(57)【要約】【課題】オーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができるファン付温水式輻射暖房装置を提供すること。【解決手段】熱源機からの温水の供給を制御する温水制御弁である開閉弁１１と、開閉弁１１に接続されて装置本体前面を形成する放熱板４の背面に配設される第１熱交換器５と、第１熱交換器５に一端が接続されると共に他端が熱源機に接続される第２熱交換器８と、空気吸込み口２から吸込まれ第２熱交換器８にて熱交換されて温度上昇した空気を温風吹き出し口３から吹き出すための送風機９とを備えたファン付温水式輻射暖房装置において、室内温度を検出する室温検出センサ１３と、使用者が設定温度を設定するための設定装置と、この設定装置により設定された設定温度と室温検出センサ１３による検出温度との差に応じて前記熱源機へ温水温度を指示すると共に送風機９の風量及び前記開閉弁１１のオン、オフ周期を制御する制御装置３０を設けた。【選択図】　図６
2004116866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機からの温水の供給を制御する温水制御弁と、この温水制御弁に接続されて暖房装置本体前面を形成する放熱板の背面に配設される第１熱交換器と、この第１熱交換器に一端が接続されると共に他端が前記熱源機に接続される第２熱交換器と、空気吸込み口から吸込まれ前記第２熱交換器にて熱交換されて温度上昇した空気を温風吹き出し口から吹き出すための送風機とを備えたファン付温水式輻射暖房装置において、室内温度を検出する室温検出センサと、使用者が設定温度を設定するための設定装置と、この設定装置により設定された設定温度と前記室温検出センサによる検出温度との差に応じて前記熱源機に指示する温水温度を決定すると共に前記温水制御弁のオン、オフ周期及び前記送風機による送風量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とするファン付温水式輻射暖房装置。
【請求項２】
熱源機からの温水の供給を制御する温水制御弁と、この温水制御弁に接続されて暖房装置本体前面を形成する放熱板の背面に配設される第１熱交換器と、この第１熱交換器に一端が接続されると共に他端が前記熱源機に接続される第２熱交換器と、空気吸込み口から吸込まれ前記第２熱交換器にて熱交換されて温度上昇した空気を温風吹き出し口から吹き出すための送風機とを備えたファン付温水式輻射暖房装置において、室内温度を検出する室温検出センサと、使用者が設定温度を設定するための設定装置と、この設定装置により設定された設定温度と前記室温検出センサによる検出温度との差に応じて前記熱源機に指示する温水温度を決定する関係と前記温水制御弁のオン又はオフ時間の関係及び前記送風機による送風量の関係に関する制御データを格納する記憶装置と、この記憶装置に格納された制御データに基づき前記熱源機に指示する温水温度と前記温水制御弁及び前記送風機の送風量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とするファン付温水式輻射暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源機からの温水の供給を制御する温水制御弁と、この温水制御弁に接続されて暖房装置本体前面を形成する放熱板の背面に配設される第１熱交換器と、この第１熱交換器に一端が接続されると共に他端が前記熱源機に接続される第２熱交換器と、空気吸込み口から吸込まれ前記第２熱交換器にて熱交換されて温度上昇した空気を温風吹き出し口から吹き出すための送風機とを備えたファン付温水式輻射暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のファン付温水式輻射暖房装置は、熱源機から供給される温水入口に開閉バルブと流量バルブを設けており、使用者がこの流量バルブを操作して暖房装置への温水流量を調節することで暖房を行っていた。（特許文献参照）
また、近年この種ファン付温水式輻射暖房装置では、電気式の温水制御弁を搭載しており、希望する温度を設定すれば室内温度がこの設定温度に到達すると温水制御弁を閉弁し、室内温度が設定温度よりも低下すると温水制御弁を開弁して室内温度が設定温度になるように制御しているものがある。
【０００３】
【特許文献】
特開２０００−３４６３７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来装置のように、室内温度が設定温度より低ければ温水制御弁をオン（開弁）し、室内温度が設定温度より高ければオフ（閉弁）して温水供給を制御すると、室内温度にオーバーシュートやアンダーシュートが発生し、特に使用環境負荷や季節の変わり目などでは使用環境が暖まり過ぎたり、使用環境下での温度斑が発生していた。
【０００５】
そこで本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、室内温度のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができるファン付温水式輻射暖房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】
このため第１の発明は、熱源機からの温水の供給を制御する温水制御弁と、この温水制御弁に接続されて暖房装置本体前面を形成する放熱板の背面に配設される第１熱交換器と、この第１熱交換器に一端が接続されると共に他端が前記熱源機に接続される第２熱交換器と、空気吸込み口から吸込まれ前記第２熱交換器にて熱交換されて温度上昇した空気を温風吹き出し口から吹き出すための送風機とを備えたファン付温水式輻射暖房装置において、室内温度を検出する室温検出センサと、使用者が設定温度を設定するための設定装置と、この設定装置により設定された設定温度と前記室温検出センサによる検出温度との差に応じて前記熱源機に指示する温水温度を決定すると共に前記温水制御弁のオン、オフ周期及び前記送風機による送風量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、熱源機からの温水の供給を制御する温水制御弁と、この温水制御弁に接続されて暖房装置本体前面を形成する放熱板の背面に配設される第１熱交換器と、この第１熱交換器に一端が接続されると共に他端が前記熱源機に接続される第２熱交換器と、空気吸込み口から吸込まれ前記第２熱交換器にて熱交換されて温度上昇した空気を温風吹き出し口から吹き出すための送風機とを備えたファン付温水式輻射暖房装置において、室内温度を検出する室温検出センサと、使用者が設定温度を設定するための設定装置と、この設定装置により設定された設定温度と前記室温検出センサによる検出温度との差に応じて前記熱源機に指示する温水温度を決定する関係と前記温水制御弁のオン又はオフ時間の関係及び前記送風機による送風量の関係に関する制御データを格納する記憶装置と、この記憶装置に格納された制御データに基づき前記熱源機に指示する温水温度と前記温水制御弁及び前記送風機の送風量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はファン付温水式輻射暖房装置１の斜視図で、図２は一部破断せるファン付温水式輻射暖房装置１の正面図で、図３はファン付温水式輻射暖房装置１の縦断側面図であり、ファン付温水式輻射暖房装置１は図示しない熱源機から高温の温水が循環供給され、その温水を利用して送風機で温風を吹き出すことで室内の暖房及び放熱板による輻射暖房を行うもので、以下その構成と動作について詳述する。
【０００９】
暖房装置本体の上面にフィルター１０が設けられた空気吸込み口２、前面下部に温風吹き出し口３が形成されている。そして、暖房装置本体の前面には、アルミニウム等で製作された放熱板４が配設され、この放熱板４の背面に第１熱交換器５を設け、この第１熱交換器５と背面板６との間の送風通路７内に第２熱交換器８及び送風機９を配設する。この送風機９は、ファンモータ９Ａとクロスフローファン９Ｂとから構成される。
【００１０】
１１は図示しない熱源機からの高温水の供給を制御する温水制御弁としての開閉弁で、この開閉弁１１には温水パイプを折り返して形成された前記第１熱交換器５が往き管５Ａを介して接続され、更にこの第１熱交換器５にはフィン熱交換器である前記第２熱交換器８が接続され、この第２熱交換器８は継ぎ手１２を介して前記熱源機に接続されている。
【００１１】
１３は暖房装置本体の側面部に設けられる室温検出センサで、サーミスタなどで構成され、現在の室内温度を検出する。１４は前記第２熱交換器８への往き管８Ａに設けられる温水温度検出センサで、サーミスタなどで構成され、温水の温度を検出する。この温水温度検出センサ１４は第１熱交換器５や、第２熱交換器８やこれらの熱交換器の入口又は出口に設けても良い。
【００１２】
１５は使用者により各種操作がなされる操作パネルで、運転の入／切を行なうための運転スイッチ１６や、運転中に点灯する運転表示ランプ１７、設定温度を設定する＋（プラス）スイッチ１９や−（マイナス）スイッチ２０、設定温度、現在温度及び時刻を表示する表示部２１や、入りタイマースイッチ２２及び入りタイマー表示ランプ２３、切りタイマースイッチ２４及び切りタイマー表示ランプ２５、風量の切り替えスイッチ２６、運転モード表示部２７などが設けられている。そして、運転スイッチ１６を操作して運転が開始するときの初期状態では「自動運転モード」であり、運転モード表示部２７の「自動」のランプ２７Ａが点灯し、風量の切り替えスイッチ２６を操作する度に送風機９による強風である「強運転モード」、強風より風量が少ない中風である「中運転モード」、中風より風量が少ない弱風である「弱運転モード」、送風機９を送風機９をオフ、即ち停止する「送風停止モード」に切り替り、対応するランプが点灯するものである。
【００１３】
次に、図６の本ファン付温水式輻射暖房装置１の制御ブロック図について説明する。３０は本暖房装置１を制御するマイクロコンピュータなどから構成される制御装置で、本暖房装置１を統括制御するＣＰＵ、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）などを備え、ＣＰＵは前記ＲＡＭに記憶された各種データ、例えば熱源機への指示温度や開閉弁１１及び送風機９の制御データなどに基づき、前記ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、本暖房装置１の運転動作に係る動作を統括制御する。
【００１４】
そして、その入力側には各スイッチ１６、１９、２０、２２、２４、２６及び各検出センサ１３、１４などが接続され、その出力側には表示部２１、各ランプ１７、２３、２５、運転モード表示部２７、開閉弁１１及び送風機９などが接続されている。
【００１５】
以上の構成により、以下記憶装置であるＲＡＭに格納された図７の制御データなどに基づき、第１の実施形態の動作について説明する。先ず、使用者が暖房装置１の運転を開始させるために運転スイッチ１６を押圧すると、運転開始時の初期状態は「自動運転モード」であり、この運転スイッチ１６の押圧後に＋（プラス）スイッチ１９や−（マイナス）スイッチ２０を操作して、例えば１８℃に室内設定温度を設定する。
【００１６】
すると、制御装置３０は室温検出センサ１３による現在温度と前記設定温度との温度偏差に基づいて、熱源機から循環供給されている温水温度の制御温度を決定して熱源機に指示する。ここでは、図７に示すように温度偏差が０℃未満でマイナス偏差のとき（現在温度が設定温度より低いとき）に一律に８０℃を、温度偏差が０℃以上でプラス偏差のとき（現在温度が設定温度より高いとき）は一律に６０℃を熱源機に指示するように設定している。熱源機に指示する温水温度は６０℃と８０℃に限らず、例えば、各温度偏差に応じて６０、６２、６４℃・・・等の温度をそれぞれ設定して熱源機に指示するようにしても良い。
【００１７】
また、制御装置３０は現在温度と前記設定温度との温度偏差に基づいて、開閉弁１１のオン、オフを一定周期（２０分間）で繰り返す制御、即ち図７に示すようなオンする時間とオフする時間が合計で２０分となるように開閉弁１１を制御する。例えば、室温検出センサ１３が１５℃を検出している場合には、現在温度１５℃から設定温度１８℃を引いた温度偏差がマイナス３℃となり、マイナス２．２５℃より低いので、制御装置３０は開閉弁１１のオンする時間が２０分間、オフする時間が０分間、即ちオン／オフ周期が２０分間であるので、１周期の全時間がオンとなるように開閉弁１１を制御する。
【００１８】
従って、開閉弁１１が開いて往き管５Ａを介して第１熱交換器５及び第２熱交換器８に熱源機（図示せず）からの温水を供給循環させると共に送風機９を「自動運転モード」で運転させる。この「自動運転モード」では、制御装置３０により現在温度と前記設定温度との温度偏差のレベルに応じて、図７に示すように送風機９の送風量を「強風」、「中風」、「弱風」に制御するものである。また、送風機７は温水温度検出センサ１４によって検出した温水温度が４０℃以上で運転し、３５℃以下では停止することで冷風の吹き出しを防止している。
【００１９】
そして、時間の経過と共に温水循環により温水温度検出センサ１４の検出温度が上昇し、検出温度が上限値である４０℃に達すると、制御装置３０は送風機９をオンして強風運転させ、空気吸込み口２から吸込まれた室内空気が主として第２熱交換器８にて熱交換されて温度上昇した後、温風吹き出し口３から強風にて吹き出され、室内の温度斑を回避するような温風暖房が行われ、同時に、第１熱交換器５から熱が放熱板４に伝導し、この放熱板４からの輻射暖房が行なわれる。
【００２０】
その後、上述のように暖房運転がなされ、室温検出センサ１３が１７℃を検出すると、現在温度１７℃から設定温度１８℃を引いた温度偏差がマイナス１℃となり、マイナス１℃以上からマイナス０．７５℃未満となるので、制御装置３０は図７の制御データに基づいて送風機９の風量を「強風」から「中風」に低下させて室内温度の上昇を抑制する。また、図７の制御データに基づいて開閉弁１１のオン時間を８分間、オフ時間を１２分間として開閉弁１１を制御することで室内温度の急激な上昇を抑制する。さらに、開閉弁１１のオン時間中は第１熱交換器５及び第２熱交換器８に往き管５Ａを介して温水を供給すると共に送風機９を運転して温風を室内に吹き出すことで室内温度を上昇させるが、開閉弁１１のオフ時間中は開閉弁１１を閉じるように制御して第１熱交換器５及び第２熱交換器８に温水の供給を停止すると共に送風機９を停止させることで室内温度の上昇を抑制している。
【００２１】
そして、暖房運転が継続され、室温検出センサ１３が１８．０℃を検出すると、現在温度１８．０℃から設定温度１８℃を引いた温度偏差が０℃となり、０℃以上からプラス０．２５℃未満となるので、制御装置３０は図７の制御データに基づいて熱源機に６０℃の温水温度を指示する。よって、第１熱交換器５及び第２熱交換器８に供給される温水温度が低下することで熱交換温度が低下し、温風温度を低下させることで急激な室内温度の上昇を抑制する。しかし、この時点で温水温度を８０℃から６０℃にシフトすることで、第１熱交換器５及び第２熱交換器８での熱交換率が急激に低下するため、開閉弁１１のオン時間を長くすることでこの熱交換率の低下を補正する必要がある。その補正としてこの時の開閉弁１１の時間設定はオン時間が２０分間、オフする時間が０分間として開閉弁１１を制御する。
【００２２】
このように、制御装置３０は現在温度と設定温度との温度偏差に基づいて、熱源機に指示する温水温度と送風機による風量及び開閉弁１１のオン、オフ時間を図７の制御データに基づいて決定し制御している。前記、熱源機に指示する温水温度は、温度偏差が０℃未満のマイナス時には８０℃、０℃以上のプラス時には６０℃を熱源機に指示することで室内温度の上昇を抑制している。また、送風機９の送風量は温度偏差がマイナス１℃未満は「強風」、マイナス１℃以上からプラス１℃未満は「中風」、プラス１℃以上の場合は「弱風」に制御することで室内温度の上昇を抑制している。さらに、開閉弁１１は、設定温度マイナス２．２５℃から設定温度（温度偏差０℃）までの範囲と設定温度以上の範囲において温度上昇する毎にオン時間が短くなるように制御することで室内温度の上昇を抑制している。
【００２３】
以上のように、本発明の実施形態によれば、使用者により設定された設定温度と室温検出センサ１３による検出温度との温度偏差に応じて、使用状況に応じた適当な温水温度を熱源機に指示すると共に開閉弁１１のオン、オフ時間及び送風機９による送風量を各々制御することで、設定温度に対する室内温度のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができ、使用環境負荷や季節の変わり目などの使用環境の暖まり過ぎや、使用環境下での温度斑の発生を抑えることができる。
【００２４】
また、設定温度付近では送風機９による風量を一定とした状態で熱源機から供給される温水温度を変更するようにしたので、室内への吹き出し温度を温水温度に応じて適宜変更することで、室内温度を設定温度とする制御ができる。よって、設定温度付近での送風機９の風量を切り替えるための、例えばリレーのＯＮ−ＯＦＦ回数を減らすことにより部品の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、この運転モードの切替えは切り替えスイッチ２６を押圧することにより行なっているが、他のモード（強、弱、送風停止）で使用する場合には送風機９の送風量を「強風」、「弱風」に固定するか、送風機９を「停止」して第１熱交換器５のみによる輻射暖房を行うが、この場合でも熱源機に対する温水温度の指示や開閉弁１１のオン、オフ時間等の制御を「自動運転モード」と同様に行うことで、多様な使用環境下での使用性の向上や、未使用室などの予備暖房機能としての使用性を向上することができる。
【００２６】
また、上記、温度偏差による送風機９の送風量のデータや熱源機に対して指示する温水温度のデータ、開閉弁１１のオン、オフ時間のデータ等をマイクロコンピュータの記憶装置であるＲＡＭに格納して制御するようにしたが、これに限らず、これらの各データをＲＯＭに格納して制御してもよい。さらに、開閉弁１１のオン、オフ時間については１周期の時間からオン時間又はオフ時間を引き算することによりオフ時間又はオン時間が算出できるので、その時間で制御することができる。
【００２７】
なお、以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、オーバーシュートやアンダーシュートを抑えることができ、使用環境負荷や季節の変わり目などの使用環境の暖まり過ぎや、使用環境下での温度斑の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファン付温水式輻射暖房装置の斜視図を示す。
【図２】一部破断せるファン付温水式輻射暖房装置の正面図を示す。
【図３】ファン付温水式輻射暖房装置の縦断側面図を示す。
【図４】要部の分解斜視図を示す。
【図５】操作パネルの平面図を示す。
【図６】本ファン付温水式輻射暖房装置の制御ブロック図を示す。
【図７】制御データを示す図である。
【符号の説明】
１　　ファン付温水式輻射暖房装置
２　　空気吸込み口
３　　温風吹き出し口
４　　放熱板
５　　第１熱交換器
８　　第２熱交換器
９　　送風機
１１　開閉弁（温水制御弁）
１３　室温検出センサ
１４　温水温度検出センサ
１６　運転スイッチ
２６　切り替えスイッチ
３０　制御装置
【図１】
2004116866.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004116866.tif 000005
【図４】
2004116866.tif 000006
【図５】
2004116866.tif 000007
【図６】
2004116866.tif 000008
【図７】
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