(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造で、効率よく屋内暖房にかかる燃料費を削減することを可能とする屋内温度制御システム装置を提供する。【解決手段】第１温度センサ１を有するエアーコンディショナＡと第２温度センサ２と冷却装置を有する温度制御装置Ｂと第３温度センサ３を有する重油焚暖房機Ｃからなる屋内温度制御システム装置で、温度制御装置Ｂに予め設定した所望の第２設定温度に第２温度センサ２が感知する第２感知温度が満たない場合は、冷却装置を稼働させて第１温度センサ１を冷却し、エアーコンディショナＡを全力運転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１温度センサを有するエアーコンディショナと第２温度センサと冷却装置を有する温度制御装置と第３温度センサを有する重油焚暖房機からなる屋内温度制御システム装置であって、前記温度制御装置に予め設定した所望の第２設定温度に前記第２温度センサが感知する第２感知温度が満たない場合は、前記冷却装置を稼働させて前記第１温度センサを冷却し、前記エアーコンディショナを全力運転させることを特徴とする屋内温度制御システム装置。 
【請求項２】
請求項１において、前記重油焚暖房機は予め設定した所望の第３設定温度に前記第３温度センサの感知する第３感知温度が満たない場合は前記重油焚暖房機を運転させることを特徴とする屋内温度制御システム装置。 
【請求項３】
請求項１又は２において、前記第２感知温度が前記第２設定温度＋α（０＜α＜１）を越えた場合は前記第１温度センサの冷却を停止させることを特徴とする屋内温度制御システム装置。 
【請求項４】
請求項１、２又は３において、前記重油焚暖房機の前記第３感知温度が前記第３設定温度＋α（０＜α＜１）以上となった場合は前記重油焚暖房機の運転を停止させることを特徴とする屋内温度制御システム装置。 
【請求項５】
請求項１、２、３又は４において、前記第１温度センサを冷却する場合は、前記第１感知温度が前記第１設定温度―γ（γ＞１０℃）となるように冷却することを特徴とする屋内温度制御システム装置。 
【請求項６】
請求項１、２，３、４又は５において、前記第１乃至第３設定温度は、いずれも所望の屋内基準温度と略同一であることを特徴とする屋内温度制御システム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い屋内面積を有する建物の屋内暖房において、燃料の削減率を向上させ、省エネを行うことができるようにした屋内温度制御システム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
広い屋内面積を有する建物の屋内暖房、特に、いわゆる農業分野におけるハウス農家のハウス暖房においては、その多くが、重油を燃料として暖房が行われている。しかしながら、近年、原油価格の高騰によりハウス暖房用燃料が大きく値上がりしている。
【０００３】
そこで、暖房費を低減させる方法として、重油の代わりに、ヒートポンプを用いたエアーコンディショナ（以下、単にエアーコンディショナと称する）を使用する方法があるが、昨今では、エアーコンディショナを使用して、エアーコンディショナと重油焚温風暖房機を効率よく連動制御することが提案されている。
【０００４】
具体的には、通常はＣＯＰの高いエアーコンディショナで暖房を行い、外気温度が極端に低くなりハウス内温度を設定温度に維持できなくなったときに重油暖房機の助けを借りてハウス内の温度を維持する。このようなシステムを、ハイブリッド暖房システムと称する。ここで、ＣＯＰとは、成績係数（Coefficient Of Performance）であり、1kwの電気入力に対する熱出力の割合を表す。
【０００５】
ところで、従来のハイブリッド暖房システムにおいては、通常、エアーコンディショナの設定温度Ｔ℃とすると、重油暖房機の設定温度を、Ｔ−１℃乃至Ｔ−２℃に設定して、ハウス内の温度を、Ｔ℃を維持する。外気温度が下がってくると、エアーコンディショナのみで、Ｔ℃を維持できなくなり、徐々にハウス内の温度が下がってくる。
【０００６】
ハウス内の温度がＴ−１℃乃至Ｔ−２℃になると、重油暖房機が運転を始め、ハウス内の温度が徐々に上がり、Ｔ＋１℃程度になると、重油暖房機の運転は停止する。外気温度が低い間は、この動作が繰り返される。
【０００７】
現在生産されているエアーコンディショナは、その殆どがインバータ制御を行うものである。インバータ制御においては、ハウス内の温度がエアーコンディショナの設定温度Ｔ℃より１０℃以上低い場合には全力で運転が行われるが、４乃至７℃低い程度の場合には、全力の５０乃至７０％の能力で運転が行われる。
【０００８】
したがって、外気温度が低くなり、ハウス内の温度がＴ℃を下回り始めても、エアーコンディショナは全力で運転を行わないため、徐々にハウス内の温度が低下していく。その結果、エアーコンディショナの能力に余裕があるにも拘らず、重油暖房機が運転を開始してしまう。そして、重油暖房機が運転を始め、ハウス内の温度が上昇してくると、エアーコンディショナはインバータ制御のため、さらに、暖房能力を下げてしまう。
【０００９】
このように、本来、重油暖房機の運転が始まるときにこそ、エアーコンディショナが全力運転を行い、重油暖房機の運転を速やかに停止させなければならないにも拘らず、重油暖房機による暖房が続くことになってしまう。この結果、重油使用量は実際にはあまり削減できていなかった。
【００１０】
更に、農業用ハウスで使用されるエアーコンディショナの多くは、いわゆる業務用のパッケージエアコンを転用したものであるため、それを使用する環境として想定している施設の表面積は狭く、壁面の熱還流率が低い。つまり、農業用ハウスと比べて暖房時は温まりやすく冷めにくい（冷房時は冷えやすく温まりにくい）施設で使用をすることを前提で設計されている。
【００１１】
一般にエアーコンディショナの暖房能力は以下の式によって計算され、これによって出力が決定されている。
必要暖房能力＝熱還流率×表面積×温度差
そして、「熱還流率」と「表面積」は前述した通り、表面積が狭く、壁面熱還流率が低い施設、例えば、住居用建物といったものを前提としている。
【００１２】
したがって外気温度が低くなり屋内温度がＴ℃を下回り始めても、エアーコンディショナは使用される建物に適した必要暖房能力式によって出力が決定されるわけではないため、いわゆるハウス屋内の温度を維持するために必要な出力で運転を行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１―４６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そのため、徐々にハウス内の温度が低下していき、その結果、エアーコンディショナの能力に余裕があるにもかかわらず、重油焚暖房機が運転を開始してしまう。そして、重油焚暖房機が運転を始め、屋内の温度が上昇してくると、エアーコンディショナはインバータ制御のため、更に暖房能力を下げてしまう。
【００１５】
このように、エアーコンディショナ内の制御プログラムに設定された使用環境と実使用環境のミスマッチと、インバータ制御による抑制的な運転によって、実際には理想的なハイブリッド暖房は行われず、重油使用量はあまり削減できていなかった。
【００１６】
本発明はこのような状況にかんがみて、広い屋内面積を有する建物、特にハウス農家のハウスの屋内に設置されるエアーコンディショナの稼働率を高め、その結果として省エネ、コスト削減を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、第１温度センサを有するエアーコンディショナと第２温度センサと冷却装置を有する温度制御装置と第３温度センサを有する重油焚暖房機からなる屋内温度制御システム装置であって、
前記温度制御装置に予め設定した所望の第２設定温度と前記第２温度センサが感知する第２感知温度が前記第２設定温度に満たない場合は、前記冷却装置を稼働させて前記第１温度センサを冷却し、前記エアーコンディショナを全力運転させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００１８】
請求項２の発明を、請求項１において、前記重油焚暖房機は予め設定した所望の第３設定温度に対して前記重油焚暖房機の前記第３温度センサの感知する第３感知温度が前記第３設定温度に満たない場合は前記重油焚暖房機を全力運転させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００１９】
請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記第２感知温度が前記第２設定温度＋α（０＜α＜１）を越えた場合は前記第１温度センサの冷却を停止させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１、２又は３において、前記重油焚暖房機の前記第３感知温度が前記第３設定温度＋α（０＜α＜１）以上となった場合は前記重油焚暖房機の運転を停止させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００２０】
請求項５の発明を、請求項１、２、３又は４において、前記第１温度センサを冷却する場合は、前記第１感知温度が前記第１設定温度―γ（γ＞１０℃）となるように冷却することを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明を、請求項１、２，３、４又は５において、前記第１乃至第３設定温度は、いずれも所望の屋内基準温度と略同一であることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００２１】
上記のような発明としたことにより、冷却装置によって第１温度センサを冷却することで、屋内温度が屋内基準温度Ｔ―δ（０＜δ＜１０℃）の間にある時でも、エアコンを全力運転させることが可能となり、屋内面積の広い建物の屋内を効率的に温めることが可能となる。また、重油焚暖房機が感知する第３感知温度が第３設定温度から所定温度低くなった場合に、重油焚暖房機が全力運転するように設定することで、エアコンと重油焚暖房機を連動させて屋内温度を制御することが可能となり、更に重油焚暖房機の運転時間を削減し、これにより無駄な燃料消費を削減させることが可能となる。
【００２２】
更に、温度制御部の第２感知温度が所定の温度を満たした場合に、第１温度センサの冷却を停止させることで、エアコンの全力運転を解除し、無駄な電力消費を抑えることが可能となる。そして、重油焚暖房機の第３感知温度が所定の温度以上となった場合は、重油焚暖房機を停止させることで、重油焚暖房機の運転時間を削減し、これにより無駄な燃料消費を削減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）農業用ハウス内に配置した場合の屋内温度制御システム装置の見取図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図。
【図２】温度制御装置の構成図。
【図３】（Ａ）は本発明のハイブリッド暖房の加熱機出力の変化を示したグラフ、（Ｂ）はハイブリッド暖房の加熱機出力の変化（従来技術）を示したグラフである。
【図４】本発明を実施する際のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、図１（Ａ）（Ｂ）に図示されるような、エアーコンディショナＡと温度制御装置Ｂと重油焚暖房機Ｃとで構成される屋内温度制御システム装置である。エアーコンディショナＡには第１温度センサ１、温度制御装置Ｂには第２温度センサ２、重油焚暖房機には第３温度センサ３が備わっている。温度制御装置Ｂは、図２に図示されているように、温度判定部５と温度制御部６とからなり、温度判定部５に第２温度センサ２、温度制御部６に冷却装置４が設けられており、更に、第１温度センサ１が温度制御部６に挿入されている。
【００２５】
本装置を使用する屋内、特にここではハウス農家が使用する農業用ハウスを基にして説明する。なお、本装置の構成を説明するにあたっては、本装置の動作の流れを図示した図４を参照されたい。まず、ハウス内を保持したい所望の温度を屋内基準温度Ｔとする。エアーコンディショナＡ、温度制御装置Ｂ、重油焚暖房機Ｃの基準温度をそれぞれ、第１設定温度Ｔａ、第２設定温度Ｔｂ、第３設定温度Ｔｃとする。この時、第１設定温度乃至第３設定温度はいずれも所望の温度を設定することが可能であるが、一般的には、屋内基準温度Ｔと同じ温度を設定する。
【００２６】
温度制御装置Ｂでは、第２温度センサ２がハウス内の温度をセンサにて感知し、第２温度センサ２が感知した温度である第２感知温度Ｔ２が第２設定温度＋α（０＜α＜１）に満たない場合は、温度制御部６に備えられた冷却装置４によって第１温度センサ１を冷却するように構成されている。この時、第１温度センサ１が感知する温度を第１感知温度Ｔ１とすると、第１感知温度Ｔ１が少なくとも第１設定温度Ｔａ−１０℃となるように冷却する。
【００２７】
そして、第２感知温度が第２設定温度＋α（０＜α＜１）を越えた場合は、冷却装置４の稼働を停止し、第１温度センサ１の冷却を中止する構成となっている。これにより、第１温度センサ１が感知する第１感知温度Ｔ１が徐々に上昇する。
【００２８】
ここで、冷却装置４には、ペルチェ素子をはじめとする熱電素子が組み込まれており、電流を流すことにより発生する吸熱作用を利用して、温度制御部に挿入された第１温度センサ１を冷却する。また、温度変化に応じて温度センサからエアーコンディショナＡに伝送される電気抵抗値を、電子回路を用いて高める方法がある。
【００２９】
次に本装置を構成する重油焚暖房機Ｃでは、第３温度センサがハウス内の温度をセンサにて感知し、第３温度センサ３が感知した温度である第３感知温度Ｔ３が第３設定温度に満たなくなると、重油焚暖房機Ｃが全力運転を始め、第３感知温度Ｔ３が第３設定温度以上になると重油焚暖房機Ｃの運転を停止する構成となっている。以上が本発明に係る屋内温度制御システム装置の構成である。
【００３０】
図３（Ａ）は、本発明による装置を使用したハイブリッド暖房の加熱機出力の変化を、図３（Ｂ）は、ハイブリッド暖房の加熱機出力の変化（従来技術）を図示したものである。ところで、エアーコンディショナはインバータ制御を利用して運転されている。インバータ制御の下では、エアーコンディショナの設定温度より１０℃以上低い場合には全力で運転が行われるが、４乃至７℃低い程度場合には、全力の５０乃至７０％の能力でしか運転が行われない。
【００３１】
このため、屋内温度が下がってもエアーコンディショナの出力は中々大きくならない。そのため、ハウス内温度が下がっても最大出力で全力運転をするまでには時間がかかる、いわゆる立ち上がりが遅いことになる。このため、ハウス内温度が下がってしまい、重油焚暖房機が作動してしまうことになり、重油焚暖房機の稼働時間が長くなる。また、重油が燃えてハウス内温度が上がるとエアーコンディショナのインバータ制御により、エアーコンディショナの出力が下がることになり、燃料費の削減が効果的に行われない。
【００３２】
一方、本発明に係る屋内温度制御装置を使用すれば、ハウス内温度が下がると、冷却装置４が作動して、エアーコンディショナＡの第１温度センサ１が冷却されるため、エアーコンディショナＡが全力運転をすぐに始めることになる。更に、それでもなお、ハウス内温度が下がるときにのみ、重油焚暖房機Ｃが稼働するように設定し、更に適宜の温度に到達した場合には運転を停止するように設定しているため、重油焚暖房機Ｃが稼働している時間が少なくてすみ、燃料費の削減が効果的に行われる。
【００３３】
本装置であるが、実際の使用に際しては図１（Ａ）にあるように、農業用ハウス内の面積に応じて、エアーコンディショナＡ、温度制御装置Ｂ、重油焚暖房機Ｃの台数が異なってくる。エアーコンディショナＡと温度制御装置Ｂは物理的に結合した状態で使用されるので同数となるが、その台数自体はハウスの面積及びエアーコンディショナＡの運転能力。重油焚暖房機Ｃの台数は、ハウスの面積、エアーコンディショナＡの運転能力、重油焚暖房機Ｃの運転能力によって、決定される。また、エアーコンディショナＡと温度制御装置Ｂの組合せが複数ある場合の位置関係、それらと重油焚暖房機Ｃとの位置関係についてもハウスの大きさ、ハウスが設置されている土地環境等によって、温度制御に最適と思われる位置が決定されるものであり、固定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ…エアーコンディショナ、Ｂ…温度制御装置、Ｃ…重油焚暖房機、
１…第１温度センサ、２…第２温度センサ、３…第３温度センサ、４…冷却装置、
５…温度判定部、６…温度制御部、Ｔ…屋内基準温度、Ｔａ…第１設定温度、
Ｔｂ…第２設定温度、Ｔｃ…第３設定温度、Ｔ１…第１感知温度、Ｔ２…第２感知温度、
Ｔ３…第３感知温度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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