JPS6311527Y2

JPS6311527Y2 -

Info

Publication number: JPS6311527Y2
Application number: JP1982029234U
Authority: JP
Priority date: 1982-02-27
Filing date: 1982-02-27
Publication date: 1988-04-04
Also published as: JPS58131314U

Description

【考案の詳細な説明】〔技術分野〕この考案は温水暖房システムに関するものであ
る。

〔背景技術〕

従来の温水床暖房システムは、第１図に示すよ
うに、屋外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の温水床パネル等の温水パネル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パネ
ル５の近傍に床温を検出するパネル用温度センサ
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で直流電圧に変換し、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サーミスタ等のパネル用温度センサ
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。この場合、抵抗R₁，R₅，スイツチン
グトランジスタTr，リレーRYがスイツチ駆動回
路１３を構成する。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１０，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、パネル用
温度センサ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
温水パネル５中を循環し、床温が徐々に上昇し、
パネル用温度センサ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が降下し続ける。

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までは温水パネル５中を循環す
る温水量が少な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
電されなくなり、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。

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。この制御温度は可変
抵抗VRが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約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、
オフ信号発生後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、電気的な信号で温水制御弁（熱動弁６）を開
閉して温水パネル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からである。

〔考案の目的〕

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。

〔考案の開示〕

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電圧を
基準電圧と比較するコンパレータと、このコンパ
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回路と、前記コンパレータ
の出力をその入力側に帰還することにより前記コ
ンパレータの両入力のレベルの高低が逆転した時
に前記両入力のレベル差が広がる方向に前記両入
力のいずれか一方のレベルを一時的に変化させる
微分回路とからなる温度制御回路とを備えてい
る。

この考案の構成によれば、温度制御回路を、パ
ネル用温度センサの電圧を基準電圧と比較するコ
ンパレータと、このコンパレータの出力に応答し
てスイツチをオンオフ駆動するスイツチ駆動回路
と、コンパレータの出力をその入力側に帰還する
ことによりコンパレータの両入力のレベルの高低
が逆転した時に両入力のレベル差が広がる方向に
両入力のいずれか一方のレベルを一時的に変化さ
せる微分回路とで構成しているため、コンパレー
タの両入力レベルの高低が逆転してコンパレータ
の出力が反転する時に微分回路を通しての帰還に
よりコンパレータの両入力のレベル差が広がる方
向に両入力のいずれか一方のレベルを一時的に変
化させることができ、コンパレータの反転動作を
安定させてチヤタリングを防止することができ
る。

しかも、この帰還動作は、コンパレータの出力
が反転した時に限られ、したがつてコンパレータ
の動作にヒステリシスがなく、熱動弁の動作遅れ
による制御温度の変動幅を小さくすることがで
き、快適な温度制御を実現することができるもの
である。

実施例この考案の一実施例を第４図および第５図に基
づいて説明する。この温水床暖房システムは、給
湯器２と、この給湯器２から温水が供給される温
水パネル５と、給湯器２から温水パネル５への給
水路中に介在させた熱動弁６と、この熱動弁６を
加熱するヒータ７と、このヒータ７への通電を開
始・停止するスイツチ８と、温水パネル５の温度
を検知するパネル用温度センサ１１と、このパネ
ル用温度センサ１１の電圧を基準電圧と比較する
コンパレータCP₂と，このコンパレータCP₂の出
力に応答してスイツチ８をオンオフ駆動するスイ
ツチ駆動回路１３と，コンパレータCP₂の出力を
その入力側に帰還することによりコンパレータ
CP₂の両入力のレベルの高低が逆転した時に両入
力のレベル差が広がる方向に両入力のいずれか一
方のレベルを一時的に変化させる微分回路DFと
からなる温度制御回路１２′とを備えている。こ
の温水床暖房システムは、第２図の温度制御回路
１２を温度制御回路１２′に変更したものである。
この温度制御回路１２′は、可変抵抗VRの中点
の電圧をコンパレータCP₁の正側入力端に加え、
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CP₂の負側入力端に加え、コンパレ
ータCP₁の出力をコンパレータCP₁の負側入力端
に帰還するとともに抵抗R_Tを介してコンパレー
タCP₂の正側入力端に加え、コンパレータCP₂の
出力をコンデンサC_Tおよび抵抗R₆の直列回路を
介してコンパレータCP₂の正側入力端に帰還する
とともにコンパレータCP₂の出力を抵抗R₁，R₅
を介してスイツチングトランジスタTr₁に加える
ようにしている。この場合、コンパレータCP₁は
電圧ホロワ回路を構成し、インピーダンスを変換
する機能を有する。また、コンパレータCP₂は自
己の出力電圧の微分電圧を自己の正側入力側端に
帰還するようになつており、定常時はオープンル
ープでヒステリシス特性をもたずに動作し、オン
時およびオフ時のみコンパレータCP₂の出力の過
渡変化を微分回路（C_T×R_Tの時定数）DFを介し
て正側入力端に帰還することで発振を防止して動
作の安定化を図つている。すなわち、例えばコン
パレータCP₂からのオン信号発生時にその立上り
電圧がコンデンサC_Tを介してコンパレータCP₂の
正側入力端に帰還される。この電圧はC_T×R_Tの
時定数で減衰するが、その間はパネル用温度セン
サ１１の抵抗値に多少の変動があつてもその間は
確実にオン状態を維持し、動作の安定性が確保さ
れる。

つぎに、この温水床暖房システムの動作を第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、パネル用温度センサ１１の抵抗値が第
５図Ａに示すように高く、コンパレータCP₂の正
側入力端の電圧V′_Pの方が第５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
CP₂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、温水が温水パネル５中を循環し、
床温が徐々に上昇し、パネル用温度センサ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t′₁でV′_P＜電圧V′_Mとなると、コ
ンパレータCP₂の出力電圧がＬレベルとなるとと
もに、電圧V′_Pが過渡的に降下し、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t′₂までは、温水が温
水パネル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t′₂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t′₃でV′_P＞V′_Mとなると、コンパレータCP₂
の出力電圧がＨレベルとなるとともに、電圧V′_P
が過渡的に上昇し、スイツチングトランジスタ
Trがオンとなつて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t′₄ま
では、温水パネル５中を循環する温水量が少なく
床温が下降し続け、電圧V′_Pが上昇を続ける。

時刻t′₄で熱動弁６が完全に開くと床温が上昇
し始め、電圧V′_Pが徐々に下降する。

時刻t′₅でV′_P＜V′_Mとなると、コンパレータCP₂
の出力電圧がＬレベルとなるとともに、電圧V′_P
が過渡的に下降し、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。

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る。室温センサ１
０による動作は従来例と同様である。

なお、第５図Ｂの破線は従来例における電圧
V_Pを示している。

このように、この実施例は、温度制御回路１
２′を、パネル用温度センサ１１の電圧を基準電
圧と比較するコンパレータCP₂と、このコンパレ
ータCP₂の出力に応答してスイツチ８をオンオフ
駆動するスイツチ駆動回路１３と、コンパレータ
CP₂の出力をその入力側に帰還することによりコ
ンパレータCP₂の両入力のレベルの高低が逆転し
た時に両入力のレベル差が広がる方向に両入力の
いずれか一方のレベルを一時的に変化させる微分
回路DFとで構成しているため、コンパレータ
CP₂の両入力レベルの高低が逆転してコンパレー
タCP₂の出力が反転する時（オン信号発生時およ
びオフ信号発生時の過渡変化時）に微分回路DF
を通しての帰還によりコンパレータCP₂の両入力
のレベル差が広がる方向に両入力のいずれか一方
のレベルを一時的に変化させることができ、コン
パレータCP₂の反転動作を安定させてチヤタリン
グを防止することができる。

しかも、この帰還動作は、コンパレータCP₂の
出力が反転した時に限られ、したがつてコンパレ
ータCP₂の動作にヒステリシスがなく、熱動弁６
の動作遅れによる制御温度の変動幅（温度制御時
の床温の最高値と最低値との差）を小さくするこ
とができ、快適な温度制御を実現することができ
る。

〔考案の効果〕

この考案の温水暖房システムによれば、温度制
御回路を、パネル用温度センサの電圧を基準電圧
と比較するコンパレータと、このコンパレータの
出力に応答してスイツチをオンオフ駆動するスイ
ツチ駆動回路と、コンパレータの出力をその入力
側に帰還することによりコンパレータの両入力の
レベルの高低が逆転した時に両入力のレベル差が
広がる方向に両入力のいずれか一方のレベルを一
時的に変化させる微分回路とで構成しているた
め、コンパレータの両入力レベルの高低が逆転し
てコンパレータの出力が反転する時に微分回路を
通しての帰還によりコンパレータの両入力のレベ
ル差が広がる方向に両入力のいずれか一方のレベ
ルを一時的に変化させることができ、コンパレー
タの反転動作を安定させてチヤタリングを防止す
ることができる。

【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はパネル用温
度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はパネル用温度センサの抵抗値変化
を示す特性図、第５図Ｂ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……温水パネ
ル、６……熱動弁、７……ヒータ、８……スイツ
チ、１１……パネル用温度センサ、１２′……温
度制御回路、CP₁，CP₂……コンパレータ、C_T…
…コンデンサ、R_T……抵抗、１３……スイツチ
駆動回路、DF……微分回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

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
ンサの電圧を基準電圧と比較するコンパレータ
と，この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回路と、前
記コンパレータの出力をその入力側に帰還するこ
とにより前記コンパレータの両入力のレベルの高
低が逆転した時に前記両入力のレベル差が広がる
方向に前記両入力のいずれか一方のレベルを一時
的に変化させる微分回路とからなる温度制御回路
とを備えた温水暖房システム。