(57)【要約】  本発明の目的は、ユーザが設定した室内温度よりも上下の変動幅が縮小するように、暖房装置の作動環境に応じて暖房停止温度と暖房開始温度を自動的に制御することで、ユーザに快適な室内環境を提供することにある。本発明の目的を達成するために、ユーザが設定した室内温度を基準に、それより高い暖房停止温度と、それより低い暖房開始温度とを設定する。暖房装置の作動により室内温度が上昇した状態で、暖房装置が作動を停止するときの温度を、現在周期の直前の周期における暖房停止温度から直前周期に発生したオーバーシュートに応じて求めた補償値を引き算して得た温度に設定する。暖房装置の停止により室内温度が下降した状態で、暖房装置が作動を開始するときの温度を、現在周期の直前の周期における暖房開始温度に直前周期に発生したアンダーシュートに応じて求めた補償値を加算して得た温度に設定する。そして測定された室内温度とユーザが設定した室内温度との差を最小化する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが設定した室内温度に基づいて、暖房装置の作動の開始／停止を制御する暖房装置制御方法であって、
暖房装置の作動により室内温度が上昇した状態で、暖房装置が作動を停止するときの温度を、現在周期の直前の周期における暖房停止温度から直前周期に発生したオーバーシュートに応じて求めた補償値を引き算して得た温度に設定し、
暖房装置の停止により室内温度が下降した状態で、暖房装置が作動を開始するときの温度を、現在周期の直前の周期における暖房開始温度に直前周期に発生したアンダーシュートに応じて求めた補償値を加算して得た温度に設定し、測定された室内温度とユーザが設定した室内温度との差を最小化することを特徴とする暖房装置制御方法。
【請求項２】
前記暖房停止温度に、ユーザが設定した室内温度よりも所定温度だけ高く設定された最低暖房停止温度が含まれ、
前記暖房開始温度に、ユーザが設定した室内温度よりも所定温度だけ低く設定された最高暖房開始温度が含まれている、
請求項１に記載の暖房装置制御方法。
【請求項３】
前記最低暖房停止温度で室内温度を制御し、オーバーシュートが発生したときに、暖房装置の発熱量を減少させるための制御を行う、
請求項２に記載の暖房装置制御方法。
【請求項４】
前記最低暖房停止温度で室内温度を制御し、オーバーシュートが発生したときに、暖房装置の発熱量をオーバーシュート量に比例して減少させるための制御を行う、
請求項３に記載の暖房装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は暖房装置の制御方法に関し、ユーザが設定した室内温度と暖房装置の作動時に測定された室内温度との差を最小限にする暖房装置制御方法に特に関する。
【０００２】
一般に暖房装置とは暖房器へ温水を供給する装置を意味する。暖房装置はガスなどの燃料を内部で燃焼させて、燃焼によって発生する熱を利用して水を熱し、室内の床に設置された配管を通して加熱された水を循環し、室内を暖めたり、加熱された水を利用して温水を供給する。
【０００３】
室内温度がユーザの設定温度を維持するように、従来、暖房装置を制御する方法が提案されている。例えば、室内温度を測定し暖房装置の作動開始／停止を切り替える方法、加熱された水の温度を測定し暖房装置の作動開始／停止を切り替える方法、あるいは、ユーザが設定した時間の間暖房装置を作動し、所定時間の間暖房装置の作動を停止する方法などがある。
【０００４】
室内温度を測定して暖房装置の作動開始／停止を切り替える制御方法は、室内温度調節器に設置された温度センサーにより測定された室内温度と、ユーザが設定した室内温度とを比較し、暖房装置の開始／停止に対応させる制御方法である。この制御方法を利用した暖房装置の制御過程を図１に示す。
【０００５】
図１は、従来の暖房装置制御方法による室内温度の変化過程を図示したグラフである。
【０００６】
まず、ユーザは室内に設置された室内温度調節器を使って希望する室内温度を設定する。この場合、設定された室内温度はT-setとなり、さらに、暖房停止温度T-offと暖房開始温度T-onが、それぞれユーザが設定した室内温度T-setを基準として、その上下に幅をもつようにあらかじめ設定される。
【０００７】
ここで、暖房停止温度T-offと暖房開始温度T-onは、あらかじめ室内温度調節器に入力されている数値である。例えば、ユーザが希望する温度を２５℃に設定した場合、室内温度２５℃を基準温度とし、これより上下の幅が１℃以内に保たれるように、暖房停止温度T-offは２６℃に設定され、暖房開始温度T-onは２４℃に設定される。
【０００８】
暖房装置が作動すれば、室内温度が上昇する。この時、室内温度は室内温度調節器に設置された温度センサーにより検知される。温度センサーで検知された室内温度が暖房停止温度T-offの２６℃に達した場合、ユーザが設定した室内温度を超えたと判断され、暖房装置の作動は停止する。
【０００９】
この時、暖房装置の作動が停止したため、室内の床に設置された暖房配管への熱伝導は停止されるが、室内の床に蓄積された熱は室内に継続して放出される。その結果、室内温度は暖房停止温度T-offの２６℃より高い温度（例えは２７℃）まで上昇し、その後下降することになる。このように室内温度が予め設定された暖房停止温度T-offより高い温度に上昇することをオーバーシュートという。
【００１０】
暖房装置の作動が停止し、室内温度が下降して暖房開始温度の２４℃に達した時、暖房装置は再び作動する。
【００１１】
この時、暖房装置が作動しているため、室内の床に設置された暖房配管へ熱伝導が起きるが、室内の床の温度がユーザの設定した室内温度まで上昇するには一定の時間が必要になる。従って、室内温度は暖房開始温度T-onより低い温度（例えは２３℃）まで下降し、その後上昇することになる。このように室内温度が予め設定された暖房開始温度T-onより低い温度に下降することをアンダーシュートという。
【００１２】
上記のようにオーバーシュートとアンダーシュートが起こる時、従来技術によると、ユーザが設定した室内温度T-setの２５℃を基準とし、それより上下の変動幅が２３℃から２７℃と大きくなることから、ユーザに快適な室内環境を提供することができないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の問題を解決するべく発案され、その目的は、暖房装置の動作環境に応じて、暖房停止温度T-offと暖房開始温度T-onを自動的に制御し、それによってユーザが設定した室内温度を基準とする室内温度の上下の変動幅を縮小することで、ユーザに快適な室内環境を用意できる暖房装置制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述したような目的を達成するために、ユーザが設定した室内温度と、暖房装置の作動時に測定された室内温度との差に基づいて、暖房装置の作動の開始／停止を制御する暖房装置制御方法を提供する。この方法は、暖房装置の作動により室内温度が上昇した状態で、暖房装置が作動を停止するときの温度を、現在周期の直前の周期における暖房停止温度から直前周期に発生したオーバーシュートに応じて求めた補償値を引き算して得た温度に設定し、暖房装置の停止により室内温度が下降した状態で、暖房装置が作動を開始するときの温度を、現在周期の直前の周期における暖房開始温度に直前周期に発生したアンダーシュートに応じて求めた補償値を加算して得た温度に設定し、測定された室内温度とユーザが設定した室内温度との差を最小化することを特徴とする。
【００１５】
ここで、好ましくは、暖房停止温度に、ユーザが設定した室内温度よりも所定温度だけ高く設定された最低暖房停止温度が含まれ、前記暖房開始温度に、ユーザが設定した室内温度よりも所定温度だけ低く設定された最高暖房開始温度が含まれているとよい。
【００１６】
また、最低暖房停止温度で室内温度を制御し、オーバーシュートが発生したときに、暖房装置の発熱量を減少させるための制御を行うことができる。この場合、暖房装置の発熱量は、オーバーシュート量に比例して減少するように制御されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上で詳細に説明したように、本発明の暖房装置制御方法によれば、暖房装置の作動環境に応じて、暖房停止温度と暖房開始温度を自動的に制御し、それによってユーザが設定した室内温度を基準とする上下の変動幅を縮小し、暖房装置を使用するユーザに快適な室内環境を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、従来の暖房装置制御方法による室内温度の変化過程を図示したグラフである。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法により、暖房装置が作動したときの室内温度の変化過程を図示したグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法を図示したフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従った熱量を減少させる制御方法を図示したグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法による室内温度の変化を図示したグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法が適用される暖房システムの一例を図示した概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の好ましい実施形態である方法、構造及び機能を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法により暖房装置が作動したときの、室内温度の変化過程を図示したグラフである。図３は、本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法を図示したフローチャートである。
【００２１】
この実施形態では、室内温度調節器に設置された温度センサーで測定された室内温度とユーザが設定した室内温度との比較結果に従って、暖房装置の作動開始／停止が切り替えられる。このとき、本発明の制御方法を実施することで、暖房装置は、ユーザが設定した室内温度を基準とし、それより上下の温度変動幅が最小限に収まるような暖房運転を行う。
【００２２】
まず、ユーザは室内に設置された室内温度調節器を使って希望する室内温度を設定する（S101）。設定された室内温度は、図２でT-setと表示し、一例として２５℃と設定することができる。
【００２３】
ユーザが室内温度T-setを設定する場合、その室内温度T-setを基準とし、それより高い最初の暖房停止温度T-off1と、それより低い最初の暖房開始温度T-on1がそれぞれ設定される（S103）。例えば、最初の暖房停止温度T-off1は２５．５℃で、最初の暖房開始温度T-on1は２４．５℃にすることができる。
【００２４】
ユーザが室内温度を設定し、暖房装置が作動すると、室内温度は上昇する。暖房装置は最初の暖房停止温度T-off1に達するまで継続して作動する（S105）。
【００２５】
暖房装置が作動し、室内温度が最初の暖房停止温度T-off1に達すると（S107）、暖房装置の作動が停止する（S109）。
【００２６】
この場合、暖房装置の作動が停止しても、暖房装置が作動しているときに供給された多くの熱量は室内の床に蓄積される。その結果、熱は継続的に床から室内へと放出され、オーバーシュートが起き、室内温度が最初の暖房停止温度T-off1より高い温度へと上昇する。
【００２７】
この時、温度センサーはオーバーシュートによって上昇した室内温度の最高温度T-max1を測定し、制御装置は最高温度T-max1と最初の暖房停止温度T-off1との差、即ちオーバーシュート量を計算し、その値をA1と定義する。
【００２８】
そして、最初の周期で起きたオーバーシュート量に応じて補償値を求め、その補償値を用いて次の周期の暖房停止温度T-off2を確定する。
【００２９】
（数１）
T_off2
= T_off1 - (A1/2)
【００３０】
（数２）
A1 = T_max1 - T_off1
【００３１】
即ち、最初の周期で起きたオーバーシュート量に従って補償値（A1/2）を求め、この補償値を最初の暖房停止温度T-off１から引算して得た値を次のサイクルの暖房停止温度として決定する。この場合、補償値は（A1/2）、（A1/3）など多様な値として定義することができる。
【００３２】
暖房装置の作動が停止すると、室内温度は下降する。室内温度が最初の暖房開始温度T-on1（S111）に達すると、暖房装置は再度作動する（S113）。
【００３３】
暖房装置が作動しても、室内温度は屋内空気の比熱により直ちに上昇せず、最初の暖房開始温度T-on1より低くなり、アンダーシュートが起きる。この時、温度センサーはアンダーシュートによって下降した室内温度の最低温度T-min1を測定し、制御装置は最低温度T-min1と最初の暖房開始温度T-on1との差、即ちアンダーシュート量を計算し、その値をB1と定義する。
【００３４】
そして、最初の周期で起きたアンダーシュート量に応じて補償値を求め、その補償値を用いて次の周期の暖房開始温度T-on2を決定する。
【００３５】
（数３）
T_on2 = T_on1 + (B1/2)
【００３６】
（数４）
B1 = T_on1 - T_min1
【００３７】
即ち、最初の周期で起きたアンダーシュートに従って補償値（B1/2）を求め、この補償値を最初の暖房開始温度T-on１に加算して得た値を次のサイクルの暖房開始温度として決定する。この場合、補償値は（B1/2）、（B1/3）など多様な値として定義することができる。
【００３８】
暖房装置が作動すると、室内温度は再び上昇する。そして、第二周期において室内温度が暖房停止温度（即ち、数式１で求めたT-off2）に達すると、これを温度センサーが検知し、暖房装置の作動は停止する（S115、S117）。
【００３９】
このように、暖房装置の作動は、最初の周期で起きたオーバーシュート量A1より求めた補償値（A1/2）を、最初の暖房停止温度から引算して得た温度で停止する。従って、第二周期では室内温度の最高温度T-max2は初回の最高温度T-max1よりも低くなる。それゆえ、従来技術において室内温度の変動幅が大きくなると言う問題点は解決することが可能になる。
【００４０】
この時、温度センサーは第二周期のオーバーシュートによって上昇した室内温度の最高温度T-max2を測定し、制御装置は最高温度T-max2と第二の暖房停止温度T-off2との差、即ちオーバーシュート量を計算し、その値をA2と定義する。
【００４１】
続いて、第二周期で起きたオーバーシュート量に従って補償値（A2/2）が確定され、次の周期の暖房停止温度T-off3がその確定された補償値を利用して決定される。
【００４２】
（数５）
T_off3
= T_off2 - (A2/2)
【００４３】
（数６）
A2 = T_max2 - T_off2
【００４４】
次に、暖房装置の作動が停止すると、室内温度は下降する。そして、室内温度が第二の暖房開始温度T-on2に達すると、暖房装置は再度作動する（S119、S121）。
【００４５】
この時、温度センサーは第二周期のアンダーシュートによって下降した室内温度の最低温度T-min2を測定し、制御装置は最低温度T-min2と第二の暖房開始温度T-on2との差、即ちアンダーシュート量を計算し、その値をB2と定義する。
【００４６】
そして、第二周期で起きたアンダーシュート量に従って補償値（B2/2）が確定され、次の周期の暖房開始温度T-on3がその確定された補償値を利用して決定される。
【００４７】
（数７）
T_on3 = T_on2 + (B2/2)
【００４８】
（数８）
B2 = T_on2 - T_min2
【００４９】
暖房停止温度T-off及び暖房開始温度T-onを上記の方法を利用して求め、暖房装置の停止／開始を繰り返すことにより、ユーザが設定した室内温度T-setと温度センサーが測定した室内温度との差を縮小させることが可能になる。その結果、ユーザに快適な室内環境を提供することができる。
【００５０】
また、暖房装置の作動時に起こるオーバーシュート量とアンダーシュート量は、暖房装置の設置環境によって変化するため、暖房装置の設計時に、オーバーシュート量とアンダーシュート量を正確に予測することは困難である。よって、上記方法を利用して測定されたオーバーシュート量とアンダーシュート量より求めた補償値を利用することで、暖房停止温度T-offと暖房開始温度T-onを自動的に設定し、室内温度の変動幅を縮小することが可能になる。
【００５１】
上記の方法に従って制御を行う時、暖房停止温度と暖房開始温度を求める数式１〜８を一般式として表すと以下になる。
【００５２】
T_off(n)
= T_off(n-1) - (A(n-1)/2)
T_on(n) = T_on(n-1) + (B(n-1)/2)
A(n-1) = T_max(n-1) - T_off(n-1)

B(n-1) = T_on(n-1) - T_min(n-1)
【００５３】
この場合、(n)は現在制御する周期の回数を示し、(n-1)は現在制御する周期の直前の周期に定められた回数を示す。
【００５４】
一方、暖房停止温度と暖房開始温度を間違いなく制御するために、暖房停止温度はユーザが設定した室内温度T-setより高い温度で制御されなくてはならず、暖房開始温度はユーザが設定した室内温度T-setより低い温度で制御されなくてはならない。
【００５５】
従って、暖房停止温度は最低暖房停止温度T-off-minより高い温度、即ちユーザが設定した室内温度T-setより所定の温度だけ高い温度で制御されることが望ましい。例えば、ユーザが設定した室内温度T-setが２５℃の時、最低暖房停止温度T-off-minは２５．２℃と定義することができる。
【００５６】
暖房開始温度は最高暖房開始温度T-on-maxより低い温度、即ちユーザが設定した室内温度T-setより所定の温度だけ低い温度で制御されることが望ましい。例えば、ユーザが設定した室内温度T-setが２５℃の時、最高暖房開始温度T-on-maxは２４．８℃と定義することができる。
【００５７】
図４は、本発明の実施形態により、熱量を減少させる制御方法を図示したグラフである。
【００５８】
室内温度が最低暖房停止温度T-off-minに維持されるように温度が制御されているにもかかわらず、なおオーバーシュートが起きる時は、暖房装置が発生する熱量を減少させることによって温度変動幅を縮小させることができる。
【００５９】
即ち、暖房停止温度T-offが最低暖房停止温度T-off-minまで連続的に下がり、それでも最低暖房停止温度T-off-minでオーバーシュートの発生が確認されるとき、制御装置は、ガス供給量を調節するガスバルブ（図示せず）を制御し、ガス供給圧を減少させ（それにより熱量が減少する）、オーバーシュートの発生を防止する。
【００６０】
この場合、熱量の減少率に関しては、図４に示したように、暖房装置の発熱量をオーバーシュート量に比例して減少させるとよい。即ち、オーバーシュートが起きていない時（オーバーシュート比が０の時）は、熱量が100%となるように制御し、オーバーシュート比が一定比率を超過する時は、熱量が50%となるように制御する。ここで、オーバーシュート比はA/(T_off-T_set)として求めることができる。
【００６１】
図５は本発明の実施形態に従った暖房装置制御方法による室内温度の変化を図示したグラフである。
【００６２】
図５に示したように、上述したような構成の制御方法を利用して暖房装置を制御した場合、室内温度の上下変化を縮小することが可能である。グラフは、ユーザが設定した室内温度T-setを基準に、振れ幅が経時的に縮小する様子を示している。
【００６３】
図６は、この実施形態の制御方法が適用される暖房システムの一例を図示した概略図である。
【００６４】
この暖房システムは、燃料の燃焼により加熱された水を供給する暖房装置110、暖房装置110から供給された温水を各部屋に分配する温水分配ユニット120、温水分配ユニット120により各部屋へ分配される温水の供給及び停止を制御するバルブ130、バルブ130の駆動を制御するバルブコントローラ140、バルブコントローラ140に接続され、部屋ごとに所定の室内温度を設定する室内温度調節器150からなる。
【００６５】
バルブ130はオン／オフタイプのバルブ、又は温水供給量を制御する比例制御バルブを使用することができる。
【００６６】
暖房装置110、バルブコントローラ140及び室内温度調節器150は、各々通信線を通して接続されており、各々必要なデータを交換する。
【００６７】
現在の温度が室内温度調節器150で設定した室内温度より低い場合、バルブコントローラ140は暖房装置110へ信号を伝達するとともに、バルブ130を駆動し、対応する部屋の室内温度を上昇させる。
【００６８】
この場合、室内温度の上昇と下降に伴って起きるオーバーシュートとアンダーシュートを抑える方法は、上述した制御方法と同様である。
【００６９】
部分暖房システム及び外部から温水を供給するセントラル暖房システムによる各部屋の温度制御方法も、上述した制御方法を利用してオーバーシュートとアンダーシュートを抑制し、ユーザにとって快適な室内環境を提供することが可能である。
【００７０】
当該技術分野に精通する者であれば、本発明の範囲と精神を逸脱することなく種々の改良と変更を加え得ることは明確である。従って、上述した実施例は限定的なものではなく、様々な態様を例示できることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2010521647.tif 000009
2010521647.tif 000010