(57)【要約】【課題】ヒートポンプを加熱源とする床暖房機能が付加されたヒートポンプ給湯器については、運転効率が低下し、ランニングコストが悪化していた。【解決手段】床暖房リモコン２１には複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、循環経路を循環する湯の温度を変更する。そして、それぞれの分岐経路に熱伝導弁１２ａ、１２ｂを設け、床暖房パネル１３ａ、１３ｂが複数同時に異なる温度に設定された場合は、最も高い温度に設定された床暖房パネル１３ａに対応する湯を循環すると共に床暖房パネル１３ｂに対応する熱動弁１２ｂは、設定温度に応じたオン・オフ制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプにより循環経路中を流れる水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された循環経路中の湯により加温される端末部と、前記端末部の各種設定を行う端末部用リモコンとを備え、前記端末部用リモコンには、複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、前記循環経路を循環する湯の温度を変更する加熱装置。
【請求項２】
循環経路の一部を複数並列に分岐させ、その分岐にそれぞれ端末部を配設し、そのそれぞれの分岐経路に熱伝導弁を設け、前記端末部が複数同時に端末用リモコンにより異なる温度に設定された場合は、最も高い温度に設定された端末に対応する湯を循環すると共にその他の端末に対応する熱動弁は、設定温度に応じたオン・オフ制御を行う請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
端末部を床暖房パネルとした請求項１または２記載の加熱装置。
【請求項４】
端末部を床暖房パネルとし、端末用リモコンを床暖房リモコンとし、前記床暖房リモコンには、複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、前記床暖パネルに循環する湯の温度を変更するとともに、前記床暖房リモコンが複数個同時運転された時には、それぞれの床暖房リモコンの中で最高設定温度のリモコンに対応した温度の湯を循環するとともに、それ以外の床暖房用リモコンに対応する床暖パネルには、設定温度に応じて前記熱動弁をオン・オフ制御する請求項２記載の加熱装置。
【請求項５】
端末部用リモコンの温度設定は、床表面温度が２０〜３０℃の範囲で設定可能となるように設定した請求項１または２記載の加熱装置。
【請求項６】
端末部用リモコンは、床暖房パネルの種類または床暖房パネルの上に敷いたフローリング材の厚みに応じて、循環する湯の温度範囲を複数段、切り替える切替手段を設けた請求項３または４記載の加熱装置。
【請求項７】
加熱手段をヒートポンプとした請求項１から６いずれか１項記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水床暖房装置の温度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の温水を用いた床暖房装置は、一般地ではガス給湯暖房機が、また寒冷地では石油を用いた温水ボイラが熱源機として多く使用されている。しかし、近年、給湯器の分野ではＣＯ２冷媒を用いた、ヒートポンプ給湯器が発売され、ランニングコストの安さと、環境にやさしい製品であることから急速に普及しており、また、この技術を用いて暖房機能が付加された多機能タイプが登場している。
【０００３】
ヒートポンプ給湯器は、３７０Ｌや４６０Ｌの貯湯タンクを持ち、深夜の安い電気を使って沸き上げを行い、それにさらにヒートポンプ運転の高効率が掛け合わされて、ガス給湯器に比べて約１／５のコストで給湯がまかなえる、というものである。
【０００４】
従来のこの種の暖房機能が付加されたヒートポンプ給湯器は、１つの部屋の床暖房パネルを複数の領域に分割して領域ごとに暖房するものであり、床暖房パネルと電磁三方弁、ヒートポンプと熱交換可能な熱交換器、及び貯湯槽に蓄えられた高温の湯水と熱交換可能な熱交換器からなる熱循環回路を備えている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
熱循環回路中には湯水が循環しており、ヒートポンプと熱交換可能な熱交換器または貯湯槽に蓄えられた高温の湯水と熱交換可能な熱交換器から得られた熱量を床暖房パネルで放熱する。
【０００６】
また、それぞれの床暖房パネルに対応して電磁開閉弁が設けられており、床暖房パネルの立ち上げが終了したとき、各電磁開閉弁のオン・オフのデューティー比を調節することにより、各床暖房パネルの定常状態を維持していた。
【特許文献１】特開２００２−３６４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記暖房機能が付加されたヒートポンプ給湯器は、暖房機能が付加されたタイプでは、上記従来の給湯負荷に加えて、暖房負荷がプラスされるため、深夜電力で沸かした湯だけでは不足するケースが多く、不足分は昼間に運転が入ってしまう。それに加えて、床暖房で使われる湯は、約５５℃〜６０℃の温度の湯を供給するようになっており、貯湯タンクに戻る湯の温度は約４５℃〜５０℃になる。一般的に、ヒートポンプの特性として、沸き上げを行う湯の温度が高いほど、運転効率（ＣＯＰ）が低下し、ランニングコストの悪化を招いてしまう。
【０００８】
従って、上記課題を解決するために、一旦、暖房で使った比較的温度の高い水（約４０〜６５℃前後の湯水を差す。以下、その湯水を中温水と呼ぶ）を、再び給湯に用いることで、中温水の量を出来るだけ減らそうと、様々な中温水処理の工夫が凝らされる。しかし、中温水が効率よく給湯に使用できるかどうかは、暖房と給湯の使用タイミングや、使用量に依存しており、極めて不確定な要素が多いと言える。従って、ランニングコストで言えば、給湯に暖房の負荷が加わることで、暖房広さ８畳間、暖房使用時間８時間／日の条件でも、ガスとの比較で約１／３にコスト差が縮まってしまう。暖房広さや暖房使用時間が大きくなれば、さらにガスとの優位性がなくなってしまう、といった課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、特に、温水床暖房システムの熱源として床暖房パネルの温度設定に応じて供給温度を下げることで、ヒートポンプの運転効率を出来るだけ上げ、ランニングコストを改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱装置は、ポンプにより循環経路中を流れる水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された循環経路中の湯により加温される端末部と、前記端末部の各種設定を行う端末部用リモコンとを備え、前記端末部用リモコンには、複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、前記循環経路を循環する湯の温度を変更するようにしたものである。また、循環経路の一部を複数並列に分岐させ、その分岐にそれぞれ端末部を配設し、そのそれぞれの分岐経路に熱伝導弁を設け、前記端末部が複数同時に端末用リモコンにより異なる温度に設定された場合は、最も高い温度に設定された端末に対応する湯を循環すると共にその他の端末に対応する熱動弁は、設定温度に応じたオン・オフ制御を行うようにした。
【００１１】
これにより、リモコンの設定温度に応じて、循環経路を循環する湯の温度を下げることができ、運転効率が向上する。また、端末部側も、湯が連続で供給されるため、従来のように循環のオン・オフ制御を行うものに比べて温度の変動がなく、暖房性能が安定する。例えば、床暖房パネルであれば、表面温度の変動が押さえられ、快適性に優れた暖房を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
ポンプにより循環経路中を流れる水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された循環経路中の湯により加温される端末部と、前記端末部の各種設定を行う端末部用リモコンとを備え、前記端末部用リモコンには、複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、前記循環経路を循環する湯の温度を変更する構成とすることで、温度設定を下げて使われるユーザーに対しては、湯温を低くすることができ、運転時効率が向上できる（特にヒートポンプ給湯器）。また、循環のオン・オフ動作がなく、連続で安定した湯温が送られるため、暖房性能（床暖パネルの表面温度等）の変動を押さえ、安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、ポンプにより循環経路中を流れる水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された循環経路中の湯により加温される端末部と、前記端末部の各種設定を行う端末部用リモコンとを備え、前記端末部用リモコンには、複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、前記循環経路を循環する湯の温度を変更する加熱装置である。
【００１４】
これにより、リモコンの設定温度に応じて、循環経路を循環する湯の温度を下げることができ、運転効率が向上する。また、端末部側も、湯が連続で供給されるため、従来のように循環のオン・オフ制御を行うものに比べて温度の変動がなく、暖房性能が安定する。例えば、床暖房パネルであれば、表面温度の変動が押さえられ、快適性に優れた暖房を提供することができる。
【００１５】
第２の発明は、循環経路の一部を複数並列に分岐させ、その分岐にそれぞれ端末部を配設し、そのそれぞれの分岐経路に熱伝導弁を設け、前記端末部が複数同時に端末用リモコンにより異なる温度に設定された場合は、最も高い温度に設定された端末に対応する湯を循環すると共にその他の端末に対応する熱動弁は、設定温度に応じたオン・オフ制御を行うものである。
【００１６】
これによって、温度設定の異なる複数の部屋であっても、熱動弁をオン・オフすることで投入エネルギーをコントロールでき、どの部屋も、設定温度に見合った快適な空間を作り出すことができる。
【００１７】
第３の発明は、端末部を床暖房パネルとした請求項１または２記載の加熱装置である。
ここでは、暖房端末を床暖房に限ることによって、暖房の湯の温度をさらに低下させるごとができ、より一層、高効率に効果がある。
【００１８】
第４の発明は、端末部を床暖房パネルとし、端末用リモコンを床暖房リモコンとし、前記床暖房リモコンには、複数段の温度設定を設け、この設定に応じて、前記床暖パネルに循環する湯の温度を変更するとともに、前記床暖房リモコンが複数個同時運転された時には、それぞれの床暖房リモコンの中で最高設定温度のリモコンに対応した温度の湯を循環するとともに、それ以外の床暖房用リモコンに対応する床暖パネルには、設定温度に応じた所定の周期で前記熱動弁をオン・オフ制御するものである。
【００１９】
これによって、最高設定温度のリモコンに対応する部屋では、そのまま、設定に見合った温度の湯を連続で循環させ、それ以外の部屋では、熱動弁をオン・オフすることで、投入エネルギーを調節し、床暖パネルの表面温度を制御することができる。
【００２０】
第５の発明は、端末部用リモコンの温度設定は、床表面温度が約２０〜３０℃の範囲で設定可能となるように設定したものである。
【００２１】
一般に、床暖房の床表面温度は２０〜３０℃が最適温度と言われており、今回の循環湯温制方式でも、上記範囲をカバーする湯温設定が可能である。
【００２２】
第６の発明は、端末部用リモコンは、床暖房パネルの種類や、床暖房パネルの上に敷いたフローリング材の厚み等に対応できるよう、循環する湯の温度範囲を複数段、切り替える切替手段を設けたものである。
【００２３】
これによって、床暖パネルの床面とも距離が近いもの（たとえば、一体型）は、全体温度を低め設定に、また、逆に距離の遠いもの（たとえば、分離型、フローリング厚みの厚いもの）は、全体温度を高めに切り替えることができ、それぞれに最適な床面温度を選択できる。
【００２４】
第７の発明は、加熱手段をヒートポンプとしたものであって、高効率でランニングの安いシステムを実現するものである。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における加熱装置の構成図を示すものである。
【００２７】
図１において、加熱装置は湯を加熱するヒートポンプユニット１とその湯を貯蔵するタンクユニット２から構成されている。ヒートポンプユニット１は、圧縮機１５や蒸発器１６、熱交換器１７から構成されており、その内部を循環する冷媒により熱交換器１７で放熱を行うことによって湯を加熱する。
【００２８】
タンクユニット２は、ヒートポンプユニット１により加熱された湯を蓄える貯湯タンク３を備え、沸き上げポンプ４を介して貯湯タンク３の下部にある低音水がヒートポンプユニット１に供給され、熱交換器１７を介して沸き上げを行う。そして、沸き上げられた湯は貯湯タンク３の上部に戻される。
【００２９】
沸き上げられた高温の湯は、貯湯タンク３の上部から取り出され、蛇口１８から出湯される以外に、暖房用熱交換器５及び浴槽用熱交換器１９を介して放熱される。そして放熱された湯は、貯湯タンク３の下部へ戻される。図１では、貯湯タンク３の上部から暖房用熱交換器５または浴槽用熱交換器１９を介して貯湯タンク３の下部へ接続される放熱回路を形成している。また、放熱回路内では暖房用熱交換器５、浴槽用熱交換器１９はそれぞれが並列となるように接続されており、片方の熱交換器から放熱することもできれば、両方の熱交換器から同時に放熱することもできる。
【００３０】
浴槽用熱交換器１９を介して放熱された熱は、浴槽２０を沸き上げる以外にも沸き増しを行うために利用される。また、暖房用熱交換器５を介して放熱された熱は、暖房パネル１３（１３a及び１３ｂ）を介して床暖房として機能する。
【００３１】
床暖房は、暖房用熱交換器５、暖房循環ポンプ８、暖房戻りサーミスタ９、暖房往きサーミスタ１０、膨張タンク１１、熱動弁１２、暖房パネル１３により形成される暖房回路により行われる。床暖房の温度制御は、暖房循環ポンプ８をオンして、湯を循環させながら、暖房往きサーミスタ１０の温度に応じて暖房熱交ポンプ６の流量を制御して、目標の湯温になるように動作している。
【００３２】
床暖房パネル１３は、１３ａ、１３ｂの２系統が接続されており、暖房回路上を並列に分岐させて、床暖房パネル１３ａ及び１３ｂが並列となるように設置される。また、各床暖房パネル１３ａと１３ｂにそれぞれ対応して熱動弁１２（１２ａ、１２ｂ）が接続されている。また、膨張タンク１１は暖房水の膨張、収縮を吸収するものである。
【００３３】
床暖房の温度制御は、上記以外に放熱回路を流れる湯水の循環量を制御することにより行われる。すなわち、放熱回路上に暖房熱交ポンプ６と暖房熱交出口サーミスタ７を設け、循環する湯水の温度を暖房熱交出口サーミスタ７で検出し、その検出温度に応じて暖房熱交ポンプ６の回転数を制御する。
【００３４】
また、床暖房の温度設定は、床暖房リモコン２１により使用者が任意に設定できる。図２は、本発明の第１の実施の形態における床暖房リモコン２１の外観図を示すもので、床暖房リモコン２１は、床温度を設定する温度設定部１４を備えている。
【００３５】
以上のように構成された加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３６】
まず、床暖房パネル１３ａに対応した床暖房リモコン２１の運転切／入ボタンを操作して、床暖房運転をスタートすると、熱動弁１２ａが開かれ、暖房循環ポンプ８がオンされて床暖房パネル１３ａへの循環が始まる。そして、暖房熱交ポンプ６もオンされ、暖房往きサーミスタ１０が設定温度となるように流量制御が開始される。ここで、床暖房リモコン２１の温度設定部１４と、そのときの循環温度の関係は以下のようになっている。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
（表１）において、温度設定とは、使用者が床暖房リモコン２１を通じて設定できる床暖房の放熱温度のことを指し、１０段階で温度設定が可能である。また、表１中の温度設定は段階を表す数字により表現されているが、具体的な温度を用いて表現してもよい。循環湯温とは、暖房往きサーミスタ１０により検出される温度のことを指している。また、タンク戻り温度とは、暖房熱交出口サーミスタ７により検出される温度のことを指している。
【００３９】
また、ホットダッシュとは、運転スタート時、３０分間だけ高めの湯を送って、立ち上げを早くしりための動きである。
【００４０】
例えば、温度設定を「５」で運転がスタートしたとすると、当初３０分間は、ホットダシュが動作して、床暖房パネル１３ａには５５℃の湯が循環され、床表面温度が上昇する。やがて、３０分が経過すると、循環される湯の温度は４０℃に下がり、以降、この状態がずっと維持される。このとき、貯湯タンク３に戻る湯の温度も下がり、約３５℃となる。
【００４１】
循環される湯の温度は５５℃のままで、熱動弁１２ａのオン・オフにより、床表面温度を制御してもよいが、５５℃を供給しつづけると、貯湯タンク３への戻り湯温は４５℃となり、１０℃も高い温度が戻ることになる。貯湯タンク３に戻ったこれらの湯は、翌日に向けて沸き上げがされることになるが、このとき、ヒーポンの特性として、沸かす湯水の温度が高くなればなるほど、機器の運転効率（ＣＯＰ）が低下する傾向にある。
【００４２】
以上から、貯湯タンク３への戻り湯温が低い本発明では、従来に比べて機器効率が上がり、その分、ランニングコストにメリットが出る。ちなみに、実験によれば、床暖房運転を１日８時間行うと、戻り湯温が５℃変わるだけで年間約２０００円の電気代が削減できることがわかっている。従って、本実施例では、戻り湯温が１０℃下げられるから、年間で約４０００円の電気代削減につながることになる。さらに、床暖房の使い勝手から言っても、従来のオン・オフ運転に比べて、本発明では、暖房循環ポンプ８を連続で動作させるため、床表面温度の変動がなく、極めて快適な暖房感を提供できるメリットがある。
【００４３】
（実施の形態２）
次に、床暖房パネル１３aと１３ｂが同時に運転される場合の動きについて図３とともに説明する。
【００４４】
今、床暖房パネル１３ａの設定が「５」で運転されている中で、床暖房パネル１３ｂが設定「２」で途中からスタートしたとする（図３には、停止と記載している）。その時、熱動弁１２ｂがオンするとともに（図３の床暖１３ｂにおいて停止から５５℃となった）、運転開始時のホットダッシュが働いて、最初の３０分間は５５℃の湯が供給されることになる。
【００４５】
床暖房パネル１３ａから見れば、４５℃の湯温が５５℃に上昇することになる。これによる床面温度の上昇を抑えるために、熱動弁１２ａがオン・オフ運転を始めることになる。今回の実施例の条件では、約１０分周期で、オン時間６．５分、オフ時間３．５分の運転になる。
【００４６】
次に、３０分が経過して、ホットダッシュが終了すると、床暖房パネル１３ｂの設定は「２」であるので、必要な湯温は３１℃となるが、床暖房パネル１３ａが設定「５」であるので、こちらの湯温が優先され、４０℃の湯温が循環されることになる。そして、床暖房パネル１３ｂは、そのままでは床温度が上がりすぎるため、熱動弁１２ｂがオン・オフ運転を開始することになる。本実施例の条件では、約１０分周期で、オン時間７分、オフ時間３分の運転になる。
【００４７】
以上のように、本実施例では、全体に戻り湯温を下げて、機器の運転効率を上げながら、設定温度が異なる複数の床暖房パネルに対応した運転が可能となる。
【００４８】
（実施の形態３）
床暖房パネルの種類は様々で、運転効率を追求した一体型（床暖房パネルと床材が一体となった形態）と呼ばれるタイプから、自由にフローリングの選択が出来る分離型（床暖房パネルと床材が分離した形態）まで、用途・好みに合せて選択される。しかし、上記一体型と分離型を比較しても、一体型はフローリングの中に暖房水循環用のパイプを埋め込んだもので、それだけ床表面に近いところを温水が流れることになる。これに比べて、分離型は、その上にフローリングが敷かれることとなるので、床表面から温水のパイプまでの距離は、フローリングの厚み分、どうしても遠くなる。
【００４９】
このような種類の違いに対して、床暖房リモコンの温度設定部の設定範囲が同じでは、一体型、分離型両方を同時に満足させる設定をするのは困難になる。従って、床暖房リモコンに温度設定範囲をシフトさせる機能を設け、現場で床暖房パネルの種類に応じて設定を行うようにしている。具体的な設定例としては、一体型のパネルに対しては、前述の表に示した循環湯温を採用し、分離型のパネルを選択された場合は、一体型の場合と比較して循環湯温を一律に５℃上げるようにしている。
【００５０】
このように、床暖房パネルの種類に関わらず、同等の暖部性能を得ることが可能となる上、本来のねらいである循環湯温をできるだけ下げて、運転効率を上げることも実現できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明は温水を用いて、暖房を行うシステムの熱源機の制御として効果を発揮し、特にヒートポンプを加熱源とする熱源機では、機器の運転効率の改善に大きな効果があり、ランニングコストを大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態における加熱装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態における床暖房リモコンの外観図
【図３】本発明の実施の形態における制御フロー図
【符号の説明】
【００５３】
１  タンクユニット
２  ヒートポンプユニット
５  暖房用熱交換器
６  暖房熱交ポンプ
８  暖房循環ポンプ
１０  暖房往きサーミスタ
１２  熱動弁
１３  床暖房パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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