(57)【要約】【課題】室内を短時間のうちに設定温度まで昇温させることができ、しかも、ランニングコストを最小限に抑えることができる温水暖房端末装置を提供する。【解決手段】便所内の空気を循環させる循環ファン１０と、循環ファン１０による便所内の空気の循環経路中に配置された、温水配管ＨＣを介して温水暖房熱源機Ｇから温水が循環供給される熱交換器２０とを備えており、温水配管ＨＣには、熱交換器２０への温水の供給量を制御する流量制御弁３０が設置されている。循環ファン１０を運転することなく、熱交換器温度に基づいて、流量制御弁３０の開閉動作を制御する待機運転モードでは、熱交換器温度が下限温度以下に低下すると、熱交換器温度が上限温度以上に上昇可能な最大開度位置まで流量制御弁３０を開弁し、熱交換器温度が上限温度以上に上昇すると、流量制御弁３０を全閉付近の最小開度位置まで閉弁するようになっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水が循環供給される熱交換器と、
前記熱交換器への温水の供給量を制御する制御弁と、
前記熱交換器を通過するように、室内の空気を循環させる循環ファンと、
前記制御弁及び前記循環ファンの動作を制御するコントローラとを備え、
前記循環ファンを運転しながら、室温または循環空気の戻り温度が設定温度になるように、前記制御弁の開閉動作を制御する暖房運転モードと、前記循環ファンを運転することなく、前記熱交換器の温度に基づいて、前記制御弁の開閉動作を制御する待機運転モードとを有し、
前記待機運転モードでは、前記熱交換器の温度が予め設定されている下限温度以下に低下すると、前記熱交換器の温度が予め設定されている上限温度以上に上昇可能な開度まで開弁し、前記熱交換器の温度が前記上限温度以上に上昇すると、前記制御弁を全閉または全閉付近まで閉弁するようになっていることを特徴とする温水暖房端末装置。
【請求項２】
前記制御弁は、ステッピングモータによって開閉駆動されるようになっており、
前記コントローラは、前記制御弁を全閉まで閉弁させる際、全閉位置以上に前記ステッピングモータを動作させ、強制的に前記ステッピングモータを脱調状態にさせることによって、前記制御弁の全閉位置をリセットするようになっており、
前記待機運転モードでは、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作が制限されている請求項１に記載の温水暖房端末装置。
【請求項３】
前記待機運転モードでは、前記制御弁が全閉にならないように、前記制御弁の最小開度が設定されている請求項２に記載の温水暖房端末装置。
【請求項４】
前記待機運転モードでは、前記制御弁を全閉位置まで閉弁する場合であっても、前記ステッピングモータを脱調させないようになっている請求項２に記載の温水暖房端末装置。
【請求項５】
前記待機運転モードでは、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作が所定のタイミングで強制的に実行されるようになっている請求項２、３または４に記載の温水暖房端末装置。
【請求項６】
前記待機運転モードにおける前記制御弁の動作回数に応じて、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作が実行されるようになっている請求項５に記載の温水暖房端末装置。
【請求項７】
前記待機運転モードでは、所定時間毎に、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作が実行されるようになっている請求項５に記載の温水暖房端末装置。
【請求項８】
前記待機運転モードでは、前記コントローラから前記ステッピングモータに出力されたステップ数の積算値に応じて、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作が実行されるようになっている請求項５に記載の温水暖房端末装置。
【請求項９】
運転開始時は、前記制御弁を一旦全開まで開弁させるようになっている請求項２、３、４、５、６、７または８に記載の温水暖房端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、循環供給される温水の熱を利用して室内の暖房を行う温水暖房端末装置、特に、便所等のように、入室時間の短い部屋を短時間で効率よく暖房することができる温水暖房端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温水暖房熱源機から供給される温水の熱を利用して室内の暖房を行う温水暖房端末装置は、室内の空気を循環させる循環ファンと、この循環ファンによる空気の循環経路に配設された、温水暖房熱源機から温水が循環供給される熱交換器とを備えており、暖房運転モードでは、循環ファンを運転しながら、熱交換器に温水を循環供給する温水配管に設置された流量制御弁を、循環空気の戻り温度に応じて開閉させることによって、室温を設定温度に保持するようになっている。
【０００３】
ところで、こういった温水暖房端末装置によって、例えば、便所のような入室時間の短い部屋を暖房する場合、入室する度毎に暖房運転を開始していたのでは、入室中に室内を設定温度まで昇温することができるとは限らず、十分な暖房効果を得ることができない。
【０００４】
従って、こういった室内を暖房する温水暖房端末装置については、室内に人がいないときであっても、循環ファンの運転を停止した状態で、熱交換器に温水を循環供給しながら、熱交換器の温度が予め設定されている所定温度になるように、流量制御弁の開閉動作を制御する待機運転モードで運転させるようにしておくと、入室者が暖房運転モードに切り換えた時点で、即座に暖房能力が発揮され、短時間で室温を設定温度まで昇温させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８９４４７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、室内に人がいないときであっても、上述したように、熱交換器の温度が所定温度になるように流量制御弁の開閉動作を制御する待機運転モードで温水暖房端末装置を運転させるようにすると、熱交換器に温水を連続して供給し続けなければならないので、温水暖房熱源機に搭載された温水循環ポンプを停止させることができず、また、配管や熱交換器における温水の放熱ロスも大きくなるので、ランニングコストが増大するといった問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、室内を短時間のうちに設定温度まで昇温させることができ、しかも、ランニングコストを最小限に抑えることができる温水暖房端末装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、温水が循環供給される熱交換器と、前記熱交換器への温水の供給量を制御する制御弁と、前記熱交換器を通過するように、室内の空気を循環させる循環ファンと、前記制御弁及び前記循環ファンの動作を制御するコントローラとを備え、前記循環ファンを運転しながら、室温または循環空気の戻り温度が設定温度になるように、前記制御弁の開閉動作を制御する暖房運転モードと、前記循環ファンを運転することなく、前記熱交換器の温度に基づいて、前記制御弁の開閉動作を制御する待機運転モードとを有し、前記待機運転モードでは、前記熱交換器の温度が予め設定されている下限温度以下に低下すると、前記熱交換器の温度が予め設定されている上限温度以上に上昇可能な開度まで開弁し、前記熱交換器の温度が前記上限温度以上に上昇すると、前記制御弁を全閉または全閉付近まで閉弁するようになっていることを特徴とする温水暖房端末装置を提供するものである。
【０００９】
以上のように、この温水暖房端末装置における待機運転モードでは、熱交換器の温度が下限温度以下に低下すると、熱交換器の温度が上限温度以上に上昇可能な開度まで開弁するようになっているので、熱交換器の温度が常時下限温度以上に保持されることになる。従って、待機運転モードから暖房運転モードに切り換えると、即座に暖房能力が発揮されるような温度に下限温度を設定しておくと、暖房運転モードに切り換えた後、短時間のうちに室内を設定温度まで昇温させることができる。
【００１０】
また、この温水暖房端末装置における待機運転モードでは、熱交換器の温度が上限温度以上に上昇すると、制御弁を全閉または全閉付近まで閉弁するようになっているので、熱交換器の温度が一旦上限温度以上に上昇すると、下限温度以下に低下するまでの間は、熱交換器への温水の循環供給が停止またはほとんど停止されることになる。従って、一旦上限温度以上に上昇した熱交換器の温度が下限温度以下に低下するまでの間は、配管や熱交換器における温水の放熱ロスが最小限に抑えられると共に、例えば、他の暖房系統の運転が停止されている等、状況が許せば、温水暖房熱源機の循環ポンプの運転を停止することもできるので、待機運転モードでの運転時におけるランニングコストを最小限に抑えることができる。
【００１１】
ところで、こういった温水暖房端末装置に使用されている制御弁は、ステッピングモータによって開閉駆動されるものがあり、そういった制御弁では、通常、全閉まで閉弁させる際に、ステッピングモータを強制的に脱調させることによって、即ち、その時点の開度位置から全閉位置までのステップ数より大きなパルス数の閉弁信号を出力することによって、制御弁を確実に全閉にし、その開度位置を全閉位置として設定し直す、所謂、全閉位置のリセット動作を行うようになっている。
【００１２】
従って、上述したように、温水暖房端末装置を待機運転モードで運転させる際、熱交換器の温度が上限温度以上に上昇すると、制御弁を全閉まで閉弁させる場合は、熱交換器の温度が所定温度になるように制御弁の開閉動作を制御する場合に比べて、制御弁が全閉位置まで閉弁する回数が極端に増加し、それに伴って、弁体の駆動機構が摩耗する要因となる制御弁のリセット動作の回数も増加するので、制御弁の機械的な寿命が大幅に短くなるといった問題がある。
【００１３】
そこで、請求項２にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記制御弁が、ステッピングモータによって開閉駆動されるようになっており、前記コントローラは、前記制御弁を全閉まで閉弁させる際、全閉位置以上に前記ステッピングモータを動作させ、強制的に前記ステッピングモータを脱調状態にさせることによって、前記制御弁の全閉位置をリセットするようになっている場合は、前記待機運転モードにおける、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作を制限するようにしておくことが望ましい。
【００１４】
具体的には、請求項３にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記待機運転モードでは、前記制御弁が全閉にならないように、前記制御弁の最小開度を設定したり、請求項４にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記待機運転モードでは、前記制御弁を全閉位置まで閉弁する場合であっても、前記ステッピングモータを脱調させないようにしておけばよい。
【００１５】
ただし、待機運転モードにおいて、制御弁に対する全閉位置のリセット動作が完全に制限されると、全閉位置が大幅にずれるおそれがあるので、請求項５にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記待機運転モードでは、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作を所定のタイミングで強制的に実行するようにしておくことが望ましい。
【００１６】
具体的には、請求項６にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記待機運転モードにおける前記制御弁の動作回数に応じて、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作を実行するようにしたり、請求項７にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記待機運転モードでは、所定時間毎に、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作を実行するようにしたり、請求項８にかかる発明の温水暖房端末装置のように、前記待機運転モードでは、前記コントローラから前記ステッピングモータに出力されたステップ数の積算値に応じて、前記制御弁に対する全閉位置のリセット動作を実行するようにすればよい。
【００１７】
また、請求項９にかかる発明の温水暖房端末装置のように、運転開始時は、前記制御弁を一旦全開まで開弁させるようにしておくと、弁体の駆動機構部分の遊びによるズレが相殺され、コントローラの指示通りに精度よく制御弁を開閉させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、この温水暖房端末装置１は、温水暖房熱源機Ｇによって生成された温水を利用して便所内を暖房するためのものであり、便所内の空気を循環させる循環ファン１０と、この循環ファン１０による便所内の空気の循環経路中に配置された熱交換器２０とを備えている。
【００１９】
前記熱交換器２０には、温水配管ＨＣを介して温水暖房熱源機Ｇから温水が循環供給されるようになっており、温水配管ＨＣには、熱交換器２０の温水入口側に、熱交換器２０への温水の供給量を制御する流量制御弁３０が設置されている。
【００２０】
前記流量制御弁３０は、図２に示すように、弁室内に形成された弁座３２及び弁座３２に形成された温水通過穴３２ａに進入して流量を制御する弁体３３を備えた弁本体３１と、この弁本体３１の弁室を密封する弁蓋３４とから構成されており、弁本体３１には、弁室に通じる温水の入口側配管接続口３１ａと出口側配管接続口３１ｂとが形成されている。
【００２１】
前記弁蓋３４には、同図に示すように、弁体３３に連結された弁棒３５が上下動可能に支持されており、弁蓋３４に一体成形されたモータ収容ボックス３６内に収容固定されたステッピングモータ３７の駆動軸３７ａの回転運動を弁棒３５の上下運動として伝達する動力伝達機構が収容されている。
【００２２】
また、この温水暖房端末装置１は、装置全体を統括的に制御するコントローラ４０を備えており、このコントローラ４０には、循環ファン１０による循環空気の戻り温度を便所の室温として検出する室内温度センサ５１及び熱交換器２０の配管途中ほぼ中間位置の温水温度を熱交換器温度として検出する熱交換器温度センサ５２からの温度検出信号が入力され、これらの温度検出信号に基づいて、主として流量制御弁３０の開閉動作が制御されるようになっている。
【００２３】
なお、ステッピングモータ３７は、０ステップから１３０００ステップまで駆動することで、流量制御弁３０を全閉、全開させるようになっており、全閉位置まで閉弁させる際は、ステッピングモータ３７を閉弁方向に脱調させることによって、流量制御弁３０に対する全閉位置をリセットするようになっている。即ち、コントローラ４０が流量制御弁３０を全閉にする際は、ステッピングモータ３７を−４００ステップまで閉弁方向に駆動させた後、＋２００ステップだけ開弁方向に戻すことによって、流量制御弁３０を確実に全閉状態とし、そのときの開度位置を０ステップに設定し直すようになっている。
【００２４】
以上のように構成された温水暖房端末装置１は、循環ファン１０を運転しながら、室内温度センサ５１によって検出される室内温度Ｔｒが設定温度になるように、流量制御弁３０を開閉させる暖房運転モードと、循環ファン１０の運転を停止した状態で、熱交換器２０に温水を循環供給しながら、熱交換器温度センサ５２によって検出される熱交換器温度Ｔｅに応じて流量制御弁３０を開閉させる待機運転モードとを備えており、待機運転モードでは、流量制御弁３０を開閉するステッピングモータ３７が１０００ステップから１００００ステップまで駆動するようになっている。従って、待機運転モードでは、基本的に、流量制御弁３０が全開状態まで開弁したり、全閉状態まで閉弁したりすることはなく、待機運転モードでの熱交換器温度制御において、流量制御弁３０に対する全閉位置のリセット動作が実行されることはない。
【００２５】
この温水暖房端末装置１は、暖房運転スイッチ及び待機運転スイッチを備えたワイヤレスリモコンＲによって操作されるようになっており、暖房運転スイッチをＯＮすると、暖房運転モードでの運転が開始され、暖房運転スイッチをＯＦＦすると、暖房運転モードでの運転が停止されるが、待機運転スイッチがＯＮされている場合は、暖房運転スイッチをＯＦＦした時点で、待機運転モードでの運転に切り換わるようになっている。なお、暖房運転スイッチ及び待機運転スイッチの双方がＯＮされている場合は、暖房運転モードでの運転が優先され、暖房運転スイッチ及び待機運転スイッチの双方がＯＦＦされている場合は、運転が停止されることになる。
【００２６】
この温水暖房端末装置１は、上述したように、暖房運転モードでは、室内温度センサ５１によって検出される室内温度Ｔｒが設定温度になるように、流量制御弁３０を開閉させる一般的なフィードバック制御を採用しているが、待機運転モードでは、熱交換器温度センサ５２によって検出される熱交換器温度Ｔｅが所定温度になるように、流量制御弁３０を開閉させる一般的なフィードバック制御ではなく、特殊な制御方法が採用されているので、以下、待機運転モードにおける温水暖房端末装置１の運転動作について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２７】
まず、待機運転モードでの運転が開始されると、待機運転を行っている旨がワイヤレスリモコンＲに表示され（ステップＳ１）、続いて、熱交換器温度センサ５２によって検出される熱交換器温度Ｔｅが、予め設定されている下限温度（例えば、４５℃）以下であるか否かが判断される（ステップＳ２）。なお、下限温度は、待機運転から暖房運転に切り換わった時点で、即座に暖房能力を発揮することができるような熱交換器２０の温度に設定されている。
【００２８】
ステップＳ２において、熱交換器温度Ｔｅが下限温度以下である場合は、続いて、現時点が運転開始時であるか否か、即ち、直前の状態が運転停止状態（暖房運転スイッチ及び待機運転スイッチの双方がＯＦＦされている状態）であったのか否かが判断され（ステップＳ３）、直前の状態が運転停止状態でなかった場合は、流量制御弁３０を予め設定されている最大開度位置（１００００ステップの位置）まで開弁した後（ステップＳ４）、カウンタＴに１を加算して（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻るが、直前の状態が運転停止状態であった場合は、流量制御弁３０を全開位置（１３０００ステップの位置）まで開弁した後（ステップＳ５）、カウンタＴに１を加算して（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る。なお、カウンタＴは、電源投入時点及び待機運転スイッチをＯＦＦした時点で初期化（Ｔ＝０）されるようになっている。
【００２９】
一方、ステップＳ２において、熱交換器温度Ｔｅが下限温度を上回っている場合は、続いて、予め設定されている上限温度（例えば、７０℃）以上であるか否かが判断され（ステップＳ７）、熱交換器温度Ｔｅが上限温度を下回っている場合は、ステップＳ１に戻る。なお、上限温度は、流量制御弁３０を最大開度位置まで開弁したときの熱交換器温度Ｔｅより低い温度に設定されている。
【００３０】
一方、ステップＳ７において、熱交換器温度Ｔｅが上限温度以上である場合は、続いて、カウンタＴが９９であるか否かが判断され（ステップＳ８）、カウンタＴが９９でない場合は、流量制御弁３０を予め設定されている最小開度位置（１０００ステップの位置）まで閉弁した後（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻るが、カウンタＴが９９である場合は、流量制御弁３０を全閉にして、全閉位置のリセット動作を実行すると共に（ステップＳ１０）、カウンタＴを初期化（Ｔ＝０）した後（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
以上のように、この温水暖房端末装置１における待機運転モードでは、熱交換器温度Ｔｅが下限温度（４５℃）以下に低下すると、熱交換器温度Ｔｅを上限温度（７０℃）以上に上昇させることができる最大開度位置（１００００ステップの位置）まで流量制御弁３０を開弁するようになっているので、熱交換器温度Ｔｅが常時下限温度以上に保持されることになり、しかも、下限温度は、待機運転から暖房運転に切り換わった時点で、即座に暖房能力が発揮されるような熱交換器２０の温度に設定されているので、用便者が便所に入室して待機運転モードから暖房運転モードに切り換えると、短時間のうちに便所内を設定温度まで昇温させることができる。
【００３２】
また、待機運転モードにおいて、熱交換器温度Ｔｅが上限温度（７０℃）以上に上昇すると、流量制御弁３０を最小開度位置（１０００ステップの位置）まで閉弁するようになっているので、熱交換器温度Ｔｅが一旦上限温度以上に上昇すると、下限温度（４５℃）以下に低下するまでの間は、熱交換器２０への温水の循環供給がほとんど停止されることになる。従って、一旦上限温度以上に上昇した熱交換器２０の温度が下限温度以下に低下するまでの間は、配管や熱交換器２０における温水の放熱ロスが最小限に抑えられると共に、例えば、他系統の暖房運転が停止されているような場合は、温水暖房熱源機の循環ポンプの運転を停止することもできるので、待機運転モードでの運転時におけるランニングコストを最小限に抑えることができる。
【００３３】
さらに、待機運転モードでは、熱交換器温度Ｔｅが上限温度以上に上昇した場合であっても、流量制御弁３０を、通常、全閉位置まで閉弁させないようになっているので、弁体の駆動機構が摩耗する要因となる流量制御弁３０のリセット動作が頻繁に実行されることがなく、熱交換器の温度が所定温度になるように流量制御弁の開閉動作を制御する場合と同様に、流量制御弁３０の耐久性を確保することができる。
【００３４】
また、待機運転モードでは、流量制御弁３０が全開位置または最大開度位置まで開弁した回数が９９回に到達すると、流量制御弁３０を、最小開度位置ではなく、全閉位置まで閉弁させて全閉位置のリセット動作を実行させるようになっているので、待機運転中に流量制御弁３０の全閉位置が大幅にずれることもない。
【００３５】
また、運転停止時間が長い場合は、流量制御弁３０の弁棒３５にＯリング３８が固着してしまい、運転開始直後は流量制御弁３０を円滑に開閉させることができなくなる場合があり、それに伴って、コントローラ４０から出力される流量制御弁３０の開弁信号に対して、実際の弁開度がずれてしまうおそれがあるが、この温水暖房端末装置１では、待機運転モードにおいて、直前の状態が運転停止状態であった場合は、流量制御弁３０を最大開度位置（１００００ステップの位置）ではなく、全開位置（１３０００ステップの位置）まで開弁するようになっているので、弁体３３の駆動機構部分の遊びによるズレが相殺され、コントローラ４０の指示通りに精度よく流量制御弁３０を開閉させることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、待機運転モードにおいて、流量制御弁３０を閉弁する際は、基本的に最小開度位置（１０００ステップの位置）までしか閉弁させないようになっているが、これに限定されるものではなく、全閉位置まで閉弁させることも可能である。ただし、流量制御弁３０を全閉位置まで閉弁する場合には、流量制御弁３０の耐久性を確保するために、ステッピングモータ３７を脱調させないようにしておくことが望ましい。
【００３７】
また、上述した実施形態では、待機運転モードにおいて、流量制御弁３０を開弁する際は、基本的に最大開度位置（１００００ステップの位置）までしか開弁させないようになっているが、これに限定されるものではなく、全開位置（１３０００ステップの位置）まで開弁させることも可能である。ただし、流量制御弁３０の耐久性を考慮すると、必要以上に開弁させないほうが望ましいことはいうまでもない。
【００３８】
また、上述した実施形態では、待機運転モードにおいて、流量制御弁３０における開弁動作の回数が所定回数（この場合、９９回）に到達すると、流量制御弁３０に対する全閉位置のリセット動作を強制的に実行させるようになっているが、これに限定されるものではなく、閉弁動作の回数や開閉動作の回数に基づいて、流量制御弁３０に対する全閉位置のリセット動作を実行させたり、所定の運転時間が経過した時点で、流量制御弁３０に対する全閉位置のリセット動作を定期的に実行させたり、コントローラ４０からステッピングモータ３７に出力されたパルス数（ステップ数）の積算値に応じて、流量制御弁３０に対する全閉位置のリセット動作を実行させたりすることも可能である。
【００３９】
また、上述した実施形態では、入室時間の短い便所を暖房するための温水暖房端末装置について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の温水暖房端末装置は、短時間のうちに設定温度まで昇温させる必要がある部屋を暖房する場合に有用であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる温水暖房端末装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上の温水暖房端末装置に搭載されている流量制御弁を示す断面図である。
【図３】同上の温水暖房端末装置における待機運転モードでの運転動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  温水暖房端末装置
１０  循環ファン
２０  熱交換器
３０  流量制御弁（制御弁）
３７  ステッピングモータ
４０  コントローラ
５１  室内温度センサ
５２  熱交換器温度センサ
Ｒ  ワイヤレスリモコン
Ｇ  温水暖房熱源機
ＨＣ  温水配管
【図１】
2004340522.tif 000003
【図２】
2004340522.tif 000004
【図３】
2004340522.tif 000005