JP4646335B2

JP4646335B2 - Electric circuit for PTC sheet heating element

Info

Publication number: JP4646335B2
Application number: JP2008255806A
Authority: JP
Inventors: 洋一眞道
Original assignee: 株式会社メカ・エンジ
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010086834A

Description

この発明は、ＰＴＣ面状発熱体を床暖房に応用した場合、安全率の取り方によっては、抵抗値が雰囲気温度に依存するＰＴＣ面状発熱体の性質により、突入電流が許容容量を超える過電流の場合があり、この場合、電気設備基準（第２２８条）により設置が義務付けられている過電流ブレーカが作動することがある。また、発熱体自体の公差も比較的大きいことから安全率の取り方によっては極めて狭い範囲の敷設しか行えず、電気回路（コントローラ）の機能としては有効活用できていない側面もあった。したがってこの発明は、過電流を物理的に面積を減ずる、あるいは広げることにより、安全・確実に敷設並びに発熱体公差による影響を回避することができるようにしたＰＴＣ面状発熱体用の電気回路に関するものである。 In the present invention, when the PTC sheet heating element is applied to floor heating, the inrush current exceeds the allowable capacity due to the property of the PTC sheet heating element whose resistance value depends on the ambient temperature depending on the safety factor. In this case, an overcurrent breaker that is required to be installed according to the electrical equipment standard (Article 228) may be activated. In addition, since the tolerance of the heating element itself is relatively large, depending on the safety factor, only a very narrow range can be laid, and there is an aspect that cannot be effectively used as a function of the electric circuit (controller). Accordingly, the present invention relates to an electrical circuit for a PTC planar heating element that can safely and reliably lay down and avoid the influence of heating element tolerance by physically reducing or increasing the area of overcurrent. Is.

一般に、固定抵抗の性質を有する従来のニクロム線タイプの発熱体、およびカーボン面状発熱体(非ＰＴＣ面状発熱体)においては比較的容易に出荷時初期抵抗値を決定でき、またこれらは、前述の固定抵抗のため雰囲気温度に依存する抵抗値変化は乏しい。一方、正の温度係数を有するＰＴＣ面状発熱体はエージングにより初期抵抗値は安定しているものの、雰囲気温度に依存する抵抗値、並びに製造上の制約、および出荷時と実際の敷設現場における雰囲気温度との差によっては、公差を逸脱する場合があり、また敷設面積を広げようと定格容量内で設計上限値ぎりぎりに余裕なく敷設した場合、場合によっては突入電流が定格容量を上回る場合があって過電流となり、ブレーカが作動することがあるため安全率を如何に見るかが課題であった。 Generally, in the conventional nichrome wire type heating element having the property of fixed resistance, and the carbon sheet heating element (non-PTC sheet heating element), the initial resistance value at the time of shipment can be determined relatively easily. Because of the above-described fixed resistance, the resistance value change depending on the ambient temperature is poor. Meanwhile, PTC planar heating element having a positive temperature coefficient despite the initial resistance value is stable by aging, the resistance value which depends on the ambient temperature, and manufacturing constraints, and definitive of the actual laying site and shipped Depending on the difference from the ambient temperature, there may be deviations from the tolerances. In addition, in order to increase the laying area, the rush current may exceed the rated capacity if the laying area is laid out in the rated capacity without margin. The problem was how to view the safety factor because the circuit breaker might operate due to overcurrent.

このため、電気式（PTC面状発熱体）の床暖房システムを導入する際は、電気容量契約を大きくする必要があった。また設計の安全率を越えた発熱体が混入した場合のいわゆる公差は、開閉素子やブレーカに過電流が流れ、開閉素子・ブレーカの溶着、溶断等が生じる場合があるため非常に危険であり、度々のブレーカ作動によって結果的にさらに大きい電気容量へ変更するための工事、並びに、新しい電気容量契約等が必要であった。
そしてこのように安全率を高めることは、安全性の確保には役立つが、敷設面積の低下にもつながるという欠点があった。 For this reason, when an electric (PTC sheet heating element) floor heating system was introduced, it was necessary to enlarge the electric capacity contract. Also, the so-called tolerance when a heating element exceeding the design safety factor is mixed is extremely dangerous because overcurrent flows through the switch element and breaker, and the switch element and breaker may be welded or blown. As a result, work to change to a larger electric capacity as a result of frequent breaker operations and a new electric capacity contract were required.
And while raising the safety factor in this way helps to ensure safety, it has the disadvantage of leading to a reduction in the laying area.

そこで、特開平２−１１２１９１号公報（特許文献１参照）に記載された発明のように、電源に並列に接続され、かつパターンの往路と復路が並列に配設された２個以上の発熱電極と、前記複数個の発熱電極への通電を選択する暖房面積選択スイッチと、感熱樹脂材を介して前記発熱電極に共通的に対面すると共に、一端を前記電源と接続した温度検知電極と、前記発熱電極から前記温度検知電極に流れるリーク電流を検知するＣＴと、前記暖房面積選択スイッチの動作を個別に検出して通電面積を検知し、通電面積に応じた基準電圧を設定する通電面積検知回路と、前記通電面積に応じた基準電圧と前記ＣＴの出力に応じた温度信号電圧とを比較するスイッチング回路とを備えたことを特徴とした多分割面状発熱体が提案されている。
特開平２−１１２１９１号公報 Therefore, as in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-112191 (see Patent Document 1), two or more heating electrodes that are connected in parallel to the power source and in which the forward and backward paths of the pattern are arranged in parallel And a heating area selection switch for selecting energization to the plurality of heating electrodes, a temperature sensing electrode having one end connected to the power source and facing the heating electrode in common through a heat-sensitive resin material, An energization area detection circuit for detecting a leak current flowing from the heating electrode to the temperature detection electrode and an operation area of the heating area selection switch individually to detect an energization area and setting a reference voltage corresponding to the energization area In addition, a multi-divided planar heating element has been proposed that includes a switching circuit that compares a reference voltage corresponding to the current-carrying area and a temperature signal voltage corresponding to the output of the CT.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-112191

ところで、前記先行技術のように通電面積を３分割にして、すなわち３３％突入をシミレーションしたところ、３３％通電から所定の時間が経過した後に抵抗値が上がったので６６％通電へ移行させようとしたが、設定温度まで昇温させるのに１時間以上掛かってしまい、昇温時間が長く、条件によっては移行できないおそれも考えられる。
そこで種々検討した結果、通電面積を３分割に等分する必要がないことに思い至り、２：１：１：２を生み出したのである。これによって、ＰＴＣ面状発熱体に５０％交互通電することが可能となり、初期昇温時間も３０分以内に短縮できようになった。 By the way, when the energization area is divided into three as in the prior art, that is, when 33% inrush is simulated, the resistance value increases after a predetermined time has elapsed from 33% energization, so that the transition to 66% energization will be made. However, it takes 1 hour or more to raise the temperature to the set temperature, and the temperature rise time is long.
As a result of various investigations, the inventors came up with the idea that the current-carrying area does not need to be divided into three equal parts, resulting in 2: 1: 1: 2. As a result, the PTC planar heating element can be alternately energized 50%, and the initial temperature raising time can be shortened within 30 minutes.

この発明は、床暖房の発熱体の抵抗値公差による過電流によるブレーカ作動、並びに、コントローラ開閉素子のダメージ軽減、及び、突入電流を低減するために、電気回路を、２：１：１：２と面積比を４分割して制御するものである。
すなわち、万一、規定電流を越えた場合には、速やかに通電面積を減ずることによって、過電流（過負荷）を防止する。また、通常は２＋１、１＋２の５０％交互運転することで、１／２の設計電流で運転でき、敷設面積を２倍に拡大でき、基本電気料の低減、幹線設計の低減化により、省エネ、省コストに貢献できるＰＴＣ面状発熱体用の電気回路を提供しようとするものである。 In the present invention, in order to reduce a breaker operation due to an overcurrent due to a resistance tolerance of a heating element of floor heating, a damage to a controller switching element, and an inrush current, an electric circuit is 2: 1: 1: 2. And the area ratio is divided into four and controlled.
That is, in the unlikely event that the specified current is exceeded, an overcurrent (overload) is prevented by quickly reducing the energization area. Also, normally, 50% alternating operation of 2 + 1, 1 + 2 can be operated with 1/2 design current, laying area can be doubled, basic electricity charges can be reduced, and trunk line design can be saved to save energy. An object of the present invention is to provide an electric circuit for a PTC planar heating element that can contribute to cost saving.

この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路は、ＰＴＣ面状発熱体を異なる面積比の複数ブロックに分割し、該発熱体を制御するための電気回路を、前記面積比の複数ブロックの各発熱体に対応させて複数配置したことを特徴とするものである。 The electrical circuit for the PTC planar heating element according to the present invention divides the PTC planar heating element into a plurality of blocks having different area ratios, and the electrical circuit for controlling the heating element is provided for each of the plurality of blocks having the area ratio. A plurality of the heating elements are arranged corresponding to the heating elements .

この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路は、面状発熱体がＰＴＣ面状発熱体であり、ＰＴＣ面状発熱体の面積比を２：１：１：２となるよう分割し、該発熱体を制御するための電気回路を、面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置したことをも特徴とするものである。 In the electric circuit for the PTC planar heating element of the present invention, the planar heating element is a PTC planar heating element, and the area ratio of the PTC planar heating element is divided to 2: 1: 1: 2, It is also characterized in that a plurality of electric circuits for controlling the heating elements are arranged corresponding to each heating element having an area ratio of 2: 1: 1: 2.

この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路は、ＰＴＣ面状発熱体の面積比を２：１：１：２となるよう分割し、前記面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置した電気回路を、下記のように制御するようにしたことを特徴とするＰＴＣ面状発熱体用の電気回路。
ａ）通常運転の場合：前記面積比２：１：１：２に対応する電気回路を２＋１または１＋２の組合せとして、５０％交互通電。
ｂ）発熱体の抵抗値公差が大きく、ブレーカ容量を超えた場合：前記面積比２：１：１：２に対応する電気回路を２、１＋１または２の組合せとして、３３％通電。
ｃ）５０％交互通電から１００％通電に通電面積を広くしようとする場合：前記面積比２：１：１：２に対応する電気回路を２＋（１＋１）と（１＋１）＋２、または２＋２の組合せとして、６７％通電を経由。
したがって通常使用時では、ＯＮ時の突入時は強制的に５０％交互通電を行い、ブレーカ容量を超えた場合は３３％通電とし、利用者が１００％通電をセットしても５０％交互通電を３０分行った後、６７％通電を１５分行い、その後１００％通電に移行するようにプログラムしておくことが望ましい。ユーザが３３％通電を望んだ場合でも、当初の３０分間は、昇温スピード、省エネの観点から、５０％交互通電を経過することが望ましい。 The electrical circuit for the PTC planar heating element according to the present invention divides the area ratio of the PTC planar heating element to be 2: 1: 1: 2, and each heating element having the area ratio of 2: 1: 1: 2 is divided. An electrical circuit for a PTC planar heating element, wherein a plurality of electrical circuits arranged corresponding to the above are controlled as follows .
a) In normal operation: 50% alternating energization with the electrical circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 as a combination of 2 + 1 or 1 + 2.
b) When the resistance tolerance of the heating element is large and exceeds the breaker capacity: 33% energization with the electric circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 as a combination of 2, 1 + 1 or 2.
c) When enlarging the energization area from 50% alternating energization to 100% energization: combination of 2+ (1 + 1) and (1 + 1) +2 or 2 + 2 in the electric circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 As shown, 67% energized.
Therefore, during normal use, 50% alternating energization is forcibly performed when entering the ON state, 33% energization is performed when the breaker capacity is exceeded, and 50% alternating energization is performed even if the user sets 100% energization. After 30 minutes, it is desirable to program 67% energization for 15 minutes and then move to 100% energization. Even when the user desires 33% energization, it is desirable that 50% alternating energization elapse for the first 30 minutes from the viewpoint of the temperature rise speed and energy saving.

この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路は、突入電流の低減化を図るため、前記面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置した電気回路を、下記のように制御するようにしたことをも特徴とするものである。
ａ）通常運転の場合：前記面積比２：１：１：２に対応する電気回路を２＋１、１＋２の組み合わせとして５０％通電を行なうか、建物の構造に応じて２、１＋１または２の組合せとして、３３％通電。 In order to reduce the inrush current, the electrical circuit for the PTC planar heating element according to the present invention includes a plurality of electrical circuits arranged in correspondence with the respective heating elements having the area ratio of 2: 1: 1: 2. It is also characterized in that it is controlled as described above.
a) In normal operation: 50% energization is performed with 2 + 1, 1 + 2 electric circuits corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 or as 2, 1 + 1 or 2 depending on the structure of the building. 33% energization.

以上のように、ＰＴＣ面状発熱体用への電気回路を、２：１：１：２の面積比で４回路に分割することで、これらの重大事故や電力会社との基本電気契約料金を低減できる。
すなわち、通常は、２＋１、１＋２の割合で交互（５０％）に電気を流す。このことで、設計電気容量が１／２に低減でき、同じ電気容量で２倍の敷設面積が実現できる。
さらに、発熱体の抵抗値公差等に起因してこの状態で過電流が検出された場合、速やかに通電面積を低減させ、２と（１＋１）と２の１／３（３３％通電）に移行する。
またＰＴＣ面状発熱体の場合は温度が上昇すると抵抗値が増大して電流が低下する特性がある。したがって、この発熱体を使用する場合は、一定時間後に面積を減ずる前の通電比率に復帰するよう制御することが望ましい。このように速やかに通電面積を減ずることにより、開閉素子、ブレーカに過負荷ストレスが持続的にかかることがなく、機器の寿命も本願発明のような制御のための電気回路を持たないものより延びることが期待できる。 As described above, the electric circuit for the PTC sheet heating element is divided into 4 circuits with an area ratio of 2: 1: 1: 2, so that the basic electric contract charges with these serious accidents and electric power companies can be reduced. Can be reduced.
That is, normally, electricity is supplied alternately (50%) at a rate of 2 + 1, 1 + 2. As a result, the design electric capacity can be reduced to ½, and the installation area can be doubled with the same electric capacity.
In addition, if an overcurrent is detected in this state due to resistance tolerance of the heating element, etc., the energization area is quickly reduced, and a shift to 2 (1 + 1) and 1/3 of 2 (33% energization) is made. To do.
In addition, in the case of a PTC planar heating element, the resistance value increases and the current decreases as the temperature rises. Therefore, when using this heating element, it is desirable to control to return to the energization ratio before reducing the area after a certain time. By rapidly reducing the current-carrying area in this manner, the overload stress is not continuously applied to the switching element and the breaker, and the life of the device is longer than that having no electric circuit for control as in the present invention. I can expect that.

以上のように、請求項１の発明は面状発熱体の面積比を２：１：１：２となるよう分割し、該発熱体を制御するための電気回路を、面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置した。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the area ratio of the planar heating elements is divided so as to be 2: 1: 1: 2, and the electric circuit for controlling the heating elements is divided into the area ratio of 2: 1: 2. A plurality of 1: 2 heating elements were arranged.

請求項１の発明（ａ）は、前記電気回路を応用し、初期運転時に２＋１、１＋２の１／２ずつに均等に分け、それぞれに交互に電流を流すことにより（５０％交互通電）、通常の突入電流の半分で設計できることである。
請求項１の発明（ｂ）は、さらに、２と（１＋１）と２に１／３ずつ流すことにより、さらに省電力での設計を可能としたことである。
すなわち、通常の１／２の立ち上がりに際して、抵抗値公差等で過電流が流れた際に、これをＣＴ（電流感知トランス）等で検知し、通電面積を瞬時に落とす機構である。これは、２＋１と１＋２の５０％交互通電状態から、２と（１＋１）と２の１／３通電（３３％通電）にすることを可能としたものである。
同じように、ＰＴＣ面状発熱体は電流が流れ暖かくなることで抵抗値が増大するので、ある一定時間に、面積を減ずる前のモードに自動復帰させることも可能である。
請求項１の発明（ｃ）はさらに、５０％交互通電後にＣＰＵが１００％通電を指令しても、過電流が検知されれば、２＋（１＋１）と（１＋１）＋２、または２＋２の６７％通電に減じる制御等が確実に行えるようになっている。 The invention (a) of claim 1 applies the electric circuit, and equally divides it into 1/2 of 2 + 1 and 1 + 2 at the time of initial operation, and flows current alternately to each (50% alternating energization). It can be designed with half of the inrush current.
The invention of claim. 1 (b), further, by flowing 1/3 2 and (1 + 1) 2, is further made it possible to design the power saving.
That is, when an overcurrent flows due to resistance tolerance or the like at the time of a normal 1/2 rise, this is detected by a CT (current sensing transformer) or the like, and the energized area is instantaneously reduced. This enables a 1/3 energization (33% energization) of 2 and (1 + 1) and 2 from a 50% alternating energization state of 2 + 1 and 1 + 2.
Similarly, since the resistance value of the PTC planar heating element increases as a current flows and becomes warm, it is possible to automatically return to the mode before the area is reduced in a certain time.
The invention (c) of claim 1 further provides 67% of 2+ (1 + 1) and (1 + 1) +2 or 2 + 2 if an overcurrent is detected even if the CPU commands 100% energization after 50% alternating energization. The control to reduce the energization can be performed reliably.

請求項２の発明は、突入電流の低減化を図るため、前記面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置した電気回路を、
ａ）通常運転の場合：前記面積比２：１：１：２に対応する電気回路を２＋１、１＋２の組み合わせとして５０％通電を行なうか、建物の構造に応じて２、１＋１または２の組合せとして、３３％通電。
にすることを可能としたものである。
このようにすることで、設計電気容量が１／３に低減でき、同じ電気容量で３倍の敷設面積が実現できる。 In the invention of claim 2, in order to reduce the inrush current, a plurality of electric circuits arranged corresponding to the respective heating elements having the area ratio of 2: 1: 1: 2 are provided.
a) In normal operation: 50% energization is performed with 2 + 1, 1 + 2 electric circuits corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 or as 2, 1 + 1 or 2 depending on the structure of the building. 33% energization.
It is possible to make it.
By doing in this way, design electric capacity can be reduced to 1/3, and the laying area 3 times as large as the same electric capacity can be realized.

請求項１および２の発明によれば、同じ電気量では２倍の敷設面積とすることができ、同じ敷設面積では、半分以下の電気量で床暖房が設計できる。また、発熱体の抵抗値公差による過電流も安全に防ぐことが可能で、省エネ、省コスト及び、より安全性に優れた床暖房システムの供給が可能である。 According to the first and second aspects of the invention, the laying area can be doubled with the same amount of electricity, and floor heating can be designed with less than half the amount of electricity with the same laying area. Moreover, it is possible to safely prevent overcurrent due to resistance tolerance of the heating element, and it is possible to supply a floor heating system that is more energy-saving, cost-saving, and safer.

そしてこの発明によれば、床暖房システムとして床暖房用コントローラをコンパクトに構成することができ、かつ、より安全性に高い製品が供給できるようになった。
すなわち、従来、発熱体の抵抗値公差の過電流による、重大事故につながる恐れを回避するため、机上の計算によって算出された安全率から敷設面積が制限され、万一、公差が大きい場合には、ブレーカ作動や機器に対する負荷が大きく、安全とは言いがたい側面が否定できなかった。
しかしながら、この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路によっていわゆる回路分けをすることにより、昇温時間を犠牲にすることなく、上述したような事故を確実に未然に予防することが可能であり、省エネ、省コスト及び、契約電気容量の低減化に大いに貢献することができる。 And according to this invention, the controller for floor heating can be comprised compactly as a floor heating system, and the product with higher safety | security can be supplied now.
That is, conventionally, in order to avoid the possibility of leading to a serious accident due to overcurrent of resistance value tolerance of the heating element, the laying area is limited from the safety factor calculated by the calculation on the desk, and in the unlikely event that the tolerance is large The operation of the breaker and the load on the equipment were large, and it was impossible to deny aspects that were difficult to say.
However, by dividing the so-called circuit by the electric circuit for the PTC planar heating element of the present invention, it is possible to surely prevent the above-mentioned accidents without sacrificing the heating time. , Can greatly contribute to energy saving, cost saving and reduction of contracted electric capacity.

以下この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路の実施の形態を、図１に基いて詳細に説明する。
図１はこの発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路の１実施例を示すブロック図である。 Hereinafter, an embodiment of an electric circuit for a PTC planar heating element according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electric circuit for a PTC planar heating element according to the present invention.

図１に示すように、この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路を構成する基本回路１１は、ＰＴＣ面状発熱体を構成する発熱体の面積比を２：１：１：２となるよう分割し、面積比２：１：１：２のそれぞれに対応するよう回路（１）〜回路（４）からなる電気回路を配置したことを特徴としている。
すなわち基本回路１１の構成は、図１の左上段のように、発熱体の面積比が、回路（１）＝２、回路（２）＝１、回路（３）＝１、回路（４）＝２となるように構成されている。 As shown in FIG. 1, in the basic circuit 11 constituting the electric circuit for the PTC planar heating element of the present invention, the area ratio of the heating elements constituting the PTC planar heating element is 2: 1: 1: 2. The electric circuit comprising the circuits (1) to (4) is arranged so as to correspond to each of the area ratios of 2: 1: 1: 2.
That is, the configuration of the basic circuit 11 is such that the area ratio of the heating elements is as follows: circuit (1) = 2, circuit (2) = 1, circuit (3) = 1, circuit (4) = It is comprised so that it may become two.

上記ＰＴＣ面状発熱体用の電気回路は、前記面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置した基本回路１１を、下記のように制御することができる。
（ａ）通常運転時：図１の左中段、左下段のように、前記電気回路を応用し、初期運転時に２＋１、１＋２の１／２ずつに均等に分け、それぞれに交互に電流を流すことにより（５０％交互通電）、通常の突入電流の半分で設計できることである。 The electrical circuit for the PTC planar heating element can control a plurality of basic circuits 11 arranged corresponding to each heating element having the area ratio of 2: 1: 1: 2 as follows.
(A) During normal operation: As shown in the middle left and lower left of FIG. 1, the above-mentioned electric circuit is applied and divided into ½ of 2 + 1 and 1 + 2 at the initial operation, and a current is passed alternately to each. (50% alternating energization) can be designed with half the normal inrush current.

より詳しく説明すると、一般に通電面積を広げる場合、例えば４等分した場合は５０％交互通電から７５％通電、１００％通電へと移行させることができ、一番簡単な分割のように思われる。しかしながら、電気的には良いものの、基本回路は１回路ずつＯＮ，ＯＦＦできるよう回路設計されている。仮に４等分された場合、一番需要のあるマンションの床暖房では、１ルームにキッチン、ダイニング、リビングとあって、４等分では前記１ルームに対応した設計がしにくいという欠点が見受けられる。
この実施例においては、通電面積が２の回路（１），（４）は比較的敷設面積が大きい、ダイニングとリビングに、通電面積が１の回路（２），（３）は比較的敷設面積が少ない、キッチンと脱衣場等と使い分けることができるのである。 More specifically, when the energization area is expanded, for example, when it is divided into four equal parts, it is possible to shift from 50% alternating energization to 75% energization and 100% energization, which seems to be the simplest division. However, although it is electrically good, the basic circuit is designed to be turned on and off one by one. If it is divided into four equal parts, the floor heating of condominiums that are most in demand has the disadvantage that there is a kitchen, a dining room, and a living room in one room, and that it is difficult to design for the one room in four equal parts. .
In this embodiment, the circuits (1) and (4) having a current-carrying area of 2 have a relatively large installation area, and the circuits (2) and (3) having a current-carrying area of 1 are relatively installed in the dining room and living room. It can be used separately from the kitchen and dressing room.

したがって、５０％交互通電からいきなり１００％通電では抵抗値が上がりきらず移行できない場合もあり、また抵抗値は温度の変化とは同等すなわち直線で上がるのではなく温度の変化の１０倍位の変化をするため、２：１：１：２に４分割し、５０％交互通電から、６７％通電を経て１００％通電にすることが理想的な移行なのである。
このように発熱体の面積比を２：１：１：２となるよう分割し、面積比２：１：１：２のそれぞれに対応するよう回路（１）〜回路（４）からなる電気回路を配置したことにより無理なく通電面積を広げることができるようになった。 Therefore, there is a case where the resistance value does not increase and the transition cannot be made at 100% energization suddenly from 50% alternating energization, and the resistance value is equivalent to the temperature change, that is, does not increase in a straight line but changes about 10 times the temperature change. Therefore, the ideal transition is to divide into 2: 1: 1: 2 and change from 50% alternating energization to 67% energization to 100% energization.
As described above, the heating element is divided into the area ratio of 2: 1: 1: 2, and the electric circuit including the circuits (1) to (4) corresponding to each of the area ratios of 2: 1: 1: 2. It has become possible to expand the energization area without difficulty by arranging.

また以上のように、ＰＴＣ面状発熱体用への電気回路を、２：１：１：２の面積比で４回路に分割することで、異常事態の発生時、例えば発熱体の抵抗値公差の過電流による重大事故を防止することができる。
（ｂ）すなわち、発熱体の抵抗値公差が大きく、過電流が流れてブレーカ容量を超えた場合：図１の右下段のように、前記面積比２：１：１：２に対応する基本回路１１を２、１＋１または２の組合せとして制御することにより、３３％しか通電しないようにする。
このように通常の１／２の立ち上がりに際して、抵抗値公差等で過電流が流れた際に、これをＣＴ（電流感知トランス）等で検知し、通電面積を瞬時に落とす機構である。これは、２＋１と１＋２の５０％交互通電状態から、２と（１＋１）と２の１／３通電（３３％通電）にすることを意味する。 Further, as described above, the electric circuit for the PTC planar heating element is divided into four circuits with an area ratio of 2: 1: 1: 2, so that, for example, when the abnormal situation occurs, for example, the resistance tolerance of the heating element Can prevent serious accidents caused by overcurrent.
(B) That is, when the resistance tolerance of the heating element is large and an overcurrent flows and exceeds the breaker capacity: a basic circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 as shown in the lower right part of FIG. By controlling 11 as a combination of 2, 1 + 1 or 2, only 33% is energized.
In this way, when an overcurrent flows due to a resistance tolerance or the like at the normal rise of 1/2, this is detected by a CT (current sensing transformer) or the like, and the energized area is instantaneously reduced. This means that 50% alternating energization states of 2 + 1 and 1 + 2 are changed to 1/3 energization of 2 (1 + 1) and 2 (33% energization).

またＰＴＣ面状発熱体の場合、温度が上昇すると抵抗値が増大して電流が低下する特性がある。したがって、ＰＴＣ面状発熱体を使用する場合は、一定時間後に面積を減ずる前の通電比率に復帰するよう制御できるよう構成することが望ましい。もちろんこの制御は、基本回路１１に制御回路を組み込む等の方法で行うことができる。
このように速やかに通電面積を復帰させることにより、開閉素子、ブレーカに過負荷ストレスが持続的にかかることがなく、機器の寿命も本願発明のような制御のための電気回路を持たないものより延びることが期待できる。 In addition, the PTC planar heating element has a characteristic that when the temperature rises, the resistance value increases and the current decreases. Therefore, when using a PTC planar heating element, it is desirable to be able to control to return to the energization ratio before reducing the area after a certain time. Of course, this control can be performed by a method such as incorporating a control circuit in the basic circuit 11.
By quickly returning the energized area in this way, the overload stress is not continuously applied to the switching element and the breaker, and the life of the device is less than that having no electrical circuit for control as in the present invention. It can be expected to extend.

（ｃ）５０％交互通電から１００％通電に通電面積を広くしようとする場合：図１の右中段のように、５０％交互通電後にＣＰＵが１００％通電を指令しても、過電流が検知される場合がある。そしてこのような場合には、前記面積比２：１：１：２に対応する基本回路１１を２＋（１＋１）と（１＋１）＋２、または２＋２の組合せとして、６７％通電を経由させる制御を行うようになっている。 (C) When enlarging the energization area from 50% alternating energization to 100% energization: Overcurrent is detected even if the CPU commands 100% energization after 50% alternate energization as shown in the middle right part of FIG. May be. In such a case, the basic circuit 11 corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 is controlled to pass through 67% energization as a combination of 2+ (1 + 1) and (1 + 1) +2 or 2 + 2. It is like that.

また、通常運転の場合：図１左下段のように、突入電流の低減化を図るため、前記面積比２：１：１：２の各発熱体に対応させて複数配置した基本回路１１を、通常運転の場合であっても２、１＋１または２の組合せとして、３３％通電にすることもできるのである。 In the case of normal operation: As shown in the lower left part of FIG. 1, in order to reduce the inrush current, a plurality of basic circuits 11 arranged in correspondence with the respective heating elements having the area ratio of 2: 1: 1: 2 are provided. Even in the case of normal operation, 33% energization can be performed as a combination of 2, 1 + 1 or 2.

この発明の前記実施例によれば、同じ電気量では２倍の敷設面積とすることができ、同じ敷設面積では、半分以下の電気量で床暖房が設計できる。
また、発熱体の抵抗値公差による過電流も安全に防ぐことが可能で、省エネ、省コスト及び、突入電流の低減化により安全性に優れた床暖房システムの供給が可能である。 According to the embodiment of the present invention, the laying area can be doubled with the same amount of electricity, and floor heating can be designed with less than half the amount of electricity with the same laying area.
In addition, it is possible to safely prevent overcurrent due to resistance tolerance of the heating element, and it is possible to supply a floor heating system with excellent safety by saving energy, cost and reducing inrush current.

すなわち、単に通電面積を抑制することで突入電流の低減化が可能である。通常は２＋１と１＋２の５０％交互通電であり、これで従来比１／２の突入電流となるが、建物の構造等により意図的に２と（１＋１）と２の１／３にすることもでき、より突入電流の低減化が図れるようになった。
［実施形態の効果］ That is, the inrush current can be reduced simply by suppressing the energization area. Normally, 50% alternating energization of 2 + 1 and 1 + 2 is used, which results in an inrush current of 1/2 compared to the conventional one. However, depending on the structure of the building, it may be intentionally set to 2/3 (1 + 1) / 2. And inrush current can be further reduced.
[Effect of the embodiment]

したがって、前記ＰＴＣ面状発熱体用の電気回路を組み込んだ床暖房コントローラは、確実な過電流遮断、及び省エネが図られ、基本電気契約の料金の低減や、住宅の幹線（引込み線）容量の低減による省コスト化が実現できる。
もちろん、対応する発熱材料の違いにより、その発熱材料の特性を考慮しさらに面積を細分化することもできる。
ただし、これに対するコントローラ制御・コントローラへの分岐回路の施工の煩雑等を考慮した場合２：１：１：２の分配が最適であるというのがこの発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路の考え方である。 Therefore, the floor heating controller incorporating the electric circuit for the PTC sheet heating element can surely cut off overcurrent and save energy, reduce the basic electricity contract fee, and reduce the capacity of the main line (retraction line) of the house. Reduced costs can be realized.
Of course, the area can be further subdivided in consideration of the characteristics of the heat generating material depending on the difference of the corresponding heat generating material.
However, in consideration of the complexity of the controller control and branch circuit construction to the controller, the distribution of 2: 1: 1: 2 is optimal in the electric circuit for the PTC planar heating element of the present invention. It is a way of thinking.

従来の床暖房コントローラの発熱体用の電気回路の多くは、基本回路が１回路であり、さらに発熱体の抵抗値公差等を考慮して安全率を求めて適用しているので、敷設面積が著しく少なかった。
また、敷設面積を大きくするためには電気容量を確保する必要があり、これらは住宅幹線の引き込み線の容量等住宅設計・費用にも係る問題が発生していた。
すなわち、ユーザは床暖房のためだけに電力会社との契約電気容量も大きくする必要があった。このため、ユーザに対して「電気式床暖房＝ランニングコストが高い」というイメージを払拭することができず、市場として停滞している感じが否めなかった。 Many of the electric circuits for heating elements of the conventional floor heating controller have a basic circuit, and furthermore, a safety factor is calculated in consideration of resistance tolerance of the heating elements, etc. Remarkably less.
In addition, in order to increase the laying area, it is necessary to secure an electric capacity, which causes problems related to housing design and costs, such as the capacity of the main trunk line.
That is, the user needs to increase the contract electric capacity with the electric power company only for floor heating. For this reason, the image that “electric floor heating = high running cost” cannot be wiped out for the user, and the stagnation of the market cannot be denied.

そこでこの発明は、発熱体の基本回路１を２：１：１：２の４回路に分け、さらに突入時を２＋１と１＋２の５０％交互通電することで、設計電流を１／２に低減した。
またこの考えを発熱体の抵抗値公差にも応用し、過電流検知時には、さらに２と（１＋１）と２の１／３通電することで、通電面積を減じ、過電流を低減し、安全性を確保できるシステムを構築した。なおこの機能は抵抗値公差だけでなく、昇温を早めるために意図的にコントローラＣＰＵから過負荷の指令が発せられた場合にも適用が可能である。
なお、ＰＴＣ面状発熱体を利用する場合は、発熱体の電気が流れ、暖まると抵抗値が増加し、電流が低減するという特性を活用し、一定時間後に面積を減ずる以前の状態に自動復帰する機能も設けてある。 Therefore, in the present invention, the basic circuit 1 of the heating element is divided into 4 circuits of 2: 1: 1: 2, and the design current is reduced to ½ by alternately energizing 50% of 2 + 1 and 1 + 2 at the time of inrush. .
This idea is also applied to the resistance tolerance of the heating element. When overcurrent is detected, the energization area is reduced by further energizing 1/3 of 2, (1 + 1) and 2, reducing overcurrent and safety. We built a system that can secure Note that this function is applicable not only to resistance tolerance, but also when an overload command is intentionally issued from the controller CPU in order to accelerate the temperature rise.
When using a PTC planar heating element, it takes advantage of the characteristic that the resistance of the heating element increases and the resistance value increases and the current decreases as the heater heats up. The function to do is also provided.

以上の実施例によれば、突入電流の低減化のみならず、発熱体の抵抗値公差による過電流対策等の安全にも貢献でき、重大事故発生を未然に防げる効果が期待でき、さらに、より一層の省エネ、省コスト化が可能である。 According to the above embodiment, not only can the inrush current be reduced, but it can also contribute to safety such as countermeasures against overcurrent due to resistance tolerance of the heating element, and can be expected to prevent the occurrence of serious accidents. Further energy savings and cost savings are possible.

この発明によれば、特に、突入電流の低減化（通常運転時は、設計電流が他社の１／２）が可能であることから、地球温暖化の原因となるＣＯ₂も半分となり、地球環境に優しい製品の提供が可能となる。
また、今までは、机上の設計・経験等により規定されていた安全率を、ＣＴ（電流感知トランス）等により検知し、速やかに通電面積を減ずる対策が施せることにより、より確実に安全性が確保できるので非常に有効な発明である。 In particular, according to the present invention, inrush current can be reduced (design current is ½ of that of other companies during normal operation), so CO ₂ that causes global warming is also halved. -Friendly products can be provided.
In addition, the safety factor that has been defined by the design and experience on the desk so far can be detected by CT (current sensing transformer), etc., and measures can be taken to reduce the energized area quickly, so that safety can be ensured more reliably. Since it can be secured, it is a very effective invention.

なお、通電面積の減じ方は、例えば、５０％交互通電（２＋１と１＋２）から１００％通電に移行命令がＣＰＵから発せられた場合においても、過電流の場合は、２＋（１＋１）と（１＋１）＋２、または２＋２の６７％通電に減ずることにも応用できる。 Note that the energization area can be reduced by, for example, even when a transition command is issued from the CPU to 50% alternate energization (2 + 1 and 1 + 2) to 100% energization, but in the case of overcurrent, 2+ (1 + 1) and (1 + 1) ) +2 or 2 + 2 67% energization can be applied.

また、この発明における通電面積の分割に際しては、使用発熱材料に応じて最良の面積分割を行うことにより、同等の効果を得ることができる。
また、１ルームがより広い面積である場合、１台のコントローラで４回路を個々にＯＮ，ＯＦＦすることにより、例えば１ルームにおいてキッチン使用時間に他の回路を切る等の操作によって、大幅な節電が期待できる。 Further, in dividing the energized area in the present invention, the same effect can be obtained by performing the best area division according to the heat generating material used.
In addition, when one room has a larger area, a large amount of power can be saved by turning on and off the four circuits individually with one controller, for example, by turning off other circuits during kitchen use in one room. Can be expected.

この発明のＰＴＣ面状発熱体用の電気回路の１実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the electric circuit for PTC planar heating elements of this invention.

１１基本回路 11 Basic circuit

Claims

An electric circuit in which the area ratio of the PTC planar heating elements is divided to 2: 1: 1: 2 and a plurality of electric circuits are arranged corresponding to the heating elements having the area ratio of 2: 1: 1: 2 is as follows. An electrical circuit for a PTC planar heating element, characterized by being controlled to
a) In normal operation: 50% alternating energization with the electrical circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 as a combination of 2 + 1 or 1 + 2.
b) When the resistance tolerance of the heating element is large and the breaker capacity is exceeded: 33% energization with the electric circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 as a combination of 2, 1 + 1 or 2.
c) When enlarging the energization area from 50% alternating energization to 100% energization: combination of 2+ (1 + 1) and (1 + 1) +2 or 2 + 2 in the electric circuit corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 As shown, 67% energized.

In order to reduce the inrush current, a plurality of electric circuits arranged in correspondence with the respective heating elements having the area ratio of 2: 1: 1: 2 are controlled as follows. The electric circuit for the PTC planar heating element according to 1.
a) In normal operation: 50% energization is performed with 2 + 1, 1 + 2 electric circuits corresponding to the area ratio 2: 1: 1: 2 or as 2, 1 + 1 or 2 depending on the structure of the building. 33% energization.