JPH0960899A

JPH0960899A - 床暖房装置

Info

Publication number: JPH0960899A
Application number: JP22152095A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kuroyama; 勝彦黒山; Michiharu Kamikawa; 道治上川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】長期的な使用においても信頼性の高い床暖房
装置を提供。【解決手段】時間を計測してＨＩまたはＬＯの出力信
号を出力するタイマ部2を有する温度調節手段1 と、通
電することにより発熱する発熱線11と、発熱線への通電
をオンオフするものであってサイリスタまたはトライア
ックで形成したスイッチング素子12と、温度に応じてイ
ンピーダンスが変化する温度センサ13と、タイマ部の出
力信号及び温度センサのインピーダンスに基づきスイッ
チング素子を制御する制御部14と、制御部を駆動する駆
動電源20と、を具備することを特徴とする床暖房装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅等の床下に配
設され床面を暖める床暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の床暖房装置として、例えば図10
に示すものがある。このものは、時間を計測して出力信
号を出力するタイマ部2 を有する温度調節手段1 と、温
度調節手段1 の出力信号に基づき電路を開閉する電路開
閉部40と、商用電源3 と接続して通電することにより発
熱する発熱線11と、発熱線11と直列に配設されて温度が
異常に上昇したときに電路を遮断するサーモスタット41
と、を有している。そして、発熱線11とサーモスタット
41とを略平板状の床暖房パネル本体21に収納して床暖房
パネル10とし、複数の床暖房パネル10,10 …を並設する
とともに、床暖房パネル本体21,21 …に収納される各発
熱線11,11 …が並列接続となるよう電力送り線23,23 で
接続している。

【０００３】この床暖房装置は、温度調節手段1 のタイ
マ部2 で電路開閉部40の動作、すなわち、電路の開閉状
態を制御することにより、床暖房パネル10,10 …の温度
を制御することができる。また、電力送り線23,23 で各
床暖房パネル10,10 …が接続されるため、床暖房パネル
10の施工枚数を任意に調節できるとともに、１個の温度
調節手段1 及び電路開閉部40で、複数の床暖房パネル1
0,10 …を同時に制御することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の床暖房装置は、
床暖房パネルの温度が異常に上昇したときの検出及び電
路の遮断がサーモスタットにより行われているため、安
全性が高いものである。しかしながら、近年、床暖房装
置の利用の増大とともに、長期間にわたり連続使用され
る場合があり、そのようなときには機械的な接点を利用
したサーモスタットでは、信頼性の点で不十分な場合が
ある。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、信頼性のさらな
る向上を図った床暖房装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載の床暖房装置は、時間を計測して出
力信号を出力するタイマ部を有する温度調節手段と、通
電することにより発熱する発熱線と、該発熱線への通電
をオンオフするスイッチング素子と、温度に応じてイン
ピーダンスが変化する温度センサと、タイマ部の出力信
号及び温度センサのインピーダンスに基づきスイッチン
グ素子を制御する制御部と、該制御部を駆動する駆動電
源と、を具備する構成としている。

【０００７】また、請求項２記載の床暖房装置は、請求
項１記載のスイッチング素子を、サイリスタまたはトラ
イアックで形成した構成としている。

【０００８】また、請求項３記載の床暖房装置は、請求
項１または２記載のタイマ部が、ＨＩまたはＬＯの出力
信号を出力する構成としている。

【０００９】また、請求項４記載の床暖房装置は、請求
項１乃至３記載の駆動電源が、温度調節手段のタイマ部
の出力信号に基づき制御部に電源を供給するよう形成し
た構成としている。

【００１０】また、請求項５記載の床暖房装置は、請求
項１乃至３記載のタイマ部と制御部との間に、両者を電
気的に絶縁する絶縁部を設けた構成としている。

【００１１】また、請求項６記載の床暖房装置は、請求
項１乃至５記載の温度センサを、略ワイヤ状で導電性を
有する第１及び第２電極と、その両電極間に介装されて
温度に応じてインピーダンスが変化する感熱部材と、を
具備して略ワイヤ状に形成した構成としている。

【００１２】また、請求項７記載の床暖房装置は、請求
項６記載の第１及び第２電極のどちらか一方を、発熱線
として形成した構成としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１乃至図３に基づいて説明する。なお、従来の技術で
説明したものと基本的な機能が同様な部材には、同一の
符号を付している。図１は本発明の床暖房装置の回路図
であり、この床暖房装置は、温度調節手段1 と、床暖房
パネル10,10 …とを主要構成部材としている。

【００１４】温度調節手段1 は、後述する発熱線への通
電量を制御するもので、タイマ部2を有する。このタイ
マ部2 は、時間を計測して出力信号を後述する制御部へ
送信するもので、出力信号は、図３に示すように＋１５
ＶのＨＩ信号及び０ＶのＬＯ信号が交互に繰り返される
パルス信号より形成される。具体的には、ＨＩ信号は、
発熱線への通電を指示する信号、ＬＯ信号は発熱線への
通電停止を指示する信号で、所望の通電量を入力するこ
とで、タイマ部2 は、ＨＩ信号の時間とＬＯ信号の時間
の比率を調節する。さらに具体的には、所望の通電量が
多い、すなわち、後述する床暖房パネル10,10 …の温度
を上げたいときは、（ＨＩ信号の時間）／（ＬＯ信号の
時間）を大きく、床暖房パネル10,10 …の温度を下げた
いときは、（ＨＩ信号の時間）／（ＬＯ信号の時間）を
小さくする。また、この温度調節手段1 は、商用電源3
のＣＯＭ端子及び非ＣＯＭ端子に接続され、電源が供給
されるとともに、床暖房パネル10,10 …の外部端子を介
して制御部と接続される。

【００１５】床暖房パネル10,10 …は、住宅等の床下に
配設され床面を暖めるもので、略平板状に形成される。
この床暖房パネル10は、各々発熱線11と、スイッチング
素子12と、温度センサ13,13 …と、制御部14と、駆動電
源20と、床暖房パネル本体21と、を主要構成部材として
いる。

【００１６】発熱線11は、通電することにより発熱する
もので、後述する床暖房パネル本体にジグザグ状に配設
される。この発熱線11は、その一端11a が商用電源3 の
ＣＯＭ端子に、他端11b がスイッチング素子12を介して
商用電源3 の非ＣＯＭ端子に接続される。

【００１７】スイッチング素子12は、発熱線11への通電
をオンオフするもので、サイリスタまたはトライアック
を有するよう形成される。このスイッチング素子12は、
発熱線11の他端11b に接続され、後述する制御部14によ
り制御される。

【００１８】温度センサ13,13 …は、温度に応じてイン
ピーダンスが変化するもので、例えば６個のサーミスタ
より形成される。具体的には、サーミスタよりなる温度
センサ13,13 …は、温度の上昇とともにインピーダンス
が低下する負の温度特性を示すもので、この６個の温度
センサ13,13 …は、直列接続されるとともに、略等間隔
となるよう床暖房パネル本体に配設され、その両端は制
御部14と接続される。

【００１９】制御部14は、温度調節手段1 のタイマ部2
の出力信号及び温度センサ13,13 …のインピーダンスに
基づきスイッチング素子12を制御するもので、図２に示
すように、温度−電圧変換ブロック15、基準電圧発生ブ
ロック16、電圧比較ブロック17、ＡＮＤ処理ブロック18
及びスイッチング素子駆動ブロック19を有している。な
お、これらの各ブロック15,16,17,18,19は、後述する駆
動電源20より電源を供給されて駆動する。

【００２０】温度−電圧変換ブロック15は、温度センサ
13,13 …のインピーダンスを電圧に変換して検出電圧と
して電圧比較ブロック17に送信するもので、直列接続さ
れた温度センサ13,13 …の両端と接続される。この温度
−電圧変換ブロック15は、インピーダンスが上昇する、
すなわち温度が低下すると、検出電圧が上昇する。

【００２１】基準電圧発生ブロック16は、基準電圧を発
生するもので、駆動電源20の直流電圧をインピーダンス
分割することにより基準電圧を発生し、電圧比較ブロッ
ク17に送信する。電圧比較ブロック17は、温度−電圧変
換ブロック15の検出電圧と基準電圧発生ブロック16の基
準電圧の大小を比較し、判定信号をＡＮＤ処理ブロック
18に送信する。その判定信号は、検出電圧が基準電圧よ
り高ければＨＩ信号、検出電圧が基準電圧より低ければ
ＬＯ信号である。

【００２２】ＡＮＤ処理ブロック18は、温度調節手段1
のタイマ部2 及び電圧比較ブロック17に接続されて、タ
イマ部2 の出力信号及び電圧比較ブロック17の判定信号
がともにＨＩ信号のとき、スイッチング素子駆動ブロッ
ク19に指示信号を送信する。スイッチング素子駆動ブロ
ック19は、スイッチング素子12を駆動するもので、ＡＮ
Ｄ処理ブロック18の指示信号を受信したときには、発熱
線11への通電をオンするよう、指示信号を受信しないと
きには、発熱線11への通電をオフするようスイッチング
素子12を駆動する。

【００２３】駆動電源20は、制御部14等を駆動するもの
で、商用電源3 に接続されて直流電圧を発生し、各ブロ
ック15,16,17,18,19に電源を供給する。床暖房パネル本
体21は、略平板箱状のものであって、発熱線11、スイッ
チング素子12、温度センサ13、制御部14及び駆動電源20
を収納する。この床暖房パネル本体21は、温度調節装置
1 のタイマ部2 の出力信号を入力して制御部14に送信す
るための外部端子22を有する。

【００２４】また、23、23 は電力送り線で、複数枚の床
暖房パネル10,10 …に商用電源3 よりの電源を供給す
る。24は信号送り線で、複数枚の床暖房パネル10,10 …
の制御部14,14 …に温度調節手段1 のタイマ部2 の出力
信号を送信する。

【００２５】この床暖房装置は、複数枚葉状のシート材
の床暖房パネル10,10 …を床に床下に配設し、電力送り
線23,23 でもって各床暖房パネル10,10 …を商用電源3
と接続するとともに、信号送り線24でもって各床暖房パ
ネル10,10 …と温度調節手段1 と接続する。温度調節手
段1 は、温度調節が可能となるよう床面や壁等に配設す
る。

【００２６】次に、この床暖房装置の動作について説明
する。温度調節手段1 は、所望の通電量を入力すること
で、タイマ部2 がＨＩ信号の時間とＬＯ信号の時間の比
率が調節された出力信号を出力する。各床暖房パネル1
0,10 …では、温度センサ13が床面の温度をインピーダ
ンスの値として検出し、温度−電圧変換ブロック15で検
出電圧に変換したのち、電圧比較ブロック17で基準電圧
と比較する。電圧比較ブロック17は、検出電圧が基準電
圧より高ければＨＩ信号からなる判定信号をＡＮＤ処理
ブロック18に送信し、ＡＮＤ処理ブロック18は、判定信
号がＨＩ信号で、タイマ部2 の出力信号がＨＩ信号のと
きのみスイッチング素子駆動ブロック19に指示信号を送
信し、発熱線11への通電をオンするようスイッチング素
子12を駆動する。また、検出電圧が基準電圧より低く判
定信号がＬＯ信号場合や出力信号がＬＯ信号の場合は、
発熱線11への通電をオフするようスイッチング素子12は
駆動される。

【００２７】このものは、制御部14がタイマ部2 の出力
信号及び温度センサ13のインピーダンスに基づきスイッ
チング素子12を制御して発熱線11への通電をオンオフす
るため、発熱線11の発熱による温度の制御が容易にな
り、快適性が向上する。また、スイッチング素子12がサ
イリスタやトライアックで形成されて機械的な接点を有
しないため、長期間の使用においても故障しにくく、信
頼性が向上するとともに、動作音がしないため、夜間の
使用においてもうるさくない。さらに、タイマ部2 の出
力信号がＨＩまたはＬＯの信号であるため、ノイズに強
く正確な温度制御が可能となる。

【００２８】また、従来の実施形態で示した１個の電路
開閉部で、複数の床暖房パネル10,10 …を同時に制御す
るものとは異なり、各床暖房パネル10毎のスイッチング
素子12を設けて発熱線1 への通電を制御しているため、
スイッチング素子12の容量としてはそれほど大きいもの
を必要とせず、コンパクト化できる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態を図４にも
とづいて説明する。このものは、制御部14の構成の簡易
化を図ったものであり、制御部14は、第１の実施形態の
制御部14におけるＡＮＤ処理ブロックを有していない。

【００３０】駆動電源20は、複数の床暖房パネル10,10
…で１個設けられており、床暖房パネル本体21には収納
されていない。この駆動電源20は、各床暖房パネル10,1
0 …の温度−電圧変換ブロック15、基準電圧発生ブロッ
ク16、電圧比較ブロック17及びスイッチング素子駆動ブ
ロック19に電源を供給する。したがって、各ブロック1
5,16,17,19 は、駆動電源20より電源が供給されている
ときのみ動作する。

【００３１】30は電源制御部で、駆動電源20と各ブロッ
ク15,16,17,19 を接続する電路の開閉をするもので、温
度調節手段1 のタイマ部2 の出力信号に基づいて動作す
る。具体的には、出力信号がＨＩ信号の場合は通電がオ
ンとなるよう、出力信号がＬＯ信号の場合は通電がオフ
となるよう動作する。

【００３２】スイッチング素子駆動ブロック19は、電圧
比較ブロック17の判定信号に基づいてスイッチング素子
12を駆動する。具体的には、判定信号がＨＩ信号の場合
は、発熱線11への通電をオンするよう、判定信号がＬＯ
信号の場合は、発熱線11への通電をオフするようスイッ
チング素子12を駆動する。また、信号送り線24は、駆動
電源20よりの電源を各床暖房パネル10,10 …に供給す
る。

【００３３】この床暖房装置は、駆動電源20よりの電源
が床暖房パネル10に供給されているときのみ温度センサ
13のインピーダンスに基づきスイッチング素子12が制御
される。このものは、制御部14を駆動する電源はタイマ
部2 の出力信号に基づき制御部14に供給されるため、制
御部14はその電源に従い動作するので、制御部14の構成
を簡単にすることができ、コンパクト化が図れる。

【００３４】次に、本発明の第３の実施形態を図５にも
とづいて説明する。このものは、第１の実施形態におい
て各構成部品の接続を容易にしたものである。

【００３５】31は絶縁部で、温度調節手段1 のタイマ部
2 と制御部14を電気的に絶縁するもので、フォトカプラ
等により形成される。

【００３６】このものは、タイマ部2 と制御部14が電気
的に絶縁されているため、両者のＣＯＭ端子及び非ＣＯ
Ｍ端子を一致させる必要がないため、配線作業が楽とな
り誤配線が抑制される。

【００３７】次に、本発明の第４の実施形態を図６及び
図７にもとづいて説明する。このものは、温度センサ13
の構造に関するものである。

【００３８】温度センサ13は、図６に示すように、芯材
13a 、第１電極13b 、感熱部材13c、第２電極13d 及び
絶縁部材13e を有する略ワイヤ状に形成される。芯材13
a は、ポリエステル等の絶縁性を有するもので、ワイヤ
状に形成される。第１電極13b は、略ワイヤ状で導電性
を有するもので、芯材13a の外周にスパイラル状に巻装
される。感熱部材13c は、温度に応じてインピーダンス
が変化するもので、熱可塑性の樹脂から形成されて第１
電極13b の外周を被覆する。

【００３９】第２電極13d は、略ワイヤ状で導電性を有
するもので、感熱部材13c の外周にスパイラル状に巻装
される。絶縁部材13e は、ポリ塩化ビニル樹脂等を材料
とする絶縁材料で形成されて第２電極13d の外周を被覆
する。また、この温度センサ13は、図７に示すように床
暖房パネル本体21にジグザグ状に配設され、第１及び第
２電極13b,13d の両端は、制御部14に接続される。

【００４０】このものは、温度センサが略ワイヤ状に形
成されているため、１個の温度センサで広範囲に配設で
きるので、温度の検知精度が向上する。

【００４１】次に、本発明の第５の実施形態を図８及び
図９にもとづいて説明する。このものは、発熱線11と温
度センサ13を一体に形成したものである。

【００４２】図８において、11は発熱線であり、通電す
ることにより発熱する。この図において他の構成部材
は、第４の実施形態と同じである。また、図９において
示していないが、第２電極13d の両端は、制御部14に接
続される。

【００４３】このものは、温度センサと発熱線が一体と
なっているため、部品点数が減少して生産性が向上する
とともに、発熱する位置で温度を検知できるため、より
一層温度の検知精度が向上し、信頼性が向上を図ること
ができる。

【００４４】なお、スイッチング素子としてサイリスタ
またはトライアックを用いたが、このものに限定される
ものではなく、リレー等を用いることももちろん可能で
ある。また、制御部の温度−電圧変換ブロックは、温度
が低下すると検出電圧が上昇するように設定したが、温
度が上昇したときに検出電圧が上昇するよう設定するこ
ともできる。さらに、第５の実施形態において内側に位
置する電極を発熱線としたが、外側に位置する電極を発
熱線とすることもできる。また、温度センサの利用方に
ついて特に限定はしなかったが、安全性の観点から温度
が異常に上昇したかどうかを検知するよう設定すること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の床暖房装置は、制御部が
タイマ部の出力信号及び温度センサのインピーダンスに
基づきスイッチング素子を制御して発熱線への通電をオ
ンオフするため、発熱線の発熱による温度の制御が容易
になり、快適性が向上する。

【００４６】また、請求項２記載の床暖房装置は、請求
項１の効果に加えて、スイッチング素子が機械的な接点
を有しないため、長期間の使用においても故障しにく
く、信頼性が向上する。

【００４７】また、請求項３記載の床暖房装置は、請求
項１または２の効果に加えて、タイマ部の出力信号がＨ
ＩまたはＬＯの信号であるため、ノイズに強く正確な温
度制御が可能となる。

【００４８】また、請求項４記載の床暖房装置は、請求
項１乃至３の効果に加えて、制御部を駆動する電源はタ
イマ部の出力信号に基づき制御部に供給されるため、制
御部はその供給電源に従い動作するので、制御部の構成
を簡単にすることができ、コンパクト化が図れる。

【００４９】また、請求項５記載の床暖房装置は、請求
項１乃至３の効果に加えて、タイマ部と制御部が絶縁部
で電気的に絶縁されているため、ＣＯＭ端子を設ける必
要がないので、配線作業が楽となり誤配線が抑制され
る。

【００５０】また、請求項６記載の床暖房装置は、請求
項１乃至５の効果に加えて、温度センサが略ワイヤ状に
形成されているため、１個の温度センサで広範囲に配設
できるので、温度の検知精度が向上する。

【００５１】さらに、請求項７記載の床暖房装置は、請
求項６の効果に加えて、温度センサと発熱線が一体とな
っているため、部品点数が減少して生産性が向上すると
ともに、発熱する位置で温度を検知できるため、より一
層温度の検知精度が向上し、信頼性が向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す床暖房装置の回
路図である。

【図２】その床暖房装置のブロック図である。

【図３】その床暖房装置の制御部及びスイッチング素子
のタイムチャートである。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す床暖房装置のブ
ロック図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す床暖房装置のブ
ロック図である。

【図６】本発明の第４の実施形態を示す床暖房装置の温
度センサの斜視図である。

【図７】その床暖房装置の回路図である。

【図８】本発明の第５の実施形態を示す床暖房装置の温
度センサ及び発熱線の斜視図である。

【図９】その床暖房装置の回路図である。

【図10】本発明の従来の実施形態を示す床暖房装置の回
路図である。

【符号の説明】

1 温度調節手段 2 タイマ部 3 商用電源 10 床暖房パネル 11 発熱線 12 スイッチング素子 13 温度センサ 14 制御部 15 温度−電圧変換ブロック 16 基準電圧発生ブロック 17 電圧比較ブロック 18 ＡＮＤ処理ブロック 19 スイッチング素子駆動ブロック 20 駆動電源 21 床暖房パネル 22 外部端子 23 電力送り線 24 信号送り線 30 電源制御部 31 絶縁部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間を計測して出力信号を出力するタ
イマ部を有する温度調節手段と、通電することにより発
熱する発熱線と、該発熱線への通電をオンオフするスイ
ッチング素子と、温度に応じてインピーダンスが変化す
る温度センサと、タイマ部の出力信号及び温度センサの
インピーダンスに基づきスイッチング素子を制御する制
御部と、該制御部を駆動する駆動電源と、を具備するこ
とを特徴とする床暖房装置。
【請求項２】前記スイッチング素子を、サイリスタ
またはトライアックで形成したことを特徴とする請求項
１記載の床暖房装置。
【請求項３】前記タイマ部は、ＨＩまたはＬＯの出
力信号を出力することを特徴とする請求項１または２記
載の床暖房装置。
【請求項４】前記駆動電源は、温度調節手段のタイ
マ部の出力信号に基づき制御部に電源を供給するよう形
成したことを特徴とする請求項１乃至３記載の床暖房装
置。
【請求項５】前記タイマ部と制御部との間に、両者
を電気的に絶縁する絶縁部を設けたこと特徴とする請求
項１乃至３記載の床暖房装置。
【請求項６】前記温度センサを、略ワイヤ状で導電
性を有する第１及び第２電極と、その両電極間に介装さ
れて温度に応じてインピーダンスが変化する感熱部材
と、を具備して略ワイヤ状に形成したことを特徴とする
請求項１乃至５記載の床暖房装置。
【請求項７】前記第１及び第２電極のどちらか一方
を、発熱線として形成したことを特徴とする請求項６記
載の床暖房装置。