JPH09170764A - 温水暖房システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内機の暖房温度精度を向上する。 【解決手段】 加熱用熱交換器１１から流出する温水温
度が一定温度になるようにバーナ１００の加熱量を制御
する。設定温度と室内温度との温度差に基づいて暖房用
熱交換器１６によって放熱する必要熱量を算出し、必要
熱量と暖房用熱交換器１６から流出する流出温水温度と
に基づいて暖房用熱交換器１６を通過させる流量を算出
する。暖房用熱交換器１６での放熱量は、流入温水温度
と流出温水温度との温度差と通過流量で決まり、暖房用
熱交換器１６には加熱用熱交換器１１から一定温度の温
水が供給されるため、水量センサ１８の検出流量が、算
出流量になるように流量可変弁１４を制御することによ
り、精度のよい暖房を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内機に温水を循
環させて室内の暖房を行う温水暖房システムの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーナ等により加熱された温水を室内機
に循環させる温水暖房システムでは、設定温度と室内温
度との温度差に基づいて室内機で放熱すべき必要熱量が
算出され、必要熱量に応じて温水を加熱するバーナ等の
燃焼量が制御されて、室内機で必要熱量が放熱されるも
のがある。

【０００３】また、室内機のみでなく室内の床面に設置
した床暖房パネルにも温水を循環させるために、温水循
環回路を並列に設けた複合温水暖房システムがある。こ
うした温水暖房システムでは、床暖房パネルによる暖房
能力を調節するために、床暖房パネルへの温水循環回路
に設けた床暖制御弁の開放率を設定された暖房能力に応
じて可変することによって循環する温水水量を調節し、
それによって床面温度を調節している。このため、バー
ナによって加熱される温水の温度が一定温度になるよう
に、バーナの加熱量を調節している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり、室内機
と床暖房パネルとにそれぞれ温水を循環させる温水暖房
システムでは、室内機単独で運転を行う場合には、安定
した温度管理ができるが、室内機と床暖房パネルとの両
方で暖房を行う場合には、床暖房パネルの発熱量を制御
するために、バーナの加熱量は単に温水温度を一定温度
に維持するように制御されるため、床暖房パネルを循環
する温水量の変化に伴って室内機への温水量が変化し
て、室内機による放熱量が変化し室内機の放熱量を正確
に管理することができず、室内温度を安定させることが
できにくいという問題がある。

【０００５】本発明は、温水を室内機に循環させる温水
暖房システムにおいて、必要熱量を確実に室内機で放出
させることができる温水暖房システムの制御装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の温水暖房システ
ムでは、室内に設置した室内暖房機に加熱源によって加
熱された一定温度の温水をポンプによって温水循環回路
に循環させる際に、室温設定手段に設定された設定温度
と室温センサに検知された室内温度との温度差に基づい
て室内暖房機によって放出すべき必要熱量を必要熱量算
出手段によって算出し、室内暖房機から流出する流出温
水温度を流出温水温度検知手段で検知すると、必要熱量
算出手段により算出された必要熱量と流出温水温度検知
手段により検知された室内暖房機の流出温水温度とから
温水循環回路中の温水の流量を調節するための流量可変
弁によって調整すべき流量を流量算出手段により算出す
る。

【０００７】流量可変弁制御手段は、算出された流量と
室内暖房機を通過する温水流量を検出する流量センサの
検出流量とに基づいて流量可変弁を制御し、検出流量が
算出流量になるように流量可変弁の開度を制御する。こ
れにより、室内暖房機では、室内温度に応じた適切な熱
量が確実に放熱され、精度のよい暖房を行うことができ
る。

【０００８】また、温水循環回路が、床暖房パネルに対
する循環回路を形成している場合であっても、加熱源に
よって加熱された温水温度が一定であれば、上記の制御
によって確実に室内暖房機における放熱量を管理できる
ため、精度のよい暖房を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明を、以下に示す実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明に係わる温水暖房
式エアコンシステムの実施例を示す。図１において、１
は加熱源及び冷却源を有し屋外に設置される室外機、２
は室内上方の壁部に配置される室内機であり、温水配管
及び冷却用配管によって室外機１と接続されており、３
は放熱用温水配管を有し室内の床面に配置される床暖房
パネルであり、温水配管によって室外機１と接続されて
いる。この室外機１、室内機２、床暖房パネル３及び温
水配管、冷却配管により暖房用の温水回路１０および冷
凍サイクル２０がそれぞれ形成されている。

【００１０】室外機１には、温水回路１０の構成とし
て、加熱用熱交換器１１、一定回転で駆動される循環ポ
ンプ１２、床暖熱動弁１３、ニードルをステッピングモ
ータで駆動して流量を制御する流量可変弁１４、プレッ
シャータンク１５、水量センサ１８が設けられ、加熱源
としてのガスバーナ１００が備えられている。冷凍サイ
クル２０の構成としては、インバータ制御されるモータ
により駆動されて冷媒であるフロンガスを圧縮する圧縮
機２１、凝縮器２２、ストレーナ２３、キャピラリチュ
ーブ２４が設けられ、凝縮器２２には放熱ファン２６が
備えられている。

【００１１】室内機２には、温水回路１０の構成として
暖房用熱交換器１６が設けられ、冷凍サイクル２０の構
成として冷房用熱交換器２５が設けられ、各熱交換器１
６，２５に対して、室内空気を循環させる対流ファン２
００が備えられていて、室内空気を冷房用熱交換器２５
→暖房用熱交換器１６の順で通過させて、再び室内へ送
り出す。

【００１２】室外機１、室内機２及び床暖房パネル３に
おいて、温水回路１０は、循環ポンプ１２の吐出側に加
熱用熱交換器１１の流入側が接続され、加熱用熱交換器
１１の流出側には、流量可変弁１４を介して室内機２の
暖房用熱交換器１６の流入側が接続されている。加熱用
熱交換器１１の流入側と循環ポンプ１２の吐出側との間
で温水配管は分岐して、分岐した温水配管は床暖熱動弁
１３を介して床暖房パネル３の流入側と接続されてい
る。暖房用熱交換器１６の流出側の温水配管と床暖房パ
ネル３の流出側の温水配管は合流し、プレッシャータン
ク１５を介して循環ポンプ１２の吸引側に接続されてい
る。

【００１３】なお、温水配管は加熱用熱交換器１１の流
出側で分岐して、室内機２と床暖房パネル３をバイパス
して小流量の温水を加熱用熱交換器１１から循環ポンプ
１２へ直接帰還させるバイパス管１７となっており、バ
イパス管１７の流出側は、循環ポンプ１２の吸引側に接
続されて、プレッシャータンク１５の流出側と合流して
いる。

【００１４】以上の構成を有する温水回路１０では、循
環ポンプ１２の作動によって、主に、循環ポンプ１２→
加熱用熱交換器１１→流量可変弁１４→暖房用熱交換器
１６→プレッシャータンク１５→循環ポンプ１２の循環
回路で、バーナ１００によって高温に加熱された加熱用
熱交換器１１内の高温水を循環させる高温水循環回路を
形成するとともに、循環ポンプ１２→床暖熱動弁１３→
床暖房パネル３→プレッシャータンク１５→循環ポンプ
１２の循環回路で、循環ポンプ１２に帰還した低温水を
循環させる低温水循環回路を形成する。

【００１５】なお、バーナ１００によって加熱された加
熱用熱交換器１１内の高温水は、循環ポンプ１２→加熱
用熱交換器１１→バイパス管１７→循環ポンプ１２の循
環回路でも循環して、床暖房パネル３へ循環する低温水
循環回路の温水を加熱する。

【００１６】他方、冷凍サイクル２０では、フロン冷媒
は、冷媒圧縮機２１→凝縮器２２→ストレーナ２３→キ
ャピラリチューブ２４→冷房用熱交換器２５→冷媒圧縮
機２１を循環し、循環中に、冷媒は凝縮器２２で気相→
液相の状態変化をして熱の放出を行い、冷房用熱交換器
２５で液相（霧状）→気相の状態変化をして熱の吸収を
行って室内空気を冷却する。

【００１７】制御装置４００は、使用者によって操作さ
れるリモコン４に応じて各種の運転をマイコンによって
制御するもので、主部は室外機１に備えられているが、
室内機２には、リモコン４の赤外線操作信号を受信する
ための受信部と、室内機２に備えられた各種センサによ
る検知を行う検知部と、対流ファン２００を駆動するた
めの駆動部と、これらの室内機２の各部と室外機１の主
部との間で制御信号を通信する通信部とが備えられてい
る。

【００１８】また、主部においては、ガスを燃料とする
バーナ１００の燃焼制御等の暖房運転を含む主動作用の
マイコンとは別に、冷房運転および除湿運転における冷
凍サイクル２０の圧縮機２１の作動を制御するための冷
房用マイコンが別途に設けられている。

【００１９】なお、制御装置４００は、各種の制御を行
うために、加熱用熱交換器１１の流出側に高温水サーミ
スタ４０１、循環ポンプ１２の吐出側と床暖熱動弁１３
との間に低温水サーミスタ４０２、室内機２の暖房用熱
交換器１６の流出側に室内温水サーミスタ４０３、冷却
用熱交換器２５に室内凍結サーミスタ４０４、室内機２
内に室温サーミスタ４０５及び湿度センサ４０６を備え
ている。

【００２０】以上の構成からなる温水暖房式エアコンシ
ステムは、制御装置４００によって、室内機２のみによ
る単独暖房運転、床暖房パネル３のみによる床単独運
転、床暖房パネル３と室内機２によるデュエット暖房運
転、室内機２のみによるドライ運転、床暖房パネル３と
室内機２によるデュエットドライ運転、室内機２による
冷房運転がそれぞれ制御される。ここでは、室内機２の
みによる単独暖房運転、床暖房パネル３のみによる床単
独運転、床暖房パネル３と室内機２によるデュエット暖
房運転について以下に説明する。

【００２１】〔単独暖房運転〕単独暖房運転は、室内機
２のみによって室内を暖房するものである。単独暖房運
転では、リモコン４の暖房運転のオン操作に応じて循環
ポンプ１２の駆動を開始しバーナ１００の燃焼を開始す
るとともに、流量可変弁１４を全開にして、リモコン４
によって設定される目標室内温度Ｔｓと室温サーミスタ
４０５によって検知される室内温度Ｔｒとから目標湯温
を５８℃〜８５℃の間で決定し、高温水サーミスタ４０
１によって検知される湯温が目標湯温になるようにバー
ナ１００の燃焼量を制御する。また、室内機２の対流フ
ァン２００は、バーナ１００の燃焼量に比例して、８段
階に制御される。なお、このとき、低温水循環回路の床
暖熱動弁１３は閉じられる。

【００２２】〔床単独運転〕床単独運転は、床暖房パネ
ル３のみによって暖房運転を行うものである。床単独運
転では、リモコン４の床暖房運転のオン操作に応じて床
暖房ホットダッシュ動作を行う。以下、図２を参考にし
て説明する。床暖房ホットダッシュ動作では、始めに室
内機２の対流ファン２００を一定時間（数十秒間）微風
で駆動し（ステップ１０１）、これにより、室内空気を
対流させる。その後、室内機２に備えられた室温サーミ
スタ４０５により室内温度Ｔｒを検知する（ステップ１
０２）。

【００２３】この検知により床温を推定して、その温度
に基づいて床暖熱動弁１３を連続して開放する床暖房ホ
ットダッシュ時間ｔｐ（２０分〜３時間）を算出する
（ステップ１０３）。この床暖房ホットダッシュ時間ｔ
ｐは、検知された室内温度Ｔｒが高い場合には短く、低
いほど長くなるように算出する。

【００２４】床暖房ホットダッシュ動作では、循環ポン
プ１２の駆動を開始するとともにバーナ１００の燃焼を
開始する。床暖房ホットダッシュ時間ｔｐの間、床暖熱
動弁１３を開放し、高温水サーミスタ４０１によって検
知される温度が８０℃になるように燃焼ファン１０１及
び比例弁１０４を制御する（ステップ１０４）。これに
より、バーナ１００によって８０℃に加熱された温水
が、運転開始直後から床暖房ホットダッシュ時間ｔｐの
間連続して床暖房パネル３を通過して放熱するため、暖
房開始初期に十分な床暖房能力が確保でき、室内温度の
立ち上がりが向上する。

【００２５】床暖房ホットダッシュ時間ｔｐが経過した
後は（ステップ１０５においてＹＥＳ）、リモコン４に
よって７段階のうちから設定される床暖房レベルに応じ
て、床暖熱動弁１３の開放時間と遮断時間との割合が決
定されて、決定された割合で床暖熱動弁１３が開閉制御
される（ステップ１０６）。このとき、バーナ１００の
燃焼量は、低温水サーミスタ４０２によって検知される
温度が６０℃になるように制御される。

【００２６】この床暖熱動弁１３の開放時間と遮断時間
との割合は、２０分間の周期において開放される時間
が、最大床暖房レベルでは２０分間、最小床暖房レベル
では３分間、その間の床暖房レベルでは、３分間から２
０分間の間の時間がそれぞれ設定されるものである。な
お、床暖熱動弁１３は、熱により開閉制御するものであ
り、開閉に時間が掛かるが、温水の循環を停止させる
際、大きな作動力により確実に温水循環回路を閉鎖する
ことができる。なお、床暖房運転の場合には、流量可変
弁１４は閉じられる。

【００２７】〔デュエット暖房運転〕デュエット暖房運
転は、室内機２と床暖房パネル３とにより室内の暖房を
行うものである。デュエット暖房運転では、床暖房パネ
ル３については、上記の床単独運転の場合と同様に床暖
房ホットダッシュ動作の制御を行い、バーナ１００の着
火後の燃焼量制御として、加熱用熱交換器１１の流出側
に設けられた高温水サーミスタ４０１によって高温水温
度を検知して、その温度が８０℃になるようにバーナ１
００の燃焼量をフィードバック制御する。

【００２８】室内機２への温水制御としては、リモコン
４の設定温度Ｔｓと、室内機２に備えられた室温サーミ
スタ４０５に検知される室内温度Ｔｒに基づいて室内に
放出する必要熱量Ｑを算出して、この必要熱量Ｑが室内
機２の暖房用熱交換器１６で放熱されるような温水流量
Ｌが得られるように、流量可変弁１４を制御する。

【００２９】暖房用熱交換器１６での放熱量は、暖房用
熱交換器１６へ流入する流入温水温度Ｔinと暖房用熱交
換器１６から流出する流出温水温度Ｔout との温度差
と、暖房用熱交換器１６を流れる温水流量Ｌとから Ｑ＝Ｌ×（Ｔin−Ｔout ） … 式１ で求められるため、温水流量Ｌは、 Ｌ＝Ｑ／（Ｔin−Ｔout ） … 式２ で決まる。従って、上記の必要熱量Ｑが算出された場
合、流入温水温度Ｔinと流出温水温度Ｔout とを検知す
れば、上式２により温水流量Ｌが算出でき、水量センサ
１８で検出される検出流量が、この算出された温水流量
Ｌになるように流量可変弁１４を制御すればよい。

【００３０】なお、暖房用熱交換器１６への流入温水温
度Ｔinは、高温水サーミスタ４０１により検知され、流
出温水温度Ｔout は、室内機２の室内温水サーミスタ４
０３により検知される。なお、前述したように、流入温
水温度Ｔinが一定（８０℃）になるようにバーナ１００
の燃焼量が制御されるため、温水流量Ｌを算出する際、
流入温水温度を検知し直さなくてもよい。

【００３１】以上の制御動作により、暖房用熱交換器１
６への流量を制御でき、室内機２の暖房用熱交換器１６
における放熱量を正確に制御でき、床暖房パネル３によ
る暖房を同時に行い、暖房用熱交換器１６への流量が安
定しない場合であっても、より精度の高い暖房運転を行
うことができる。

【００３２】なお、上記の各運転において、バーナ１０
０の燃焼制御としては、各運転のオン操作に応じて、燃
焼ファン１０１でプレパージを行った後に、所定のシー
ケンスで電磁弁１０２、１０３および比例弁１０４を制
御してバーナ１００へ燃料を供給して点火電極１０５で
火花放電を発生させて燃焼を開始する点火制御を行い、
フレームロッド１０６による着火検知後は、燃焼ファン
１０１および比例弁１０４を制御してバーナ１００の燃
焼量を制御する。また、運転終了後には、バーナ１００
の燃焼停止後、２分を経過してから循環ポンプ１２の作
動を停止することにより、余熱を利用して滑らかに暖房
運転を停止させることができる。

【００３３】圧縮機２１を駆動するインバータ制御とし
ては、冷房運転および各ドライ運転において、圧縮機２
１の回転数が制御される。上記実施例では、遮断弁とし
て床暖熱動弁を示し、ＯＮ、ＯＦＦのデューティ比を帰
ることにより開放比率を制御するようにしたが、比例弁
を用いて、通電電流を変えることにより開放比率を制御
するようにしてもよい。また、上記実施例では、暖房単
独運転時、バーナの燃焼量を制御することにより暖房能
力を調整するものを示したが、温水の温度を一定とし、
循環流量を制御することにより暖房能力を調整するよう
にしてもよい。尚、このものにおいては、床暖房を備え
ない場合でも、本発明を適用することができる。また、
上記実施例では、加熱源としてバーナを示したが、電気
ヒータでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す温水エアコンシステムの
概略構成図である。

【図２】本発明の実施例における床単独運転における制
御動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

２ 室内機（室内暖房機） ４ リモコン（室温設定手段） １０ 温水回路（温水循環回路） １２ 循環ポンプ １４ 流量可変弁 １８ 水量センサ（流量センサ） １００ バーナ（加熱源） ４００ 制御装置（温水暖房システムの制御装置、必要
熱量算出手段、流量算出手段、流量可変弁制御手段） ４０３ 室内温水サーミスタ（流出温水温度検知手段） ４０５ 室温サーミスタ（室温センサ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内に設置した室内暖房機に加熱源によ
   って加熱された一定温度の温水をポンプによって循環さ
   せる温水循環回路を形成した温水暖房システムであっ
   て、前記温水循環回路中の温水の流量を調節するための
   流量可変弁と、 設定温度を設定する室温設定手段と、 室内温度を検知する室温センサと、 前記室内暖房機から流出する流出温水温度を検知する流
   出温水温度検知手段と、 前記設定温度と前記室内温度との温度差に基づいて前記
   室内暖房機によって放出すべき必要熱量を算出する必要
   熱量算出手段と、 該必要熱量算出手段により算出された前記必要熱量と流
   出温水温度検知手段により検知された前記室内暖房機の
   流出温水温度とから前記流量可変弁によって調整すべき
   流量を算出する流量算出手段と、 前記室内暖房機を通過する温水流量を検出する流量セン
   サと、 前記流量算出手段の算出した算出流量と前記流量センサ
   の検出流量とに基づいて前記流量可変弁を制御する流量
   可変弁制御手段とを具備することを特徴とする温水暖房
   システムの制御装置。