(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の温水経路に流れる温水によって回転自在に設けられた原動羽と、  この原動羽の回転が伝えられることにより、他方の温水経路内の温水を流すことができる回転羽と、
上記原動羽に温水を流す熱源機と、
この熱源機から負荷に温水を供給するための温水コンセントを介して該熱源機と該負荷との間に温水を循環させる温水経路と、
上記他方の温水経路内の温水を流すことにより上記負荷内にたまっている温水を循環させる温水経路と、
該温水経路に設けられた温度を検知するセンサーと、
上記センサーで検知した温度情報によって開閉を行うものであって、上記温水経路のうちの該温水コンセントから該負荷に温水が流れる部分に設けられたバルブと、
上記センサーからの温度情報を用いて上記バルブの開閉動作を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする床暖房の制御装置。
【請求項２】
熱源機から負荷に温水を供給するための温水コンセントを介して該熱源機と該負荷との間に温水を循環させる第１の温水経路と、
この第１の温水経路のうちの該負荷から該熱源機に温水がもどる部分に設けられた温度を検知するセンサーと、
このセンサーで検知した温度情報によって開閉を行うものであって、該第１の温水経路のうちの該温水コンセントから該負荷に温水が流れる部分に設けられたバルブと、
該センサーからの温度情報を用いて該バルブの開閉動作を制御する制御部と、
このバルブを閉じて該第１の温水経路を遮断することにより、該温水コンセントを介して該熱源機との間に温水を循環させる第２の温水経路と、
この第２の温水経路に設けられた、温水が流れることによって回転する原動羽と、
該原動羽の回転が伝えられる回転羽と、
この回転羽の回転力によって温水を該負荷の内部のみに循環させる第３の温水経路と、  を具備することを特徴とする床暖房の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、床暖房の制御装置に係わり、特に、表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる床暖房の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７（ａ）は、従来の上敷きマットによる床暖房およびエアコン室内機による室内暖房のシステムを示す構成図であり、図７（ｂ）は、従来の床暖房、エアコン室内機及び移動型放熱器等による暖房システムを示す構成図である。
【０００３】
図７（ａ）に示すように、上敷き温水マット５１は、温水加熱エアコン５３の温水端末であり、この温水マット５１を単独で使用する時には、６０℃の温水を熱源機側で作り温水コンセント５５を通して連続的に供給されるものである。また、エアコン室内機５７と上敷きマット５１を併用する時には、エアコン室内機５７に８０℃の温水を供給するために熱源機側で８０℃の温水を作るので、上敷きマット５１にも８０℃の温水が供給されてしまう。尚、最近（次期商品から）では外気の温度やリモコンの設定状況により供給温度と断続時間とを熱源機で制御するものがある。
【０００４】
図７（ｂ）に示すように、床暖房６１においては、室内に設置されたシステムコントローラ６３で室温を検知したり、直接床暖房６１の温度を検知して、熱源機６５に６０℃の温水の供給条件の信号を送り温水をコンセントを通さずに直接供給している。また、エアコン室内機、バス乾等６７や移動型放熱器６９においては８０℃の温水を必要とするため、これらに温水を供給する場合は熱源機６５で８０℃の温水を作らなければならない。従って、熱源機６５は、６０℃と８０℃の温水を作ることができる２温度対応の機種を用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図７（ａ）に示すエアコン室内機５７と上敷きマット５１を併用する時には、上敷きマット５１にも８０℃の温水が供給されてしまう。このため、マット５１の表面温度が必要以上に上昇してしまい、快適な表面温度とならない。この表面温度の上昇を抑える対策としては、８０℃の温水が断続的にマット５１に供給されるように制御することが考えられるが、こうするとマット５１の中で温水が静止状態になるため、マット５１表面で温度のむらが生じる。また、温水が静止状態にあると、マット５１の表面温度の低下を検知することが不可能となるので、表面温度を制御しようとすると経験的なデータに基づいて行うこととなり、暖房負荷の違いへの対応が難しくなる。
【０００６】
一方、温水コンセントには熱源機からの制約により８０℃の温水しか供給できないものがある。このような温水コンセントの場合、熱源機外での制御システムが存在しないため、温水を多目的に利用することができないこととなる。
【０００７】
また、図７（ｂ）に示す床暖房６１においても断続制御のため表面温度のむらが温水の入り口と出口で生じる。これを解決するには、温水の配管経路を工夫する必要があり、結果として配管が複雑になる。また、床暖房６１の表面温度を検知する手段としてこれを室温から推測する方法が考えられるが、この方法では経験的データに基づくこととなるので問題がある。また、直接表面温度を測る方法も考えられるが、この方法では配線の必要性等の問題を生じる。
【０００８】
この発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、熱源機からの制約により６０℃以上の温水（８０℃の温水）しか供給できない温水コンセントを使用した床暖房であっても、表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる床暖房の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る床暖房の制御装置は、上記課題を解決するため、一方の温水経路に流れる温水によって回転自在に設けられた原動羽と、この原動羽の回転が伝えられることにより、他方の温水経路内の温水を流すことができる回転羽と、上記原動羽に温水を流す熱源機と、この熱源機から負荷に温水を供給するための温水コンセントを介して該熱源機と該負荷との間に温水を循環させる温水経路と、上記他方の温水経路内の温水を流すことにより上記負荷内にたまっている温水を循環させる温水経路と、該温水経路に設けられた温度を検知するセンサーと、上記センサーで検知した温度情報によって開閉を行うものであって、上記温水経路のうちの該温水コンセントから該負荷に温水が流れる部分に設けられたバルブと、上記センサーからの温度情報を用いて上記バルブの開閉動作を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る床暖房の制御装置は、熱源機から負荷に温水を供給するための温水コンセントを介して該熱源機と該負荷との間に温水を循環させる第１の温水経路と、この第１の温水経路のうちの該負荷から該熱源機に温水がもどる部分に設けられた温度を検知するセンサーと、このセンサーで検知した温度情報によって開閉を行うものであって、該第１の温水経路のうちの該温水コンセントから該負荷に温水が流れる部分に設けられたバルブと、該センサーからの温度情報を用いて該バルブの開閉動作を制御する制御部と、このバルブを閉じて該第１の温水経路を遮断することにより、該温水コンセントを介して該熱源機との間に温水を循環させる第２の温水経路と、この第２の温水経路に設けられた、温水が流れることによって回転する原動羽と、該原動羽の回転が伝えられる回転羽と、この回転羽の回転力によって温水を該負荷の内部のみに循環させる第３の温水経路と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
上記床暖房の制御装置では、制御部によりバルブを閉じて温水の流れを第１の温水経路から第２の温水経路に切り換える。こうすると原動羽が回転し、この回転力が回転羽１１を駆動させ、その結果、負荷内にたまっている温水を第３の温水経路で循環させることができる。これにより、電気を使用しないで負荷の温度を均一にすることができ、負荷の表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる。つまり、温水の供給を断続的に行うことで表面の温度の上昇を防ぐだけでなく、目標温度に表面の温度むらをおさえて制御することができる。
【００１２】
また、この発明に関連する床暖房の制御装置は、熱源機から負荷に温水を供給するための温水コンセントを介して該熱源機と該負荷との間に温水を循環させる温水経路と、この温水経路のうちの該温水コンセントと該負荷との間に設けられた、該温水経路の温水の流れる方向を切り換えることができる制御弁と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
この床暖房の制御装置では、制御弁によって温水経路の温水の流れる方向を切り換えることにより、素早く負荷の温度を均一にすることができ、負荷の表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる。
【００１４】
また、この発明に関連する床暖房の制御装置は、上記制御弁によって温水の流れる方向を切り換える際の弁を上下に移動させる手段であって、ケース内に封入された熱によって膨張するワックスと、このワックスが膨張することによって該弁を移動させるスピンドルとからなる熱動素子をさらに含むことが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、上敷きの温水マットや床暖房等に６０℃以上の温水を連続的に供給すると、表面の温度が目標以上に上昇する端末を従来の温水コンセント（６０℃以上の温水）に接続して用いるための制御システムを提案するものである。このシステムは、電気を使用しないで負荷の温度を目的の温度に均一に保つための制御システムであり、その駆動源としては熱膨張素子、バイメタル等がある。
【００１６】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態による床暖房（上敷き温水マットを含む）の制御装置を示すシステム図であり、図２（ａ）は、図１に示す床暖房の制御装置の要部を拡大した平面構造図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す制御装置の要部の側面構造図である。
【００１７】
図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、熱源機１は、８０℃の温水又は６０℃以上の温水を作るものであり、この温水を負荷に供給するためのポンプ３を有する。このポンプ３は温水コンセント５の一方側に接続されており、この温水コンセント５は制御装置７に接続されている。この制御装置７は、原動羽９、回転羽１１、ギヤ１３、バルブ１５、センサー１７及び図示せぬ制御部から構成されている。
【００１８】
温水コンセント５の一方側はバルブ１５及び原動羽９に接続されており、原動羽９は温水コンセント５の他方側に接続されている。バルブ１５は回転羽１１及び負荷（床暖房、温水マット等）１９に接続されており、負荷１９はセンサー１７を介して回転羽１１及び温水コンセント５の他方側に接続されている。バルブ１５及びセンサー１７には上記制御部が接続されている。また、原動羽９及び回転羽１１それぞれの回転軸はギヤ１３に接続されており、原動羽９の回転力がギヤ１３を介して回転羽１１に伝えられる構成となっている。
【００１９】
上述した床暖房の制御装置では、熱源機（ボイラー）１、ポンプ３、負荷１９、ボイラー１という順（第１の温水経路）に熱媒（６０℃以上の温水又は８０℃の温水）が流れると、ボイラー１から高温水が直接負荷１９に入り、負荷１９の入口近くは高温となり、出口近くは低温のままであることは容易に判断できる。そこで、センサー１７及び制御部により主回路を図１に示すようにバルブ１５を閉にして温水の流れを矢印のよう（第２の温水経路）に切り換える。こうするとポンプ圧により原動羽９が回転し、この回転力がギヤ１３を介して回転羽１１を駆動させ、その結果、負荷１９内にたまっている熱媒を第３の温水経路で循環させることができる。これにより、負荷１９の温度を均一にすることができる。したがって、電気を使用しないで負荷１９の温度を均一にすることができ、負荷１９の表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる。よって、６０℃以上の温水を供給する温水コンセントを用いて床暖房や上敷きマットが接続できる。
【００２０】
つまり、温水の供給を断続的に行うことで表面の温度の上昇を防ぐだけでなく、目標温度に表面の温度むらをおさえて制御することができる。
【００２１】
図３（ａ）、（ｂ）は、この発明の第２の実施の形態による床暖房（上敷き温水マットを含む）の制御装置を示すシステム図であり、図４は、図３に示す制御弁を拡大した構造図であり、図５（ａ）は、図４に示す制御弁を駆動させる熱動素子（熱膨張素子）を示す構造図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す熱動素子の現物の実寸を示す図であり、図６は、図５（ａ）に示す熱動素子の特性を示す特性曲線である。
【００２２】
図３に示すように、熱源機１は、８０℃の温水又は６０℃以上の温水を作るものであり、この温水を負荷に供給するためのポンプ３を有する。このポンプ３は温水コンセント５の一方側に接続されており、この温水コンセント５は制御弁２１に接続されている。この制御弁２１は一方のセンサー２３を介して負荷１９に接続されており、負荷１９は他方のセンサー２３を介して制御弁２１に接続されている。
【００２３】
熱源機１により作られた温水は、温水経路によって熱源機１と負荷１９との間を循環する。つまり、この温水は、温水コンセント５を介して制御弁２１に送られ、この制御弁２１からセンサー２３を通って負荷１９に送られた後、この負荷１９の内部を通ってセンサー２３を介して再び制御弁２１に送られ、そして温水コンセント５を通って熱源機１にもどる。
【００２４】
図４に示すように、制御弁２１は、弁２５を上下に移動させることにより、ポンプ３から図示せぬ温水コンセントを介して供給される温水の流れを切り換えることができる構成となっている。つまり、図４に示す制御弁２１の状態は、配管２７を流れる温水を配管２９に流すように調整しているものであり、これは図３（ａ）に相当する温水の流れである。また、図３（ａ）とは逆である図３（ｂ）に相当する温水の流れに切り換えるには、弁２５を少し上に押し上げれば良い。こうすると配管２７を流れる温水を配管３１に流すように温水の流れが切り換えられる。
【００２５】
上記制御弁２１における弁２５の上下移動を行う手段としては、図５（ａ）に示す熱動素子を制御弁２１の上と下（矢印部の２か所）に取り付けるというものがある。この熱動素子３３は銅のケース３５を有しており、この銅のケース３５の内部とゴムスリーブ３７とで仕切られた部分にはワックス３９が充填（封入）されている。ゴムスリーブ３７はスピンドル４１を包んでおり、このスピンドル４１は上下に移動自在に構成されている。ワックス３９は熱が加えられると膨張する性質を有するものであり、ワックス３９が膨張するとスピンドル４１がゴムスリーブ３７を介して下方に押されるようになっている。つまり、銅のケース３５を暖めていくと、内部のワックス３９が膨張してゴムスリーブ３７を押す。これにより、スピンドル４１が押し出される。ただし、スピンドルは自力で元にもどれないので、必ず反作用の力が必要となる。尚、熱動素子３３の現物の実寸は、図５（ｂ）に示すように、円柱状の銅のケース３５の外形が１２φと８．５φで、高さが２６mmである。
【００２６】
上記熱動素子３３は図６に示す温度特性を有している。図６に示すｔ1 〜ｔ3 の温度は、個々の制御システムに応じて任意に変更できるものである。
【００２７】
次に、このシステムの動作について図３及び図４を参照しつつ説明する。
負荷１９の温度が低い場合は、図３（ａ）に示すように熱源機（ボイラー）１から温水を直接通湯する。出側の温度が上昇してくるに従いゆっくりと制御弁２１が閉弁の方向に動く。即ち、図４に示す弁２５がゆっくりと上昇する。これにより、徐々に負荷１９への通湯量が変わる。そして、ある設定されたタイミングで図３（ｂ）に示すように負荷１９の出入口を切り換えて通湯し（温水を逆方向に流し）、素早く負荷の温度を均一にすることができ、負荷の表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、床暖房の制御装置は、一方の温水経路に流れる温水によって回転自在に設けられた原動羽と、この原動羽の回転が伝えられることにより、他方の温水経路内の温水を流すことができる回転羽とを具備する。また、温水経路の温水の流れる方向を切り換えることができる制御弁を有する。したがって、表面の温度むらや表面温度の必要以上の上昇を抑えることができる床暖房の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態による床暖房（上敷き温水マットを含む）の制御装置を示すシステム図。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す床暖房の制御装置の要部を拡大した平面構造図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す制御装置の要部の側面構造図。
【図３】この発明の第１の実施の形態による床暖房（上敷き温水マットを含む）の制御装置を示すシステム図。
【図４】図３に示す制御弁を拡大した構造図。
【図５】図５（ａ）は、図４に示す制御弁を駆動させる熱動素子（熱膨張素子）を示す構造図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す熱動素子の現物の実寸を示す図。
【図６】図５（ａ）に示す熱動素子の特性を示す特性曲線であり、熱動素子に加えられる温度とスピンドルが動く長さとの関係を示すグラフ。
【図７】図７（ａ）は、従来の上敷きマットによる床暖房およびエアコン室内機による室内暖房のシステムを示す構成図であり、図７（ｂ）は、従来の床暖房、エアコン室内機及び移動型放熱器等による暖房システムを示す構成図。
【符号の説明】
１…熱源機                      ３…ポンプ
５…温水コンセント              ７…制御装置
９…原動羽                      １１…回転羽
１３…ギヤ                      １５…バルブ
１７…センサー                  １９…負荷（床暖房、温水マット等）
２１…制御弁                    ２３…センサー
２５…弁                        ２７、２９、３１…配管
３３…熱動素子                  ３５…銅のケース
３７…ゴムスリーブ              ３９…ワックス
４１…スピンドル                ５１…上敷き温水マット
５３…温水加熱エアコン          ５５…温水コンセント
５７…エアコン室内機            ６１…床暖房
６３…システムコントローラ      ６５…熱源機
６７…エアコン室内機、バス乾等  ６９…移動型放熱器
【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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【図７】
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