(57)【要約】【課題】従来のような大きな突入電流を必要とせず、そのため安価に構成可能であると共に、優れた動作信頼性を得ることが可能な熱動弁の制御方法を提供する。【解決手段】所定の動作電圧を印加することによって開弁動作をなす熱動弁の制御方法において、最初に所定時間ｔだけ、動作電圧よりも低い電圧を印加することで、突入電流を低下させる。次いで印加電圧を動作電圧まで上昇させて開弁させる。その後、所定時間Ｔの経過後に、動作電圧よりも低い電圧に保持して開弁状態を保ちつつ消費電力を節減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の動作電圧を印加することによって開弁動作をなす熱動弁の制御方法において、最初に上記動作電圧よりも低い電圧を印加し、次いで上記動作電圧に向けて印加電圧を上昇させていくことを特徴とする熱動弁の制御方法。
【請求項２】
所定時間だけ動作電圧よりも低い電圧に保持し、次いで動作電圧に上昇させることを特徴とする請求項１の熱動弁の制御方法。
【請求項３】
上記所定時間は、最初から動作電圧を印加したときに突入時のピーク電流が発生する時間よりも長く設定することを特徴とする請求項２の熱動弁の制御方法。
【請求項４】
印加電圧を連続的に変化させることを特徴とする請求項１の熱動弁の制御方法。
【請求項５】
最初に動作電圧よりも低い電圧を印加した後、動作電圧よりも高い電圧を印加することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの熱動弁の制御方法。
【請求項６】
熱動弁の全開状態においては、印加電圧を上記動作電圧よりも低くすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの熱動弁の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温調水を床温調パネル等の温調機器に循環供給する温調装置において使用するのに好適な熱動弁に関するものであり、特に開弁時のピーク電流を低減できる熱動弁の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水熱交換器、循環ポンプ等を有する温水ユニットと、温水によって温度調節可能な床暖房パネルとを配管によって接続し、上記水循環経路内の湯水と冷媒回路を流通する冷媒との間の熱交換を上記水熱交換器で行うように構成したヒートポンプ式床暖房装置が従来から知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。そしてこのようなヒートポンプ式床暖房装置では、熱源側の室外熱交換器を蒸発器として機能させる共に、利用側の水熱交換器を凝縮器として機能させることにより、床暖房パネルに温水を供給する床暖房を行うことが可能である。
【０００３】
ところで上記のような床暖房装置において、複数の床暖房パネルを並設して複数の水循環経路を構成し、１台のポンプでもって各水循環経路に独立して温水を供給するような構成を採用する場合、各水循環経路に開閉弁として熱動弁が介設される。この熱動弁１０は、特許文献３にも開示されているように、図５に示すような構造のもので、この熱動弁１０においては、弁本体１１内に、入口通路１２と出口通路１３とを設けると共に、両通路１２、１３を開閉するための弁体１４を軸方向に摺動自在に配置している。また、弁体１４の上端部近傍には、ワックスの内蔵されたベローズ１５を配置し、このベローズ１５の内部を電気ヒータ（ＰＴＣヒータ（チタン酸バリウムを主成分としたセラミックヒータ））１６によって加熱し得るようにしている。すなわち、電気ヒータ１６に通電してワックスを膨張させることによってベローズ１５を伸張させ、これにより弁体１４を開弁方向に移動させるのである。なお、弁体１４は、バネ１７によって、閉弁方向に付勢されており、弁体１４は、上記ベローズ１５の伸張によって、このバネ１７の力に抗して開弁動作することになる。このような構成の熱動弁は、コンパクトな構造でありながらも、比較的大きな駆動力が得られることから、水回路に好適なものとして一般的に使用されている。
【特許文献１】特開２０００−１８６７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２８１８２号公報
【特許文献３】特開２００２−１９５５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように熱動弁は、電気ヒータ１６によってワックスを加熱し、これを膨張させることによって、開弁動作させる機構のものであるため、開弁動作に対しては、比較的多くの電流を必要とする。殊に、ヒータ１６として、ＰＴＣヒータを用いる場合には、常温における電気抵抗が低いために、図６に示すように、大きな突入電流を必要とし、そのため電気部品として大きな容量のものを必要とし、またノイズ対策も必要となる。
【０００５】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであり、その目的は、上記従来のような大きな突入電流を必要とせず、そのため安価に構成可能であると共に、優れた動作信頼性を得ることが可能な熱動弁の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで請求項１の熱動弁の制御方法は、所定の動作電圧を印加することによって開弁動作をなす熱動弁の制御方法において、最初に上記動作電圧よりも低い電圧を印加し、次いで上記動作電圧に向けて印加電圧を上昇させていくことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の熱動弁の制御方法は、所定時間だけ動作電圧よりも低い電圧に保持し、次いで動作電圧に上昇させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の熱動弁の制御方法は、上記所定時間は、最初から動作電圧を印加したときに突入時のピーク電流が発生する時間よりも長く設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の熱動弁の制御方法は、印加電圧を連続的に変化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の熱動弁の制御方法は、最初に動作電圧よりも低い電圧を印加した後、動作電圧よりも高い電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の熱動弁の制御方法は、熱動弁の全開状態においては、印加電圧を上記動作電圧よりも低くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜請求項３の熱動弁の制御方法によれば、突入電流を従来よりもすくなくでき、そのため電気部品として小容量のものが使用でき、またノイズ対策も簡素化できる。
【００１３】
請求項４の熱動弁の制御方法によれば、上記効果に加えてさらに、熱動弁を円滑に作動できることになる。
【００１４】
請求項５の熱動弁の制御方法によれば、開弁速度を向上することが可能となる。
【００１５】
請求項６の熱動弁の制御方法によれば、全開時の消費電力を節減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、この発明の熱動弁の制御方法について、その具体的な実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１において、１０は、前述したのと同様な熱動弁を示しており、この熱動弁はＰＴＣヒータを備えるものである。１は電圧調整器（電圧調整手段）であって、この電圧調整器１からの出力電圧が上記熱動弁１０に印加される。また、２は制御器（制御手段）であり、上記電圧調整器の出力電圧を制御するためのものである。なお、３はヒューズである。
【００１７】
熱動弁の制御方法の第１実施形態について説明するが、この制御方法は、図２に示すように、開弁開始時に、所定時間（初期立ち上がり時間）ｔだけ動作電圧（定格電圧）よりも低い電圧を印加し、次いで所定時間ｔの経過後に、動作電圧にまで印加電圧を上昇させ、その後、一定時間Ｔが経過して後で、印加電圧を動作電圧よりも低い一定の電圧に低下させるという制御方法である。上記低電圧に保持する所定時間ｔは、最初から動作電圧を印加したときに突入時のピーク電流が発生する時間よりもやや長く設定するのが好ましく、約０．５〜２秒、さらに好ましくは、約1秒に設定する。また、上記動作電圧に保持する時間（実質開動作時間）Ｔは、弁開度が８０％程度あれば、充分に弁機能を発揮できるので、８０％程度の開度が得られる時間を設定する。なお、タイマによる時間設定に代えて、流量計を用い、８０％程度の流量が得られた状態を検出し、この検出結果に基づいて電圧を低下させてもよい。なお、図２（図３、図４も同じ）において、破線は従来の制御方法における状態を対比して示すものである。
【００１８】
上記制御方法によれば、熱動弁の開弁時における突入電流（ピーク電流）を低く抑えることができるので、配線、コネクタ等の電気部品として小容量のものが使用でき、またノイズ対策も簡素化できる。この場合、制御構成は簡素なものとなり、また製造コストを抑制できる。さらに、装置の動作信頼性も充分に確保することが可能である。また、熱動弁が全開になった状態では、印加電圧を低下させているので、全開時の消費電力を節減できる。なお、全開状態を維持するのに必要な電圧は、予め実験的に求めておき、上記制御器２に記憶させておけばよい。なお、上記初期電圧、所定時間ｔ、Ｔについても同様に制御器２に記憶させておく。
【００１９】
図３には第２の実施形態を示している。これは、上記図２に示す実施形態と同様な電圧制御を行う際に、電圧を連続的にきめ細かく制御する方法である。この場合、電圧は、動作電圧よりも低い電圧を印加し、その後、徐々に電圧を上昇させ、動作電圧近くまで上昇させた後、今度は、電圧を徐々に低下させていく。この場合にも、熱動弁が全開になった状態（上記実施形態において、所定時間Ｔが経過した後の状態）では、動作電圧よりもさらに低い電圧（開状態保持電圧）を印加するようにしている。
【００２０】
この実施形態においても上記同様の作用、効果が得られるが、この場合にはさらに、熱動弁を円滑に作動できるという利点がある。
【００２１】
図４には、第３実施形態を示している。この実施形態では、第１実施形態においける所定時間（実質開動作時間）Ｔにおいて、動作電圧よりも高い電圧を印加するようにしている。これは、開弁速度を向上するためであり、図４に示しているように、従来よりも短時間で開弁させることが可能である。これは、電圧調整器１から出力可能な電圧よりも動作電圧（定格電圧）の低い熱動弁１０を用い、開弁時に、所定時間ｔは動作電圧よりも低い電圧を印加し、その後、所定時間Ｔは動作電圧よりも高い電圧を印加し、さらにその後に、動作電圧よりも低い電圧を印加することによって実行可能である。
【００２２】
上記各実施形態における電圧調整器１において電圧を制御する方法としては、半導体を用いた位相制御によって電圧の実効値を制御する方法の他、インバータによるＰＷＭ制御、ＰＡＭ制御を用いることができる。また、上記各実施形態において、熱動弁１０を断熱構造として消費電力を節減する方法を併用することも可能である。この場合の断熱構造としては、熱動弁１０のヒータ１６の周辺部、又は弁本体１１の全体又はその一部を、発泡樹脂で構成したり、二重樹脂構造にすることが挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の熱動弁の制御方法において使用するのに好適な制御機構の一例の回路図である。
【図２】この発明の熱動弁の制御方法の第１実施形態を示すタイムチャート図である。
【図３】この発明の熱動弁の制御方法の第２実施形態を示すタイムチャート図である。
【図４】この発明の熱動弁の制御方法の第３実施形態を示すタイムチャート図である。
【図５】熱動弁を説明するための断面図である。
【図６】従来の熱動弁の制御方法のタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・電圧調整器、２・・制御器、１０・・熱動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月28日(2008.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の動作電圧を印加することによる電気ヒータ（１６）の加熱によって開弁動作をなす熱動弁の制御方法において、最初に上記動作電圧よりも低い電圧を印加し、次いで上記動作電圧に向けて印加電圧を上昇させていくことを特徴とする熱動弁の制御方法。
【請求項２】
所定時間だけ動作電圧よりも低い電圧に保持し、次いで動作電圧に上昇させることを特徴とする請求項１の熱動弁の制御方法。
【請求項３】
上記所定時間は、最初から動作電圧を印加したときに突入時のピーク電流が発生する時間よりも長く設定することを特徴とする請求項２の熱動弁の制御方法。
【請求項４】
印加電圧を連続的に変化させることを特徴とする請求項１の熱動弁の制御方法。
【請求項５】
最初に動作電圧よりも低い電圧を印加した後、動作電圧よりも高い電圧を印加することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの熱動弁の制御方法。
【請求項６】
熱動弁の全開状態においては、印加電圧を上記動作電圧よりも低くすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの熱動弁の制御方法。
【請求項７】
上記電気ヒータ（１６）は、ＰＴＣヒータであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの熱動弁の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで請求項１の熱動弁の制御方法は、所定の動作電圧を印加することによる電気ヒータ１６の加熱によって開弁動作をなす熱動弁の制御方法において、最初に上記動作電圧よりも低い電圧を印加し、次いで上記動作電圧に向けて印加電圧を上昇させていくことを特徴とする。上記電気ヒータ１６としては、請求項７のように、ＰＴＣヒータを用いることがある。