を有する床暖房用ヒーターへの電源供給方法に係り、より詳しくは、前記ヒーターへの電源供給に際して、ヒーター能力を十分に活用しつつ、電力契約の範囲内における電流値において前記ヒーターへの電源供給を可能にした、正極性のサーミスター特性を有する床暖房用ヒーターへの電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、床暖房等に用いるヒーターとして、「正極性のサーミスター特性」を備えた導電性インクやコンパウンドを用いて、このインク等によって発熱部を構成する電気式の面状ヒーターが提供されている。
【０００３】
ここで、この「正極性のサーミスター特性」とは、温度が上昇すると抵抗値が上昇し、一定の温度に達した後は消費電流及び温度が安定する特性をいい、一般的に「ＰＴＣ特性」といわれており、この特性を備えた物質を発熱部として用いたヒーターを「ＰＴＣヒーター」という。
【０００４】
そして、このＰＴＣヒーターにおいては、発熱部の温度が上昇すると抵抗値が上昇して、これにより発熱部を流れる電流が抑制されるとともに発熱部の温度上昇が緩やかになり、その後、発熱部の温度が一定の温度（これを一般的に「キュリーポイント」という。）に達した後は、消費電流及び発熱部の温度が安定していくものである（この領域を「安定領域」という。）。
【０００５】
このように、ＰＴＣヒーターでは、ヒーターの温度が上昇すると消費電流が低くなり、その後一定温度の飽和領域を有する特性があるために、これを用いることにより、消費電力の節約ができるとともに、発熱体の温度の異常上昇を防止可能であるという利点があり、また、一般の発熱体に比較して温度の立ち上がりが速いため、床暖房や融雪のように目的としている温度帯域が明確である場合に使用することが近年多く見受けられる。
【０００６】
しかしながら、一般的にＰＴＣヒーターの場合には初期立ち上がり時の電流が大きく、またこの初期立ち上がり時の電流は、ＰＴＣヒーターメーカーや周囲温度により異なるが、安定領域の電流に対して１．５倍から８倍程度の差異があるため、これを使用する場合には、回路数を分けるか、あるいは大口の電力契約をしなければならなかった。
【０００７】
その一方、例えば、集合住宅であるマンションやアパートでは構造上電力契約が制限される場合が多く、床暖房の専用回線として１回路（２０Ａ）しか引き込みできない場合がしばしば見受けられ、かかる場合には、ＰＴＣヒーターの設置枚数が制限され、床暖房を十分に行うことができないという問題点が発生することが考えられる。
【０００８】
また、構造上からの電力契約の制限が無い戸建住宅の場合でも、リビングのような広い面積にＰＴＣヒーターを設置しようとすると電力契約が大口となり電気代が高くなる一方、ＰＴＣヒーターを使用しない夏場でもこの大口契約した基本料金を払わなければならないという問題点が考えられる。
【０００９】
そのため、このような問題点を解決するために、電流検知センサーを用いてヒーター側に流れる電流を検知し、この検知した電流が契約電流を超えた場合に電流を制御する方法が考えられるが、この方法では、ヒーター側に一旦電流を流し、その後にこの電流を制限する方法であるため、特に冬場等の初期立ち上がり電流が大きい場合には、電源投入と同時に電流の制御が開始されてしまい、一定時間内にヒーター温度を十分に上昇させることが困難となってしまうとともに、ＰＴＣヒーターの初期突入電流設定値よりもはるかに寒いときは、ＰＴＣヒーターの抵抗値が設定値以下まで低くなり、電源投入と同時にブレーカーが落ちてしまうという問題点が発生する。
【００１０】
そこで、本発明者は過去において、ヒーター側に流す電源の電圧を調整することにより消費電流を制御する方法を提案した。即ち、この方法によれば、ヒーター側に流す電源の電圧を徐々に増加させていき、これにより消費電流値を予め設定した範囲内にすることができ、契約電流内でヒーター温度を上昇させることが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−５９６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、この電流制御方法ではヒーターに供給する電流値を制御する方法を採用しているために、ヒーターの能力を十分に活用することができず、そのためにヒーターが所定の温度に達するまでの時間（「立ち上がり時間」）が長くなってしまうが、このとき、前記電流制御方法では、すべてのＰＴＣヒーターについて一律に供給する電流値を制御しているので、初期立ち上がり時消費電流値が電力契約により許容された電流値よりも少なく定格電圧を加えてもブレーカーが落ちることがないヒーターに対しても制御を加えてしまい、その結果、このような本来は立ち上がり時間が早いヒーターの場合でも立ち上がり時間が遅くなってしまうという問題点が考えられる。
【００１２】
この点、複数枚のＰＴＣヒーターへ電源供給を行う方法として、予め設定した時間ごとに順次各ヒーターへ電源供給を行う方法も提案されてはいるが、かかる場合でも、ヒーター温度が十分に上昇する前に他のヒーターへの電源切り替えが行われてしまうために、各ヒーターの立ち上がり時間が遅くなるという問題点が指摘されている。
【００１３】
そこで、本発明は、ＰＴＣヒーターへ電源を供給するに際して、ヒーター能力を十分に活用して初期立ち上がり時間を短くしつつ、電力契約の範囲内においてヒーターへの電源供給を可能にした電源供給方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の本発明は、１または複数のＰＴＣヒーターに電源を供給するに際して、いずれか１のヒーター、任意の組み合わせによる複数のヒーター、又はすべてのヒーターに同時に電源供給を行なう方法であって、
予め、定格電圧を加えた場合にヒーターの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定するとともに、ヒーターに流れる電流値を許容された電流値の範囲内で任意の値ごとに増加していった場合に、ヒーターの温度が上昇することにより、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が許容された値以下になるまでの時間を制御運転時間として設定し、
電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始し、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、
まず、前記暖気運転時間が経過するまで、前記選択されたヒーターのすべてに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、
まず、前記制御運転時間が経過するまで、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように各選択されたヒーターに加える電圧を制御して、
その後、前記制御運転時間が経過した後は、前記選択されたヒーターのそれぞれに対する電源供給を間欠的に行うことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明は、１または複数のＰＴＣヒーターに対して、いずれかのヒーター、または任意の複数のヒーターへの電源供給開始時間をずらして電源を供給する方法であって、
予め、定格電圧を加えた場合にヒーターの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定するとともに、ヒーターに流れる電流値を許容された電流値の範囲内で任意の値ごとに増加していった場合に、ヒーターの温度が上昇することにより、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が許容された値以下になるまでの時間を制御運転時間として設定し、
最初に選択されたヒーターへの電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始し、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記最初に選択されたヒーターに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記最初に選択されたヒーターへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、制御運転時間が経過するまでは、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように前記最初に選択されたヒーターに加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記最初に選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行う、とともに、
前記最初に選択されたヒーターについての前記暖気運転時間内に他のヒーターが選択されたときにおいて、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記最初に選択されたヒーターの暖気運転時間が経過するまでは、すべての選択されたヒーターに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記ヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、最初に選択されたヒーターに対する定格電圧の供給を中止するとともに、すべての選択されたヒーターについて、制御運転時間が経過するまではヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるようにヒーターに加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記ヒーターへの電源供給を間欠的に行い、
前記最初に選択されたヒーターについて間欠的に電源供給を行っているときに他のヒーターが選択されたときにおいて、
ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記すべてのヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、前記最初に選択されたヒーターについての間欠的な電源供給を中止するとともに、まず、すべての選択されたヒーターについて、制御運転時間が経過するまではヒーター側へ流れる電流値の合計が許容された値以下になるようにヒーターに加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記すべての選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行うことを特徴としている。
【００１６】
そして、これらの方法を実施するための本発明の電流制御装置は、ヒーター側へ流れる電流値を検知するための電流検知手段と、ヒーター側へ流れる電流値を制御するためのサイリスタと、該サイリスタへ入力するゲート信号を生成するためのゲート信号生成手段と、前記ゲート信号生成手段及び装置全体の作動を制御するための制御部と、該制御手段に対して所定の指示を与えるためのスイッチと、を具備し、
前記ゲート信号生成手段は、ヒーターへ定格電圧を加えることを可能にするためのゲート信号を生成するための第１のゲート信号生成手段と、ヒーターへ加える電圧値を制御可能にするためのゲート信号を生成するためのリミッター回路と、を有し、
前記スイッチは少なくとも、暖気運転時間を設定するための暖気時間設定スイッチと、制御運転時間を設定するための制御時間設定スイッチと、ヒーター側へ流れる電流値の許容値を設定するための許容値設定スイッチと、該許容値設定スイッチの設定に基づいて、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるようにヒーターに加える電圧を制限する際の制御電流値を設定するための制御値設定スイッチと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、ＰＴＣヒーターへの電源供給に際して、初期立ち上がり時消費電流が電力契約により許容された電流値の範囲内の場合には定格電圧を加え、一方、初期立ち上がり時消費電流が電力契約により許容された電流値を超えている場合には、電流値を制御することを特徴としているために、初期立ち上がり時消費電流が電力契約により許容された電流値の範囲内にあるヒーターの場合には、このヒーターが本来必要としている電圧を加えることができ、ヒーター能力を十分に活用し、立ち上がり時間を短くすることが可能となる。
【００１８】
また、ヒーター温度が適温まで上昇した後は、ヒーターへの電源供給を間欠的に行うこととしているために、消費電力を少なくすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
１または複数のＰＴＣヒーターに電源を供給するに際して、いずれか１のヒーター、任意の組み合わせによる複数のヒーター、又はすべてのヒーターに同時に電源供給を行なう場合には、
まず、予め、定格電圧を加えた場合にヒーターの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定するとともに、ヒーターに流れる電流値を許容された電流値の範囲内で任意の値ごとに増加していった場合に、ヒーターの温度が上昇することにより、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が許容された値以下になるまでの時間を制御運転時間として設定しておく。
そして、電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始して、ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、まず、前記暖気運転時間が経過するまで、前記選択されたヒーターのすべてに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行う。
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、前記制御運転時間が経過するまで、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように各選択されたヒーターに加える電圧を制御して、その後、前記制御運転時間が経過した後は、前記選択されたヒーターのそれぞれに対する電源供給を間欠的に行う。
【００２０】
次に、いずれかのヒーター、または任意の複数のヒーターへの電源供給開始時間をずらして電源を供給する場合には、前記と同様に、まず、予め、定格電圧を加えた場合にヒーターの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定するとともに、ヒーターに流れる電流値を許容された電流値の範囲内で任意の値ごとに増加していった場合に、ヒーターの温度が上昇することにより、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が許容された値以下になるまでの時間を制御運転時間として設定しておく。
そして、最初に選択されたヒーターへの電源投入と同時にヒーター側に流れる電流値の検知を開始して、ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記最初に選択されたヒーターに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記最初に選択されたヒーターへの電源供給を間欠的に行う。
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、制御運転時間が経過するまでは、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように前記最初に選択されたヒーターに加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記最初に選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行う。
そしてそれとともに、最初に選択されたヒーターについての前記暖気運転時間内に他のヒーターが選択されたときにおいて、ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記最初に選択されたヒーターの暖気運転時間が経過するまでは、すべての選択されたヒーターに定格電圧を加え、その後、前記暖気運転時間が経過した後は、前記ヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、まず、最初に選択されたヒーターに対する定格電圧の供給を中止するとともに、すべての選択されたヒーターについて、制御運転時間が経過するまではヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるように加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記ヒーターへの電源供給を間欠的に行う。
また、前記最初に選択されたヒーターについて間欠的に電源供給を行っているときに他のヒーターが選択されたときにおいて、ヒーター側に流れる電流値が許容された値以下のときには、前記すべてのヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行い、一方、ヒーター側に流れる電流値が許容された値を超えているときは、前記最初に選択されたヒーターについての間欠的な電源供給を中止するとともに、まず、すべての選択されたヒーターについて、制御運転時間が経過するまではヒーター側へ流れる電流値の合計が許容された値以下になるようにヒーターに加える電圧を制限し、その後前記制御運転時間が経過した後は、前記すべての選択されたヒーターのそれぞれへの電源供給を間欠的に行う。
【００２１】
次に、前記方法を実施するための電流制御装置は、ヒーター側へ流れる電流値を検知するための電流検知手段と、ヒーター側へ流れる電流値を制御するためのサイリスタと、該サイリスタへ入力するゲート信号を生成するためのゲート信号生成手段と、ゲート信号生成手段及び装置全体の作動を制御するための制御部と、制御手段に対して所定の指示を与えるためのスイッチとを具備している。
そして、ゲート信号生成手段は、ヒーターへ定格電圧を加えることを可能にするためのゲート信号を生成するための第１のゲート信号生成手段と、ヒーターへ加える電圧値を制御可能にするためのゲート信号を生成するためのリミッター回路とを有している。
また、前記スイッチは少なくとも、暖気運転時間を設定するための暖気時間設定スイッチと、制御運転時間を設定するための制御時間設定スイッチと、ヒーター側へ流れる電流値の許容値を設定するための許容値設定スイッチと、該許容値設定スイッチの設定に基づいて、ヒーター側へ流れる電流値が許容された値以下になるようにヒーターに加える電圧を制限する際の制御電流値を設定するための制御値設定スイッチとを有している。
【実施例１】
【００２２】
本発明の床暖房用ヒーターへの電源供給方法（以下単に「電源供給方法」という。）の第１実施例について図１のフローチャートを参照して説明すると、本実施例においては、２０Ａの許容電流値の下、Ａ及びＢの二つのＰＴＣヒーターが接続されている状態において、Ａのヒーターにのみ電源を供給する方法について説明する。
【００２３】
即ち、本実施例ではまず、ステップ１の初期設定として、ヒーターＡに定格電圧を加えた場合に、電源供給開始からヒーターＡの温度が適温に達するまでの時間を暖気運転時間として設定する。この暖気運転時間は、ヒーターの施工を行う地域や断熱材の材質、厚み等による現場の施工方法によって異なるために、施工する地域や現場の施工方法等に応じて適宜の時間を設定する。
【００２４】
そしてそれとともに、定格電圧を加えた場合にヒーター側に流れる電流が２０Ａを超えてしまう場合を想定して、ヒーターＡに流す電流値を徐々に増加していった場合において、ヒーターＡの温度上昇に伴い、定格電圧を加えた場合においてもヒーター側に流れる電流値が２０Ａ以下になるまでの時間を制御運転時間として設定しておく。この制御運転時間もまた、施工を行う地域や断熱材の材質、厚み等による現場の施工方法によって異なるために、これらに応じて適宜設定する。
【００２５】
そして、その状態において、ステップ２で電源を投入するとともに、ステップ３において、ヒーター側に流れる電流値を検知する。
【００２６】
そして、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａ以下の場合には、ステップ４において、前記設定した暖気運転時間内は暖気運転を行なう。即ち、ヒーターＡへ定格電圧を加える。
【００２７】
一方、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａを超えている場合には、ステップ５において、前記設定した制御運転時間内は、ヒーターＡに供給する電流値を制御し（以下「リミッター制御」という。）、ヒーター側へ流れる電流値が２０Ａ以内になるようにする。
【００２８】
次に、前記設定した暖気運転時間が経過し、あるいは制御運転時間が経過した後には、ステップ６においてサイクル運転を行う。即ち、ヒーターＡに対する電源供給を間欠的に行なう。
【００２９】
ここで、このサイクル運転について説明すると、本実施例においては、前記ステップ１における初期設定の際に、通電率を制御するための通電時間を設定しておき、この設定に基づきヒーターＡに対する通電率制御を行う。たとえば、本実施例では、１分間を基準として、この１分間の１０％〜４５％を設定可能としており、通電率を１０％に設定した場合には、６秒間だけヒーターＡへの通電が行われ、その他５４秒間は電源供給が遮断される。また、通電率を４５％に設定した場合には、２７秒間だけヒーターＡへの通電が行われ、その他３３秒間は電源供給が遮断される。そしてこれにより、ヒーターＡで消費する消費電流を抑えることを可能としている。
【００３０】
なお、前記ヒーターＡに供給する電流値の制御方法は特に限定されないが、本実施例においては、電源とヒーターとの間にサイリスタ、より詳しくは双方向制御を可能なトライアックを介在させておき、このトライアックに加えるゲート信号のパルスを調整し、これによりヒーター側へ流れる電流値が２０Ａを超えないようにしている。
【実施例２】
【００３１】
次に、Ａ及びＢの二つのＰＴＣヒーターが接続されている状態において、２０Ａの許容電流値の下、ＡとＢのヒーターに同時に電源を供給する方法について図２のフローチャートを参照して説明すると、本実施例においても、ステップ１１の初期設定として、暖気運転時間、制御運転時間、及びヒーターＡ、Ｂに対する通電率を設定する。そして、この暖気運転時間及び制御運転時間の設定は、ヒーターＡ、Ｂのそれぞれについて設定し、あるいは、双方に共通に使用可能な時間として一括して設定する。
【００３２】
そして、ステップ１２で電源を投入するとともに、ステップ１３において、ヒーター側に流れる電流値の検知を開始する。この電流値の検知はスイッチをオフにするまで継続するとよい。
【００３３】
そして、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａ以下の場合には、ステップ１４において、前記設定した暖気運転時間内は暖気運転を行なう。即ち、ヒーターＡ及びＢへ定格電圧を加える。
【００３４】
一方、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａを超えている場合には、ステップ１５において、前記設定した制御運転時間内は、ヒーターＡ及びＢに供給する電流値を制御し、ヒーター側へ流れる電流値が２０Ａ以内になるようにする（「リミッター制御」）。なお、電流値の制御方法に関しては前述した実施例１と同様に特に限定されないが、電源とヒーターとの間にトライアックを介在させ、このトライアックに加えるゲート信号のパルスを調整して制御するとよい。
【００３５】
次に、前記設定した暖気運転時間が経過し、あるいは制御運転時間が経過した後には、ステップ１６において、ヒーターＡ及びＢのそれぞれについてサイクル運転を行い、即ち、ヒーターＡに対する電源供給を間欠的に行ない、その後、床暖房を終了する場合には、ステップ１７６において電源をオフにして終了する。
【００３６】
そして、本実施例では、ヒーターＡ及びＢに対するサイクル運転を行う際においては、予めヒーターＡ及びＢに対する通電率を設定しておき、ヒーターＡへの電源供給が遮断されている間にヒーターＢへの電源供給を行う。即ち、ヒーターＡの通電率１０％の場合には、１分間の５４秒間はヒーターＢへ定格電圧が加えられ、また、通電率４５％の場合には、１分間の３３秒間はヒーターＢへ定格電圧が加えられる。このサイクル運転の方法は以下の実施例でも同様である。
【実施例３】
【００３７】
次に、実施例１において、電源供給開始時におけるヒーター側に流れる電流値が２０Ａ以下の場合であって、それにしたがい、ヒーターＡの暖気運転中にヒーターＢへの電源供給を開始する場合の方法について図３のフローチャートを参照して説明すると、本実施例においても、前述の実施例と同様にしてステップ２１で暖気運転時間、制御運転時間、及び通電率等の初期設定を行い、その状態において、ステップ２２で電源を投入してヒーターＡに電源供給を行うとともに、ステップ２３において、ヒーター側に流れる電流値を検知する。
【００３８】
そして、ステップ２４でヒーターＡに対して暖気運転が行なわれているときに、ステップ２５でヒーターＢへの電源供給が開始されたときには、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａ以下の場合には、ステップ２６において、前記設定した暖気運転時間内はヒーターＡについて暖気運転を継続するとともに、ヒーターＢに対しても定格電圧を加える。
【００３９】
一方、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａを超えている場合には、ステップ２７において、前記設定した制御運転時間内は、ヒーターＡ及びＢに供給する電流値を制御し、ヒーター側へ流れる電流値が２０Ａ以内になるようにする。なお、本実施例における電流値の制御方法に関しても、前述した実施例１と同様に特に限定されないが、電源とヒーターとの間にトライアックを介在させ、このトライアックに加えるゲート信号のパルスを調整して制御するとよい。
【００４０】
次に、前記設定した暖気運転時間が経過し、あるいは制御運転時間が経過した後には、ステップ２８においてサイクル運転を行う。即ち、設定された通電率に従い、ヒーターＡに対する電源供給を間欠的に行なうとともに、ヒーターＡへの電源供給が遮断されている間にヒーターＢへの電源供給を行い、その後、床暖房を終了する場合には、ステップ２９において電源をオフにして終了する。
【実施例４】
【００４１】
次に、実施例１において、ヒーターＡに対してサイクル運転中にヒーターＢへの電源供給を開始する場合の方法について図４のフローチャートを参照して説明すると、本実施例においても、前述の実施例と同様にしてステップ３１で初期設定を行い、その状態において、ステップ３２で電源を投入してヒーターＡに電源供給を行うとともに、ステップ３３において、ヒーター側に流れる電流値の検知を開始する。
【００４２】
そして、ステップ３４でヒーターＡに対してサイクル運転が行なわれているときに、ステップ３５でヒーターＢへの電源供給が開始されたときには、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａ以下の場合には、ステップ３７においてサイクル運転を行う。即ち、ヒーターＡに対する電源供給を間欠的に行なうとともに、ヒーターＡへの電源供給が遮断されている間にヒーターＢへの電源供給を行い、その後、床暖房を終了する場合は、ステップ３８において電源をオフにして終了する。
【００４３】
一方、ヒーター側に流れる電流値が２０Ａを超えている場合には、ステップ３６において、前記設定した制御運転時間内は、ヒーターＡ及びＢに供給する電流値を制御し、ヒーター側へ流れる電流値が２０Ａ以内になるようにする。そして、制御運転時間が経過した後は、ステップ３７のサイクル運転に移行する。
【実施例５】
【００４４】
次に、前述した電源供給方法を実施するための本発明の電流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は本実施例の電流制御装置を説明するためのブロック図であり、図において１が本実施例の電流制御装置である。また、図において２は電源であり、更に図において３Ａ、３ＢはＰＴＣヒーターである。
【００４５】
そして、本実施例の電流制御装置１では電流センサー４を備えており、この電流センサー４により、ヒーター側に流れる電流を検知可能としている。
【００４６】
また、この電流検知センサー４には制御手段５が接続されており、この制御手段５において、前記電流検知センサー４により検知した電流値に基づいた各種の制御が行なわれる。
【００４７】
次に、前記電源２と前記ＰＴＣヒーター３Ａ、３Ｂとの間にはそれぞれ、ヒーターに供給される電源を制御するためのサイリスタが、より詳しくは双方向制御を可能としたトライアック６が接続されており、このトライアック６に加えられるゲート信号のパルス幅を変更することにより、ヒーター３Ａ、３Ｂに供給される電流値を制御可能としている。
【００４８】
次に、図において７Ａ、７Ｂは、前記トライアック６に加えるゲート信号を生成するためのゲート信号生成手段であり、本実施例においてこのゲート信号生成手段７Ａ、７Ｂはそれぞれ、定格電圧をヒーターに供給可能なゲート信号を生成するための標準パルス生成手段８Ａ、８Ｂと、トライアック６において制御された電源をヒーターに供給可能とするためのゲート信号を生成するための制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂとで構成されている。
【００４９】
そして、この標準パルス生成手段８Ａ、８Ｂと制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂは、前記電流センサー４により検知した電流値に基づいて、制御手段５により切り替え可能としている。
【００５０】
即ち、電源スイッチをオンにした場合に、ヒーター側に流れる電流値が許容値（２０Ａ）を超えているときには、制御手段５の制御によって制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂが作動し、制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂより制御されたゲート信号がトライアック６に供給され、これにより、ヒーター３Ａ、３Ｂに供給される電流が制御される。
【００５１】
一方、ヒーター側に流れる電流値が許容値（２０Ａ）の範囲内であるときには、制御手段５の制御によって標準パルス生成手段８Ａ、８Ｂが作動し、定格電圧をヒーターに供給可能にするためのゲート信号が標準パルス生成手段８Ａ、８Ｂで生成され、これにより、ヒーター３Ａ、３Ｂには定格電圧が供給される。
【００５２】
ここで、前記制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂについて説明すると、図６は制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂの構成を示すブロック図であり、本実施例において制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂはそれぞれ、ラダー抵抗９０１、ゼロボルトスイッチ９０２、及びゲートパルス増幅回路９０３により構成されている。
【００５３】
そして、この構成において、前記制御手段５よりラダー抵抗９０１に対して、ビット単位の電流が出力されるとともに、この出力は、前記電流センサー４で検知している電流値が予め設定した許容値に達するまでは任意のビット毎が加算されていく。
【００５４】
そして、電流値が許容値に達した後はこのビット毎の加算が停止され、ヒーター温度の上昇に伴い抵抗値が上昇して、これにより、電流センサー４で検知している電流値が上限値を下回った場合には、再び、電流値が上限値に達するまで、制御手段５から出力される電流が任意のビットごとに加算されていく。
【００５５】
そして、ラダー抵抗９０１では、この出力された電流を電圧レベルに変換してゼロボルトスイッチ９０２に出力する。
【００５６】
そうすると、ゼロボルトスイッチでは、ラダー抵抗９０１から出力された電圧レベルに応じて、ゲートパルス増幅回路９０３を介して、前記トライアック６にゲート信号を出力する。そしてそれにより、トライアック６の作動を制御して、ＰＴＣヒーター３Ａ、３Ｂへ供給する電流値を制御することが可能となる。即ち、本実施例においては、電流センサー４で検知している電流値に基づき、制御手段５により前記制御パルス生成手段９を制御し、これにより前記トライアック６へ入力するゲート信号のパルス幅を調整している。
【００５７】
なお、ここで図７は、この制御手段５とラダー抵抗９０１との関係を示すブロック図であり、本実施例において前記制御手段５は、０〜ｎまでの出力端子を有し、この出力端子がそれぞれ順番に前記ラダー抵抗９０１に接続されている。そして、スイッチの投入により、０からｎまでの出力端子が、順番に１乃至３ビットごとの電流を出力していく。
【００５８】
一方、ラダー抵抗９０１は、制御手段５よりの電流を受けてこれを電圧レベルに変換するとともに、この電圧をゼロボルトスイッチ９０２に出力する。そしてこのとき、制御手段５６からは、１乃至３ビット毎が加算された電流がラダー抵抗９０１に出力されるため、ラダー抵抗９０１から出力される電圧レベルも順次大きくなっていく。そうすると、この電圧を受けたゼロボルトスイッチ９０２から出力されるゲート信号のパルス幅もまた順次大きくなり、これにより、電源２からＰＴＣヒーター３Ａ、３Ｂへ流れる電流値も大きくなっていき、ＰＴＣヒーター３Ａ、３Ｂの温度が次第に上昇していく。
【００５９】
次に、図５において１０は操作部であり、この操作部には、時計表示等を行うための表示部１１と各種のスイッチ１２が備えられ、これらが前記制御手段５に接続されている。
【００６０】
そして、前記スイッチとしては、メインスイッチ１２Ｆ、及び、ヒーター３Ａ、３Ｂのそれぞれに電源供給を開始するためのスイッチ１２Ｇ、１２Ｈのほかに、ヒーター側に流れる電流の許容値、例えば２０Ａを設定するための許容値設定スイッチ１２Ａと、暖気運転時間設定スイッチ１２Ｂ、制御運転時間設定スイッチ１２Ｃ、サイクル運転のための通電率設定スイッチ１２Ｄを備えており、更に、制御運転を行う際の上限値等を設定するための制御値設定スイッチを備えてもよい。
【００６１】
そして、許容値設定スイッチ１２Ａによる設定に基づいて、制御手段５においては、電流センサー４で検知した電流値が許容値を超えているときには制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂに所定の信号を送り、一方、電流センサー４で検知した電流値が許容値以下のときには、標準パルス生成手段８Ａ、８Ｂに所定の信号を送る。
【００６２】
また、制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂを動作させる場合においては、制御運転時間設定スイッチ１Ｃによる設定に基づいて、制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂを動作させる時間が決定される。
【００６３】
更に、ヒーターに定格電圧を供給する場合においては、暖気運転時間設定スイッチ１０Ｂによる設定に基づいて、その時間が決定される。
【００６４】
また、通電率設定スイッチ１２Ｄによる設定に基づいて、例えば、基本時間を１分間にしてヒーターＡに対する通電率を１０％にした場合には、ヒーターＡへ６秒間の通電が行なわれるとともに残りの５４秒間はヒーターＢへの通電が行なわれる。また、基本時間を１分間にして通電率を４５％にした場合には、ヒーターＡへ２７秒間の通電が行なわれるとともに、残りの３３秒間はヒーターＢへ通電が行なわれる。
【００６５】
そして、このような構成によって、メインスイッチ１２Ｆ及びヒーターごとのスイッチ１２Ｇ、１２Ｈがオンされると同時にヒーター側に流れる電流値が継続して検知され、検知している電流値が許容値以下のときには標準パルス生成手段８Ａ、８Ｂからゲート信号が出力されて定格電圧がヒーターに供給され、一方、検知している電流値が許容値を越えているときには制御パルス生成手段９Ａ、９Ｂから制御されたゲート信号が出力されて、ヒーターに供給される電流値が制御される。
【００６６】
このように、本発明では、ＰＴＣヒーターへの電源供給に際して、初期立ち上がり時消費電流が電力契約により許容された電流値の範囲内の場合には定格電圧を加え、一方、初期立ち上がり時消費電流が電力契約により許容された電流値を超えている場合には、電流値を制御可能としているために、初期立ち上がり時消費電流が電力契約により許容された電流値の範囲内にあるヒーターの場合には、このヒーターが本来必要としている電圧を加えることができ、ヒーター能力を十分に活用し、立ち上がり時間を短くすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、ＰＴＣヒーターへの電源供給に際して、ヒーター能力を十分に活用して立ち上がり時間を短くしつつ許容電力の範囲内で電源供給を行うことを可能としているために、ＰＴＣヒーターを用いた床暖房への電源供給の全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施例を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の第２実施例を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第３実施例を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第４実施例を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の電流制御装置を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明の電流制御装置の実施例における制御パルス生成手段を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の電流制御装置の実施例における制御手段とラダー抵抗との関係を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    電流制御装置
２    電源（商用１００Ｖ又は２００Ｖ）
３Ａ、３Ｂ    ＰＴＣヒーター
４    電流センサー
５    制御手段
６    トライアック
７Ａ、７Ｂ    ゲート信号生成手段
８Ａ、８Ｂ    標準パルス生成手段
９Ａ、９Ｂ    制御パルス生成手段
１０    操作部
１１    表示部
１２Ａ    許容値設定スイッチ
１２Ｂ    暖気運転時間設定スイッチ
１２Ｃ    制御運転実感設定スイッチ
１２Ｄ    通電率設定スイッチ
１２Ｅ    制御値設定スイッチ
１２Ｆ    メインスイッチ
１２Ｇ、１２Ｈ    ヒーターの作動スイッチ
【図１】
2006010173.tif 000003
【図２】
2006010173.tif 000004
【図３】
2006010173.tif 000005
【図４】
2006010173.tif 000006
【図５】
2006010173.tif 000007
【図６】
2006010173.tif 000008
【図７】
2006010173.tif 000009