(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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（ＰＴＣ発熱体２Ａ）に電力を供給している間は他の発熱体（ＰＴＣ発熱体２Ａ）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３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２０を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とする発熱体の制御装置。
【請求項２】
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を特徴とする請求項１に記載の発熱体の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特許第３５３６２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【発明の効果】
【０００５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は制御装置を備えた床暖房装置を示す構成図、（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タイミングチャート（最良の形態）。
【図２】制御装置による制御例１での発熱体の温度変化を示すグラフ（最良の形態）。
【図３】従来装置による制御例２での発熱体の温度変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２２】
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。
【図１】
2008147100.tif 000003
【図２】
2008147100.tif 000004
【図３】
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