JPS6229848Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は温水暖房システムに関するものであ
る。

従来の温水床暖房システムは、第１図に示すよ
うに、屋内１に設置したガス湯沸器等の給湯器２
から一定温度（例えば、80℃）の温水がパイプ３
を通して屋内４の温水床パネル５内を循環するよ
うにし、かつパイプ３中に熱動弁６を介挿し、こ
の熱動弁６に隣接してポジスタ等のヒータ７を配
置し、このヒータ７にスイツチ８を介して交流電
源９より給電するようにし、屋内４に室温センサ
１０を配置するとともに温水床パネル５の近傍に
床温センサ１１を配置して室温および床温を検知
し、この室温および床温に基づいて温度制御回路
１２によりスイツチ８を開閉してヒータ７への通
電を制御し、それにより熱動弁６を開閉して温水
床パネル５への温水の流量を調整し、室温に応じ
て床温を一定範囲内に制御することにより屋内４
を快適に暖房するようになつている。この場合、
熱動弁６はヒータ７により加熱されると開き、加
熱を停止すると閉じる。

この温水床暖房システムは、電気回路的には第
２図に示すように、交流電源９を電源トランス
PTで降圧して電源回路Ｅで直流電圧に交換し、
この直流電圧をNTCサーミスタ等の室温センサ
１０および抵抗R₃の直列回路と抵抗R₄，可変抵
抗VRおよびNTCサーミスタ等の床温センサ１１
の直列回路に加え、室温センサ１０および抵抗
R₃の接続点の電圧をコンパレータCPの負側入力
端に加えるとともに可変抵抗VRの中点の電圧を
コンパレータCPの正側入力端に加え、コンパレ
ータCPの出力電圧を抵抗R₂を通してその正側入
力端に帰還するとともに抵抗R₁，R₅を介してス
イツチングトランジスタTrのベースに加え、こ
のスイツチングトランジスタTrを介して電源回
路ＥからリレーRYに給電するようにし、このリ
レーRYによりスイツチ８を開閉するようになつ
ている。なお、SWは電源スイツチ、D₁はサージ
吸収用のダイオードである。また、室温センサ１
０、電源スイツチSWおよびスイツチ８は、温度
制御回路１２とともに制御回路ボツクス内に収容
されている。

つぎに、動作を第３図に基づいて説明する。電
源投入直後は、床温が非常に低いため、床温セン
サ１１の抵抗値が第３図Ａに示すように高く、コ
ンパレータCPの正側入力端の電圧Ｖ_Pの方が第３
図Ｂに示すように負側入力端の電圧Ｖ_Mより高
く、コンパレータCPの出力電圧がＨレベルとな
り、スイツチングトランジスタTrがオンとなつ
てリレーRYに通電され、スイツチ８がオンとな
つてヒータ７に交流電源９より通電されてヒータ
７が発熱し、それにより熱動弁６が徐々に開き始
め、２分間程度経過すると熱動弁６が完全に開
く。この熱動弁６が開くことにより、温水が温水
床パネル５中を循環し、床温が徐々に上昇し、床
温センサ１１の抵抗値が小さくなつて電圧Ｖ_Pが
降下する。

そして、時刻t₁でＶ_P＜Ｖ_Mとなると、コンパレ
ータCPの出力電圧がＬレベルとなるとともに、
電圧Ｖ_Pが抵抗R₂による帰還量A₁だけ降下し、ス
イツチングトランジスタTrがオフとなつてリレ
ーRYへの通電が停止し、スイツチ８がオフとな
つてヒータ７の発熱が停止し、熱動弁６が徐々に
閉じ始め、２分間程度経過すると熱動弁６が完全
に閉じる。熱動弁６が完全に閉じる時刻t₂まで
は、温水が温水床パネル５中を循環して床温が上
昇し続け、電圧Ｖ_Pが降下を続ける。

時刻t₂で熱動弁６が完全に閉じると、床温が下
降し始め、電圧Ｖ_Pが徐々に上昇する。

時刻t₃でＶ_P＞Ｖ_Mとなると、コンパレータCP
の出力電圧がＨレベルとなるとともに、電圧Ｖ_P
が抵抗R₂による帰還量A₁だけ上昇し、スイツチ
ングトランジスタTrがオンとなつてリレーRYへ
通電され、スイツチ８がオンとなつてヒータ７が
発熱し、熱動弁６が徐々に開き始め、２分間程度
経過すると熱動弁６が完全に開く。この熱動弁６
が完全に開く時刻t₄までは、温水床パネル５中を
循環する温水量が少く床温が下降し続け、電圧Ｖ
_Pが上昇を続ける。

時刻t₄で熱動弁６が完全に開くと、床温が上昇
し始め、電圧Ｖ_Pが徐々に下降する。

時刻t₅でＶ_P＜Ｖ_Mとなると、コンパレータCP
の出力電圧がＬレベルとなるとともに、電圧Ｖ_P
が抵抗R₂による帰還量A₁だけ下降し、スイツチ
ングトランジスタTrがオフとなつてリレーRYへ
通電され、スイツチ８がオフとなつてヒータ７の
発熱が停止し、熱動弁６が徐々に開き始め、２分
間程度経過すると熱動弁６が完全に閉じる。

以下、上記と同様に動作し、床温が室温を基準
として温度制御されることになり、室温が上昇す
れば、電圧Ｖ_Mが大きくなつて電圧Ｖ_Pがより大き
くならないとコンパレータCPが反転しなくな
り、床温は低く温度制御される。この温度制御は
可変抵抗VRを調整することで変えることができ
る。

しかし、このような従来の温水床暖房システム
は、床温度の変化を熱動弁６の動作に敏感に伝え
ることができず、温度制御時の床温の最高値と最
低値の差が大きいという欠点があつた。具体的に
説明すると、温度制御回路１２からオフ信号が出
力され、熱動弁６に隣接したヒータ７への通電が
停止して熱動弁６が完全に閉じるまでにやく２分
の時間が必要となり、実際にはオフ信号発生時か
ら２分間は一定温度の温水が流れ続くことにな
り、オフ信号発生時も床面温度が上昇を続ける。
また、逆にオン信号が出力され、熱動弁６に隣接
したヒータ７への通電が開始されてから熱動弁６
が完全に開くまでに約２分程度必要となり、さら
に、一般的に、熱動弁６は屋外１に設置すること
が多く、弁が開いても最初は熱動弁６から温水床
パネル５までの冷水が循環するため、すぐには暖
まらないという熱応答性の問題があつた。すなわ
ち、電気的な信号で温度制御弁（熱動弁６）を開
閉して温水床パネル５に温水を流すのであるが、
電気的なオンオフと熱動弁６の開閉との間に時間
的な遅れがあり、床温の最高値と最低値の差（変
動幅）が大きくなつて快適な温度制御を行うこと
ができないという欠点がある。この問題は、熱動
弁６の応答性が悪いことの他に、温水温度が一定
の高温（約80℃）であることにも起因している。
すなわち、給湯器２が温水床パネル５に使用する
だけでなく、他の用途にも利用するため温水温度
を制御するシステムを構成できないためである。

したがつて、この考案の目的は、制御温度の変
動幅を小さくして快適な温度制御を行うことがで
きる温水暖房システムを提供することである。

この考案の一実施例を第４図に示す。すなわ
ち、この温水床暖房システムは、床温センサ１１
と並列に抵抗Ｒ_c，Ｒ_bの直列回路を接続し、抵抗
Ｒ_bにNTCサーミスタ等の熱動弁動作遅れ補正セ
ンサＳを並列接続し、かつスイツチ８のオンオフ
に対してほとんど遅れなく応答するヒータ７に熱
動弁動作遅れ補正センサＳを熱結合している。そ
の他の構成は従来例と同様である。

つぎに、動作を第５図に基づいて説明する。電
源投入直後は、床温が低いため、床温センサ１１
の抵抗値が高く、かつ熱動弁動作遅れ補正センサ
Ｓの抵抗値も高く、コンパレータCPの正側入力
端の電圧V′_Pの方が負側入力端の電圧Ｖ_Mより高
く、コンパレータCPの出力電圧がＨレベルとな
り、スイツチングトランジスタTrがオンとなつ
てリレーRYに通電され、スイツチ８がオンとな
つてヒータ７に交流電源９より通電されてヒータ
７が発熱し、それにより熱動弁６が徐々に開き始
め、２分間程度経過すると熱動弁６が完全に開
く。この熱動弁６が開くことにより、温水が温水
床パネル５中を循環し、床温が徐々に上昇し、床
温センサ１１の抵抗値が第５図Ａに示すように減
少する。また、ヒータ７の発熱開始により熱動弁
動作遅れ補正センサの抵抗値も第５図Ｂに示すよ
うに減少する。その結果、電圧V′_Pが降下する。

そして、時刻t′₁でV′_P＜Ｖ_Mとなると、コンパ
レータCPの出力電圧がＬレベルとなるととも
に、第５図Ｃに示すように電圧V′_Pが抵抗R₂によ
る帰還量A₁だけ降下し、スイツチングトランジ
スタTrがオフとなつてリレーRYへの通電が停止
し、スイツチ８がオフとなつてヒータ７の発熱が
停止する。ヒータ７の発熱の停止により熱動弁６
が徐々に閉じ始めるが、熱動弁６が完全に閉じる
までは温水が温水床パネル５中を流れて床温が上
昇し続け、床温センサ１１の抵抗値が第５図Ａに
示すように減少を続ける。一方、ヒータ７の発熱
の停止によりヒータ７の温度が降下し始め、熱動
弁動作遅れ補正センサＳの抵抗値が第５図Ｂに示
すように増加し始める。その結果、電圧V′_Pが、
温度センサ１１の抵抗値が減少（床温の上昇）す
るにもかかわらず、時刻t₁以後上昇を開始する。

時刻t′₂で熱動弁６が完全に閉じると、床温が
下降し始め、床温センサ１１の抵抗値が増加し始
める。

時刻t′₃でV′_P＞Ｖ_Mとなると、コンパレータCP
の出力電圧がＬレベルとなるとともに電圧V′_Pが
抵抗R₂による帰還量A₁だけ上昇し、スイツチン
グトランジスタTrがオンとなつてリレーRYへの
通電が開始され、スイツチ８がオンとなつてヒー
タ７が発熱を開始する。ヒータ７の発熱開始によ
り熱動弁６が徐々に開き始めるが、熱動弁６が完
全に開くまでは床温が下降を続け、床温センサ１
１の抵抗値が増加を続ける。一方、ヒータ７の発
熱開始によりヒータ７の温度が降下し始め、熱動
弁動作遅れ補正センサＳの抵抗値が減少し始め
る。その結果、電圧V′_Pが、床温センサ１１の抵
抗値の増加にもかかわらず、時刻t′₃以後下降を
開始する。

時刻t′₄で熱動弁６が完全に開くと、床温が上
昇し始め、床温センサ１１の抵抗値が減少し始め
る。

時刻t′₅でV′_P＜Ｖ_Mとなると、コンパレータCP
の出力電圧がＨレベルとなるとともに電圧V′_Pが
抵抗R₂による帰還量A₁だけ下降し、スイツチン
グトランジスタTrがオフとなつてリレーRYへの
通電が停止し、スイツチ８がオフとなつてヒータ
７が発熱を停止する。ヒータ７の発熱停止により
熱動弁６が徐々に閉じ始めるが、熱動弁６が完全
に閉じるまでは床温が上昇を続け、床温センサ１
１の抵抗値が減少を続ける。一方、ヒータ７の発
熱停止によりヒータ７の温度が上昇し始め、熱動
弁動作遅れ補正センサＳの抵抗値が増加し始め
る。その結果、電圧V′_Pが、床温センサ１１の抵
抗値の減少にもかかわらず、時刻t′₅以後上昇を
開始する。

以後、同様に動作する。室温センサ１０による
動作は従来例と同様である。

なお、第５図Ａ，Ｃの破線は従来例における床
温センサ１１の抵抗値および電圧Ｖ_Pを示してい
る。

このように、この実施例は、スイツチ８のオ
ン・オフに応答して直ちに発熱を開始・停止する
ヒータ７の温度変化を熱動弁動作遅れ補正センサ
Ｓで検出し、この熱動弁動作遅れ温度センサＳの
抵抗値を床温センサ１１の抵抗値に合成させるこ
とにより、コンパレータCPの反転時刻を床温セ
ンサ１１の場合の反転時刻より早めるようにした
ため、温度制御時の床温の最高値と最低値との差
を小さくでき、快適な温度制御を行うことができ
る。また、温度制御回路収容ボツクス外に配置し
たヒータ７の発熱により熱動弁動作遅れ補正セン
サＳを作動させているため、温度制御回路収容ボ
ツクス内に配置した発熱抵抗で熱動弁動作遅れ補
正センサＳを作動させるのとは違つて温度制御回
路収容ボツクス内の温度上昇がなく、したがつて
室温センサ１０に影響を与えることなく、安定し
た温度制御を行うことができる。また、別の発熱
抵抗が不要であるので部品点数の削減および低コ
スト化が達成できる。

以上のように、この考案の温水暖房システム
は、給湯器と、この給湯器から温水が供給される
温水パネルと、前記給湯器から前記温水パネルへ
の給水路中に介在させた熱動弁と、この熱動弁を
加熱するヒータと、このヒータへの通電を開始・
停止するスイツチと、前記温水パネルの温度を検
知するパネル用温度センサと、このパネル用温度
センサの出力電圧と基準電圧とを比較するコンパ
レータと、このコンパレータにヒステリシス特性
をもたせるための帰還抵抗と、前記コンパレータ
の出力に応答して前記スイツチをオンオフ駆動す
るスイツチ駆動手段とを有して前記温水パネルの
温度を一定範囲内に制御する温度制御回路と、前
記ヒータと熱結合するとともに前記パネル用温度
センサに並列接続して前記コンパレータの反転タ
イミングを早める熱動弁動作遅れ補正用温度セン
サとを備えているので、制御温度の変動幅を小さ
くして快適な温度制御を行うことができ、かつ部
品点数の削減および低コスト化を達成できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温水床暖房システムの構成図、
第２図はその電気回路図、第３図Ａは床温センサ
の抵抗値変化を示す特性図、第３図Ｂはコンパレ
ータの入力電圧の波形図、第４図はこの考案の一
実施例の温水床暖房システムの電気回路図、第５
図Ａ，Ｂは各センサの抵抗値変化を示す特性図、
第５図Ｃはコンパレータ入力電圧の波形図であ
る。 ２…給湯器、３…パイプ、５…温水床パネル、
６…熱動弁、７…ヒータ、８…スイツチ、１１…
床温センサ、１２…温度制御回路、Ｓ…熱動弁動
作遅れ補正センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 給湯器と、この給湯器から温水が供給される温
   水パネルと、前記給湯器から前記温水パネルへの
   給水路中に介在させた熱動弁と、この熱動弁を加
   熱するヒータと、このヒータへの通電を開始・停
   止するスイツチと、前記温水パネルの温度を検知
   するパネル用温度センサと、このパネル用温度セ
   ンサの出力電圧と基準電圧とを比較するコンパレ
   ータと、このコンパレータにヒステリシス特性を
   もたせるための帰還抵抗と、前記コンパレータの
   出力に応答して前記スイツチをオンオフ駆動する
   スイツチ駆動手段とを有して前記温水パネルの温
   度を一定範囲内に制御する温度制御回路と、前記
   ヒータと熱結合するとともに前記パネル用温度セ
   ンサに並列接続して前記コンパレータの反転タイ
   ミングを早める熱動弁動作遅れ補正用温度センサ
   とを備えた温水暖房システム。