JPS58187729A - 温度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は温水床暖房システム等に使用される温度制御
回路に関するものである。

一般的な温水床暖房システムは、第１図に示すように、
ガス湯沸器等の熱源機１から一定温度（例えば、８０℃
）の温水を配管２を通し床暖房温水パネル３内を循環さ
せて熱源機ＩＫもどすように構成し、配管２中に介挿し
大熱動弁４で温水流路を開閉することによ）床暖房温水
バネＡ／３の温度を制御するよう和なっている。熱動弁
４Ｆｉ、隣接したと−タ（例えば、ｌジスタ）５に通電
することによシ加熱されて温水を床暖房温水バネｌ＆／
３へ流し、ヒー１５への通電を停止することＫよや温水
の供給を停止するようになっている。ヒータ５への通電
は、床温センサ６および室温センサ７の出力信号に基づ
いて温度制御回路８が行うようになっておシ、それによ
〕床温および室温等を制御する。

温度制御回路８Ｆｉ、従来は、ｓｇ２図に示すようＫ、
抵抗・サーミスタ回路９で床温検知信号および室温検知
信号を得、この床温検知信号および室温検知信号を一定
のヒステリシス特性を有する電圧比較回路１０に加え、
この電圧比較回路１０のオンオフ信号でリレー１１を介
して熱動弁４のヒータ５への通電を制御するようになっ
ており、室温を基準として床温か高い方のしきい値を越
えると、オフ信号を発生してと−タ５への通電を停止し
、熱動弁４を閉じて床暖房温水バネ〜３の温度を下げ、
一方、床温か低い方のし！ｂ値を下まわると、オン信号
を発生してと−タ５への通電を開始し、熱動弁４を開い
て床暖房温水バネｌＬ／３の温度を上げる。この場合、
両しきい値＃ｉ室温が上昇すると低下し、制御温度は平
拘的に低下する。

第３図は温度制御回Ｗ＆８の具体的な構成を示す回路図
であり、Ｅｔ！　Ａ　Ｃ１００ＶＯ交流電源、ＤＳは交
流電源Ｅを直流化する電ｇ回路である。抵抗・サーミス
タ回に９は、負特性サーミス！よりなる床温センサ６お
よび室温センサ７と抵抗Ｒ工、Ｒ２をブリッジ構成し、
このブリッジの２個の中点出力、すなわち、床温センサ
６の抵抗値に対応する床温検知電圧および室温センサ７
の抵抗値に対応する室温検知電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４をそ
れぞれ介して電圧比較回路１０に入力するようになって
いる。

電圧比較回路１Ｇは非反転入力端と出力端との間に帰還
抵抗Ｒ５を接続したコンバレーＩ　ＣＰ工の非反転入力
端および反転入力端に床温検知電圧および家温検知電圧
ｒ加え、コンパレータＣＰエノ出カを抵抗Ｒ６を介して
リレー１１に入力するようになってお）、床温か低い方
のしきい値よ郁話ぐなって床温検知電圧がｉｉ！温検知
電圧よ如大きくなると出力が高レベルとな少、床温か高
い方のしきい値より高くなって床温検知電圧が室温検知
電圧よυ小さくなると出力が低レベルとなる。リレ−Ｘ
１４ｉリレ一本体ＲＹとこのリレ一本体ＲＹを駆動する
シレードブイブ回ｗ！ｒＲＤとからなり、コンパレータ
ＣＰ工の出力が高レベルとなるとリレードフィグ回路Ｒ
Ｄがリレ一本体ＲＹを駆動してヒータ５への通電を開始
し、コンパレータＣＰ工の出力が低レベルとなるとヒー
タ５への通電を停止する。

第４図囚はこの温水床暖房Ｖステムにおける床暖房温水
パネル１の表面温度特性すなわち、床温特性を示し、Ｔ
Ａは第４図（ロ）のコンパレータ出力のオフ信号時のＪ
ｌ［弁４の閉動作に要する遅れ時間（約２分間）による
オーバーシュート温度上昇分であり、ＴＢＦｉ同じくオ
ン信号時の熱動弁４の開動作に要する遅れ時間（約２分
間）によるオーバーシュート温度下降弁であり、ＴＤは
電圧比１１ＲｆｉｌＪ＊によるコンパレータ固定ヒステ
リシス幅であり、Ｔ。

は床暖房温水パネル１の表面温度のオン−オフ動作のヒ
ステリシス温度輻である。

熱動弁４は、一般的にヒー１５への信号が発せられてか
ら完全に閉状！Ｉまたは閉状態となるのに約２分間程度
の時間が必要であり、温度制御回路８からの電完信号と
熱動弁４の開閉動作との間に時間遅れが生じ、第２図お
よびｚａ図のような温度制御回路８では快適な温度制御
を行えないという欠点があった。つまり、温度制御回Ｗ
！ｒ８からオフ信号が出力され熱動弁４に隣接するヒー
タ５への通電が停止した後、熱動弁４が閉じるＯＫ約２
分の時間が必要となり、実際にはｍ産制＠回路８からの
オフ信号によりヒータ５への通電が停止してから２分間
は一定温度の温水が流れ続けることになり、オフ後も床
温か上昇し続けることにｋる。

また、逆にオン信号が発せられ熱動弁４　ＫＩＫ擬する
ヒータ５に通電が開始されてかも熱動弁４が完全に開く
まで約２分根度の時間が必要であ蚕、その期Ｍｕ温水は
流れず床温か低下しつづけることＫなる。

さらに、熱動弁４は、屋外に設置されるのが一般的であ
り、熱動弁４が關いても最初は熱動弁４から床暖房温水
バネＡ／３までの配管２内にある冷たい温水が循環する
ため、すぐには暖まら々いという熱応答性の問題もあっ
た。すなわち、電気的な信号で温水制御弁（熱動弁４）
を開閉して床暖房温水バネ／Ｉ／３に温水を流すのであ
るが、電気信号と実際の温水が流れ出すまであるいは停
止するまでの時間遅れが一定温度温水利用の場合に生じ
るため、オン−オフ幅、すなわち、床温のヒステリシス
温度幅が大きく表り、快適な温度制御が行えない。

したがって、この発明の目的は、床暖房温水パネルのヒ
ステリシス温度幅を小さくして快適な温度制御を行うこ
とができる温度制御回路を提供することである。

この発明の一実施例を第５図女いし第１０図に基づいて
説明する。すなわち、この温度制御回路８′は、第５図
に示すように、抵抗・サーミスタ回路９で床温検知電圧
および室温検知電圧を得、この床温検知電圧と室温検知
電圧の差電圧を電圧増幅回路１２で増幅し、この電圧増
幅回路１２の出力の大小で可変デユーティ発振回路１３
の発揚出力のデエーティを大小に変化させ、この可変デ
エーティ発擾回路１３の発振出力でリレー１１を介して
熱動弁４のヒータ５への通電を制御するようになってお
り、室温を基準として床温か高く電圧増幅回路１２の出
力が小さいときは可淀デユーティ発振回路１３のデユー
ティを小さくしてヒータ５への通電時間を短くし、床温
か低く電圧増幅回路１２の出力が大きいときは可獣デエ
ーティ発橡回路１３のデユーディを大きくしてヒータ５
への通電時間を長くすることにより床暖房温水バネＶ３
の温度制御を行って込る。

抵抗・サーミスタ回路９社、第９図に示すように、第３
図のものと同一構成で、床温センサ６および室温センサ
７の抵抗値が床温および室温に応じてそれぞれ変化する
。

電圧増幅回路１２Ｆｉ、演算増幅＠ＯＰ□と抵抗Ｒ７゜
Ｒ８，Ｒ，および温度調整用可変抵抗ＶＲとからなり、
演算増幅器ｏＰ工の非反転入方端には床温センサと温度
調整用可変抵抗ＶＲの抵抗値により定まる電圧が入力さ
れ、演算増幅！１０Ｐ、の反転入方端には室温センサ７
の抵抗値にょシ定まる電圧が入力され、演算増幅器ＯＰ
工がら上記２人カ電圧差に応じた電圧が増幅されて出方
される。

第６図は電圧増幅回路１２の入カ状順と出力電圧の関係
の一例、すなわち、室温が一定（２０”Ｃ）で床温か変
化したときの床温に対する出方電圧の特性を示し、床温
か約３７℃以下であると出力電圧１ｄ　Ｖｃｃ　（回路
電源電圧）で一定であシ、床温が３７°Ｃを越えると出
方電圧が徐々に低下し、床温か約４３℃を越えるとｏｖ
となｐ、出力電圧がＡ〜Ｂ間において可変デユーティ発
振回路１３が発振動作をする。

可愛デユーティ発振回路１３は、コンパレータＣＰ２と
抵抗に０゜〜Ｒ工。とコンデンサＣ工、ｃ２トから構成
され、コンバレーＪ　ＣＦ２の非反転入方端に電圧増幅
回路１２の出方電圧が加えられ、コンパＶ　−＃　ＣＰ
２Ｏ反転入方端にコンバレー！ｃＰ２の出力電圧と電源
電圧を抵抗分割し大電圧とコンデンサ分割した電圧とが
加えられ、抵抗Ｒ工、〜Ｒ工、およびコンデンサ分割、
ｃ２により決まる時定数とコンパレータＣＰ２の出カ電
圧状顔とにょシ充放電を緑返し、発振回路が構成される
。その発振周期は、電圧増幅回路１２からの入力電圧の
高低により出力の高低レベルのデユーティサイクルが変
化する。

すなわち、入力電圧が低いとき（床温が亮いとき）はコ
ンパレータｃＰ２の出方電圧の発振デユーティは低レベ
ル時間が長く、高レベル時間が短い。逆に、入力電圧が
高いとき（床温か低いとき）ＦｉコンパレータＣＰ２の
出方電圧は低レベル時間が短く、高レベル期間が長くな
る。

第７図はこのことを示す特性図であり、Ｙ□は入力電圧
に対する可変デ息−ディ発揚回路１３の高レベル電圧の
出力時間の長さを示す特性曲線、Ｙ２は入力電圧に対す
る可変デユーティ発振回路１３の低レベル電圧の出方時
間の長さを示す特性曲線ｘｌは可変デエーティ発擾回路
１３の出力が常時高レベルの領域、ｘ２は可変デユーテ
ィ発ｉｓ回路１３が発揚を行う領域、Ｘ、は可変デユー
ティ発振回路１３の出力が常時低レベルの領域である。

電源電圧ＶＣＣ、室！　２０　”０の条件のもとで、床
温か３７℃以下のとき、すなわち、入力電圧が８以上の
ときは可変デユーティ発振回路１３の出方は発振は行わ
ず常時高レベル状態であり、リレー１１１Ｉ′ｉオン杖
顛であり、床温か３７℃のときは出方電圧に高レベル期
間が長く低レベル期間が短いデユティ比の発振動作を行
い（リレーオン期間が長くリレーオフ期間が短い）、床
暖房温水パネル３の温度上昇に伴って入力電圧が低下し
、出方電圧の高レベル期間が徐々に短くなるとともに低
レベル期間が徐々に長くな＃）（リレーオン期間が短く
、リレーオフ期間が畏〈慶る）、そして床暖房温水バネ
ｖ３の温度が４３℃を越えると、可変デユーティ発振回
路１３の出方は常時低レベルとなり、リレー１１が常時
オフとなる。逆に、床暖房温水バネＡ７３の温度が下降
すると、上記と逆に出方電圧の高レベル期間が徐々に長
くなり低しベＭ期間が徐々に短くなる。

第８図は床温および室温がそれぞれ変化したときの可変
デユーティ発振回路１３の動作特性を示し、Ｚ工は可変
デユーティ発振回路１３の出力が常時低レベルとなる領
域で、２２は発振動作を行う領域で、２．は常時高レベ
ルとなる領域である。

第１０図囚は実施例における床暖房温水パネル３の表面
温度の制御特性を示しＴ１は第１Ｏ図（至）の可変デユ
ーティ発振回路１３の出力波形にお畔るオフ信号時の熱
動弁４の閉動作に要する遅れ時間（約２分間）によるオ
ーバーシュート温度上昇分であり　ＴＫは同じくオン信
号時の熱動弁４の開動作に要する遅れ時間（約２分間）
によるオーバーンニート温度下降分であり、−丁すは回
路系による固定ヒステリシス幅であり、−Ｔ／Ｆｉ床暖
房温水バネＶ１の表面温度のオン−オフ動作のヒステリ
シス温度幅であり、回路系のヒステリシス幅が従来例と
異カリ負の値（逆転）となっている。

このように、この実施例は、電圧増幅回路１２と可変デ
ユーティ発振回路１３とを組合せたため、可変デユーテ
ィ発揚回路１３が発振動作を行う温度領域にシいてリレ
ー１１のオンオフ時間が変化して、温度制御を行うこと
ができ、しかも第１０図に示したようにヒステリシスの
逆転が可能となり、すなわち、オフ信号発生温度をオン
信号発生温度より低くすることが可能となり、マイナス
のヒステリシスができ、従来例のよう々熱動弁４の動作
遅れ時間による床面温度のオーバーシュートによる温度
幅を補正することができ、床温のビステリシス幅を小さ
くして快適表温度制御を行うことができる。

以上のように−この発明の温度制御回路は、床暖房温水
バネＶへの一定温度の温水の供給を熱動弁の開閉により
制御することにより床温を一定温度範囲内に制御する温
度制御回路であって、床温を検知する床温検知回路と、
この床温検知回路により検知された床温の高・低に応答
して発振出力の一方のレベルの期間が短・長となる可変
デユーティ発振回路と、この可変デユーティ発振回路の
発振出力の一方のレベルに応答して前記熱動弁を加熱す
る九めのヒータへ通電するリレーとを備えたので、温度
制御回路のとステ９ｙスを逆転させることができ、床暖
房温水パネルのヒステリシス温度幅を小さくして快適な
温度制御を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な温水床暖房システムの構成図、第２図
は従来の温度制御回路のブロック図、第３図はその具体
回路図、第４図（Ａ）ｔｊ従来例の床温特性図、第４図
＠はそのときのコンバレーｌ出力波形図、第５図はこの
発明の一実施例の温度制御回路のブロック図、第６図は
電圧増幅回路の特性図、第７図および第８図は可変デユ
ーティ発振回路の動作特性図、第９図は＠５図の具体回
路図、第１０図囚は実施例における床温特性図、第１０
図＠はそのときの可変デユーティ発振回路の出力波形図
である。 ９・・・抵抗・サーミスタ回路、１１・・・リレー、１
２・・・電圧増幅回路、１３・・・可変デユーティ発振
回路、３・・・床暖房温水パネル、４・・・熱動弁、５
・・・ヒータ、８′・・・温度制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 床暖房温水パネルへの一定温度の温水の供給を熱動弁の
   開閉によ多制御することにより床温を一定温度範囲内に
   制御する温度制御回路であって、床温を検知する床温検
   知回路と、この床温検知回路により検知され九床温の高
   ・低に応答して発振出力の一方のレペｐの期間が短・長
   となる可変デユーティ発揚回路と、この可愛デエーティ
   発擾回路の発振出力の一方のレベルに応答して前記熱動
   弁を加熱するためのヒータへ通電するリレートを備えた
   温度制御回路。