(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ（３）と床暖房機器（４）とを配管で接続することにより水循環経路（１０）を構成し、上記ポンプ（３）を駆動することによって、加熱源である水熱交換器（１１）により加熱された温水（Ｗ）を水循環経路（１０）内に循環供給するように構成したヒートポンプ式床暖房装置において、上記水熱交換器（１１）の凝縮温度を検知する検知手段（２７）と、この検知手段（２７）の検知温度に基づき上記水循環経路（１０）の水循環量を制御する制御手段（３０）とを設け、床暖房運転開始時に、上記検知手段（２７）の検知温度が低いときには、高いときよりも上記水循環量を低下させることを特徴とするヒートポンプ式床暖房装置。
【請求項２】
上記検知温度の検知温度が設定基準値より低いときに、上記水循環経路（１０）の水循環を停止することを特徴とする請求項１のヒートポンプ式床暖房装置。
【請求項３】
高低差を有する複数の設定基準値を設定して、上記水循環量の制御を各設定基準値毎に行うことを特徴とする請求項１のヒートポンプ式床暖房装置。
【請求項４】
上記検知温度が、設定水温を超えたときに上記水循環量の制御を解除することを特徴とする請求項１〜請求項３のいづれかのヒートポンプ式床暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヒートポンプ式床暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプと床暖房機器とを配管で接続することにより水循環経路を構成し、上記ポンプを駆動することによって、加熱源である水熱交換器により加熱された温水を水循環経路内に循環供給する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。すなわち、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と共に、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、床暖房機器に温水を供給して床暖房を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、床暖房を立ち上げる時に、水循環経路内の水や暖房を行う床の温度が低温（例えば、１０℃以下）になっている場合があり、このような状態で、上記従来のヒートポンプ式床暖房装置にて床暖房を行えば、水熱交換器の凝縮量が大きくなって、この水熱交換器側の高圧を保持できず、正常な冷凍サイクルが形成されないことがある。このような場合には、充分な効率が得られず、また床暖立上が悪くなるおそれがあった。
【０００４】
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って、その目的は、立上時間の短縮を図ると共に、効率のよい床暖房を行うことが可能なヒートポンプ式床暖房装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のヒートポンプ式床暖房装置は、ポンプ３と床暖房機器４とを配管で接続することにより水循環経路１０を構成し、上記ポンプ３を駆動することによって、加熱源である水熱交換器１１により加熱された温水Ｗを水循環経路１０内に循環供給するように構成したヒートポンプ式床暖房装置において、上記水熱交換器１１の凝縮温度を検知する検知手段２７と、この検知手段２７の検知温度に基づき上記水循環経路１０の水循環量を制御する制御手段３０とを設け、床暖房運転開始時に、上記検知手段２７の検知温度が低いときには、高いときよりも上記水循環量を低下させることを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１のヒートポンプ式床暖房装置では、床暖房運転の立上げ時に、検知手段２７の検知温度が低いときには、高いときよりも上記水循環経路１０の水循環量を低下させるので、この間に水熱交換器１１ので凝縮量を少なくして、この水熱交換器１１の高圧状態を維持する正常な冷凍サイクルを早期に形成することが可能となる。
【０００７】
請求項２のヒートポンプ式床暖房装置は、上記検知温度の検知温度が設定基準値より低いときに、上記水循環経路１０の水循環を停止することを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２のヒートポンプ式床暖房装置では、検知温度が設定基準値より低いときには、水循環経路１０の水循環を停止させるので、正常な冷凍サイクルの形成まで、ポンプ３による温水Ｗの水循環経路１０内での循環を停止することが可能となる。
【０００９】
請求項３のヒートポンプ式床暖房装置は、高低差を有する複数の設定基準値を設定して、上記水循環量の制御を各設定基準値毎に行うことを特徴としている。
【００１０】
上記請求項３のヒートポンプ式床暖房装置では、各設定基準値毎に水循環経路１０の水循環量の制御を行うことができ、これによって、段階的に水循環量を変化させることができ、正常な冷凍サイクルの形成を確実に行うことが可能となる。
【００１１】
請求項４のヒートポンプ式床暖房装置は、上記検知温度が、設定水温を超えたときに上記水循環量の制御を解除することを特徴としている。
【００１２】
上記請求項４のヒートポンプ式床暖房装置では、水循環経路１０の水の設定温度を低温度に設定する際、つまり床温を比較的低く抑える際に、検知温度が設定水温を超えたときに水循環量の制御を解除することができる。このため、検知温度が設定水温を超えたときに、水循環経路１０の水循環量を抑えることなく、１００％での循環が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のヒートポンプ式床暖房装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はヒートポンプ式床暖房装置の簡略全体図である。このヒートポンプ式床暖房装置は、水循環経路１０を備え、冷媒系統回路２にて加熱される温水を水循環経路１０で循環させて、床を暖房するものである。
【００１４】
水循環経路１０は、ポンプ３と、床暖房機器（床暖房パネル）４と、膨張タンク５とを備え、床暖房機器４は、温水循環パイプ６を有し、この温水循環パイプ６の入口６ａとポンプ３の吐出側とが温水往き配管７にて接続され、この温水循環パイプ６の出口６ｂと膨張タンク５とが温水戻り配管８にて接続されている。また、膨張タンク５とポンプ３の吸込口とが配管９にて接続されている。すなわち、ポンプ３と床暖房機器４とを配管７、８、９等で接続することによりこの水循環経路１０を構成している。また、水循環経路１０は、冷媒系統回路２の水熱交換器１１（加熱源）の一部を構成する熱交換路１２を有し、この熱交換路１２で、凝縮冷媒と熱交換され、温水が加熱される。
【００１５】
また、冷媒系統回路２は、圧縮機１５と、水熱交換器１１と、熱交換器１６と、膨張弁１７と、四路切換弁１８と、アキュムレータ１９とを備える。すなわち、四路切換弁１８の一方の１次ポートが圧縮機１５の吐出管２０に接続され、四路切換弁１８の他方の１次ポートが圧縮機１５の吸込管２１に接続されている。また、この吸込管２１には、上記アキュムレータ１９が介設されている。四路切換弁１８の一方の２次ポートが水熱交換器１１に第１ガス管２２にて接続され、四路切換弁１８の他方の２次ポートが熱交換器１６に第２ガス管２３にて接続されている。さらに、水熱交換器１１と膨張弁１７とが第１液管２４にて接続され、膨張弁１７と熱交換器１６とが第２液管２５にて接続されている。また、熱交換器１６には、ファン２６が付設されている。
【００１６】
ところで、このヒートポンプ式床暖房装置は、床暖房運転開始時の制御のために、図２に示すように、上記水熱交換器１１の凝縮温度を検知する検知手段２７と、設定基準値を設定する設定手段２８と、この設定手段２８の設定基準値と検知手段２７の検知温度とを比較する比較手段２９と、この比較手段２９の比較に基づいて上記水循環経路１０の水循環量を制御する制御手段３０とを備える。そして、床暖房立上り時に、上記検知手段の検知温度が低いときには、高いときよりも上記水循環量を低下させるものである。すなわち、この制御手段３０によれば、設定基準値を設定手段２８にて設定し、この設定基準値を比較手段２９に入力し、この比較手段２９で、検知温度と設定基準値とを比較する。そして、検知温度が設定基準値以下であれば、ポンプ３の回転駆動を停止することになる。つまり、水循環経路１０の水循環を停止する。逆に、検知温度が設定基準値を超えれば、ポンプ３の回転駆動させて、水循環経路１０の水循環を行うものである。なお、検知手段２７は、例えば、上記水熱交換器１１に付設された温度検知サミスターであり、制御手段３０は、このヒートポンプ式床暖房装置の全体の制御を行うＣＰＵにて構成される。
【００１７】
次に、このヒートポンプ式床暖房装置の床暖房運転を説明する。まず、図１のように四路切換弁１８を切換えた状態として、圧縮機１５を駆動する。すると、冷媒が、四路切換弁１８、水熱交換器１１、膨張弁１７、熱交換器１６、四路切換弁１８へと流れ、水熱交換器１１が凝縮器として機能し、熱交換器１６が蒸発器として機能する。そこで、上記ポンプ３を駆動すると、膨張タンク５内の温水Ｗが往き配管７内へ流出し、温水循環パイプ６を循環した後、戻り配管８に返流され、次いで熱交換路１２を流通する。このとき、上記のように、凝縮器として機能している水熱交換器１１によって、この熱交換路１２を流れる温水が加熱され、その後、膨張タンク５へと供給され、床暖房機器４がこの温水Ｗにて温められる。なお、このヒートポンプ式床暖房装置によれば、図１に示す状態から四路切換弁１８を切換えて、圧縮機１５を駆動すると、冷媒が、四路切換弁１８、熱交換器１６、膨張弁１７、水熱交換器１１、四路切換弁１８へと流れて、熱交換器１６が凝縮器として機能し、水熱交換器１１が蒸発器として機能するようにすれば、温水Ｗが冷却され、これによっ床冷房運転を行うことが可能となる。
【００１８】
ところで、床暖房運転の立上げ時には、水循環経路１０内の水温、床温が低温（例えば、１０℃）以下になっている場合が多く、このような場合、水熱交換器１１の凝縮量が大きくなり、十分な高圧を得ることができず、上記冷媒系統回路２が正常な冷凍サイクルを成形することが困難となって、極めて立上が悪いものとなるおそれがある。しかしながら、上記ヒートポンプ式床暖房装置では、上記制御手段３０等にて、次のような制御を行って立上りのよいものとすることが可能であり、図３を使用して説明する。図３におけるＴｃ１（例えば、３０℃）は、凝縮温度が上昇している場合の設定基準値を示し、図３におけるＴｃ２（２０℃）は、凝縮温度が下降している場合の設定基準値を示している。凝縮温度が上昇している場合、水熱交換器１０の凝縮温度を検知して、この検知温度が設定基準値Ｔｃ１（例えば３０℃）より低いときに、ポンプ３の駆動を行わずに水循環経路１０の水循環を停止させ、この間に、水熱交換器１０の凝縮温度を十分上昇させ、設定基準値Ｔｃ１を超えたときに、ポンプ３の回転駆動を行なって、水循環経路１０の水循環を開始する。逆に凝縮温度が下降して、２０℃を超えているときには、水循環経路１０の水循環を続け、２０℃以下となったときに、ポンプ３の駆動を停止して水循環経路１０の水循環を停止する。そのため、水循環状態では、十分な高圧を得ることができ、正常な冷凍サイクルを形成することが可能となって、効率の良い床暖房を行うことができると共に、立上がりも良いものとなる。
【００１９】
次に、図４は他の制御方法を示し、この場合は、高低差を有する複数の設定基準値を設定して、上記水循環量の制御を各設定基準値毎に行うものである。この場合、Ｔｃ１（例えば、２５℃）、Ｔｃ２（例えば、３０℃）、Ｔｃ３（例えば、３５℃）、Ｔｃ４（例えば、４０℃）、Ｔｃ５（例えば、２０℃）、Ｔｃ６（例えば、２５℃）、Ｔｃ７（例えば、３０℃）、及びＴｃ８（例えば、３５℃）を設定し、Ｔｃ１−Ｔｃ５以下でポンプ３の回転数をＲ0 ｒｐｍとし、Ｔｃ１−Ｔｃ５を超えてＴｃ２−Ｔｃ６以下でポンプ３の回転数をＲ1 ｒｐｍとし、Ｔｃ２−Ｔｃ６を超えてＴｃ３−Ｔｃ７以下でポンプ３の回転数をＲ2 ｒｐｍとし、Ｔｃ３−Ｔｃ７を超えてＴｃ４−Ｔｃ８以下でポンプ３の回転数をＲ3 ｒｐｍとし、Ｔｃ４−Ｔｃ８を超えればポンプ３の回転数をＲ4 ｒｐｍとする。この場合、例えば、Ｒ0 を０ｒｐｍとし、Ｒ1 をポンプ３の正規の回転数の１０％とし、Ｒ2 を正規の回転数の２０％とし、Ｒ3 を正規の回転数の５０％とし、Ｒ4 を正規の回転数とする。
【００２０】
すなわち、凝縮温度が上昇している場合、検知温度が２５℃以下では、ポンプ３の回転を停止したまま、つまり水循環経路１０の水循環を停止した状態を維持し、２５℃を超えれば、Ｒ1 （正規の１０％）でポンプ３を回転させて、僅かな循環量で循環させ、そして、さらに凝縮温度が上昇して３０℃を超えれば、Ｒ2 （正規の２０％）でポンプ３を回転させて水循環経路１０の水循環量をさらに増加させ、凝縮温度が上昇して３５℃を超えれば、Ｒ3 （正規の５０％）でポンプ３を回転させて水循環経路１０の水循環量をさらに増加させ、凝縮温度が上昇して４０℃を超えれば、Ｒ4 （正規の１００％）でポンプ３を回転させる。また逆に、凝縮温度が下降してＴｃ８以下になれば、ポンプ３をＲ3 で回転させ、Ｔｃ７以下になれば、ポンプ３をＲ2 で回転させ、Ｔｃ６以下になれば、ポンプ３をＲ1 で回転させ、Ｔｃ５以下になれば、ポンプ３の駆動と停止する。
【００２１】
このような制御をすれば、検知する凝縮温度に応じて、ポンプ３の回転数を変化させて、水循環経路１０の水循環量を変化させることが可能であって、正常な冷凍サイクルの形成が容易となって、より確実に立上時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００２２】
ところで、図３と図４に示す制御方法では、設定基準値を設定してこの設定基準値に基づいて制御しているが、このような設定基準値を設けることなく、単に、上記検知手段の検知温度が低いときには、高いときよりもポンプ３からの水循環経路１０への水循環量を低下させるものであってもよい。このように制御すれば、水循環量を階段状に変化させることなく連続した直線状に変化させることが可能となって滑らかな運転が可能となる。また、立上が終了して通常の床暖房運転となれば、つまり、タイマ手段を設け、床暖房運転開始から所定時間が経過すれば、上記制御を解除するように構成してもよい。
【００２３】
次に、図示省略しているが、別の実施の形態として、検知温度が、設定水温を超えたときに上記水循環量の制御を解除するものであってもよい。すなわち、このヒートポンプ式床暖房装置による床暖房温度が比較的低くて良い場合、たとえば、戻りの水温の設定値が３０℃である場合に、検知される凝縮温度が例えば３２℃であれば、このポンプ３による水循環経路１０の水循環量の制御を解除するものである。これは、床暖房温度が低く、低い凝縮温度であっても、十分にこの状態における正常な冷凍サイクルを形成することができるものであって、正常な冷凍サイクルの形成が可能であるにも係わらず、ポンプ３による水循環経路１０の水循環を停止したり、水循環量を減少させることは、床暖房運転上好ましくないからである。
【００２４】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。すなわち、設定手段２８にて設定される設定基準値としては、希望する床暖房温度、室内の温度等に応じて変更可能であり、また、図４における設定する設定基準値の数の増減は自由であると共に、各段階のポンプ３の回転数も変更自由である。さらに、水循環経路１０の水循環量の増減（調整）は、上記実施の形態では、ポンプ３の回転数を制御することによって行っていたが、例えば、温水往き配管７に流量調整機構（例えば、調整弁）を介設して、ポンプ３の回転数を制御することなく、この流量調整機構にて流量を制御して水循環経路１０の水循環量を調整するようにしてもよい。また、検知温度が、設定水温を超えたときに上記水循環量の制御を解除する場合の設定水温としても、変更可能である。また上記実施の形態においては、水熱交換器１１の温度を測定して凝縮温度を把握しているが、凝縮温度はそれ以外の手法、例えば、温水往き配管７の水温を検知すること等によっても把握可能である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１のヒートポンプ式床暖房装置によれば、床暖房立上り時において、水循環経路内を循環する温水量を少なく抑えることができ、この間に水熱交換器の凝縮量を少なくしてこの水熱交換器の高圧状態を維持する正常な冷凍サイクルの形成が可能となる。これによって、立上時間の短縮を図ることができると共に、効率のよい床暖房を行うことが可能となる。
【００２６】
請求項２のヒートポンプ式床暖房装置によれば、正常な冷凍サイクルの形成まで、ポンプによる温水の水循環経路内での循環を停止することができ、効率のよい立上りを行いことが可能となる。
【００２７】
請求項３のヒートポンプ式床暖房装置によれば、段階的に回転数を変化させることができ、正常な冷凍サイクルの形成を確実に行うことがが可能となる。
【００２８】
請求項４のヒートポンプ式床暖房装置によれば、検知温度が設定水温を超えたときに、水循環経路の水循環量を抑えることなく、１００％の循環量で循環することができ、低い床温度に応じた運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヒートポンプ式床暖房装置の実施の形態を示す簡略全体図である。
【図２】上記ヒートポンプ式床暖房装置の簡略ブロック図である。
【図３】上記ヒートポンプ式床暖房装置の制御方法を示すポンプと凝縮温度との関係図である。
【図４】上記ヒートポンプ式床暖房装置の他の制御方法を示すポンプと凝縮温度との関係図である。
【符号の説明】
３  ポンプ
４  床暖房機器
１０  水循環経路
１１  水熱交換器
２７  検知手段
３０  制御手段
Ｗ  温水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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