(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を備えた水加熱器と室内に備えた室内放熱器との間に温水循環回路を形成し、前記水加熱器で加熱された温水を循環ポンプにより前記室内放熱器に循環させる温水暖房システムにおいて、
室内の温度を設定するための室温設定手段と、
室内の温度を検知する室温センサと、
前記室温設定手段による設定温度と前記室温センサによる検知温度との温度差に基づいて前記室内放熱器において放出すべき必要熱量を算出する必要熱量算出手段と、
該必要熱量算出手段によって算出された必要熱量に応じて前記加熱手段の加熱量を制御する加熱制御手段と、
前記室内放熱器における温水の低下温度と前記必要熱量とに応じて前記室内放熱器に循環させるべき温水流量を算出する流量算出手段と、
前記水加熱器と前記室内放熱器との間に設けられ、前記温水循環回路を循環する温水流量を検出する流量センサと、
前記流量センサの検出流量が、前記流量算出手段の算出した算出流量となるように、前記循環ポンプの回転速度を制御して、前記温水循環回路を循環する温水流量を調節するポンプ制御手段とを具備することを特徴とする温水暖房システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱された温水を室内機にポンプで循環させて室内の暖房を行う温水暖房システムの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バーナ等の加熱手段により加熱された温水を室内機に循環させる温水暖房システムでは、加熱手段を備えた室外機には一定の回転速度で駆動される温水循環ポンプが設けられており、一定流量の温水が常に温水循環回路を循環する。
一方、室内で要求される必要熱量に対応した暖房能力の制御としては、リモコン等による設定温度と室温サーミスタにより検知される室内温度との温度差に基づいて室内機で放熱すべき必要熱量が、例えば次の数式１により、
必要熱量Ｑ＝（暖房用熱交換器への温水流入温度−暖房用熱交換器からの温水流出温度）×流量×比熱×比重          …                    数式１
で算出されると、温水を加熱するバーナ等の加熱量が算出された必要熱量Ｑに応じて制御されて、この必要熱量Ｑ分の熱量を有するように加熱された温水が室内機へ供給されることによって室内機で必要熱量が放熱される。
なお、従来では、上記数式１における流量は、温水循環ポンプが一定の回転速度で駆動されたときに、室外機と室内機との間を接続する温水配管の長さが５ｍの場合に循環する流量を想定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のとおり、従来の温水暖房システムでは、温水循環ポンプは一定の回転速度で駆動されるが、実際に設置される温水暖房システムでは、温水暖房システムの各設置条件下でバーナ等を設けた室外機と室内機との間の温水配管の長さは、上記のとおり想定された一定の５ｍではなく、設置条件に応じて異なる。
このため、温水配管の長さに応じて通路抵抗が異なり、これに伴い、温水循環ポンプが一定の回転速度で駆動されても、室内機へ供給される温水流量が異なる。
【０００４】
室内機における暖房能力として、上記数式１に示すとおり算出される必要熱量は、温水配管の長さが５ｍの場合を想定したものであるため、設置条件が異なり温水配管の長さが５ｍでない場合には、必要な熱量を伝達するための温水の流量が、通路抵抗の違いにより変化してしまい、設置条件に応じた正しい流量が確保されなくなり、暖房能力の過剰あるいは不足といった影響が生じる。
従って、温水暖房システムとして安定した暖房能力が確保されないという問題がある。
【０００５】
本発明は、温水を室内機に循環させる温水暖房システムにおいて、室外機と室内機との間の温水配管の長さの違いなどの設置条件の影響を受けることなく、安定した暖房能力が確保できる温水暖房システムの制御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】
本発明では、加熱手段を備えた水加熱器と室内に備えた室内放熱器との間に温水循環回路を形成し、前記水加熱器で加熱された温水を循環ポンプにより前記室内放熱器に循環させる温水暖房システムにおいて、室内の温度を設定するための室温設定手段と、室内の温度を検知する室温センサと、前記室温設定手段による設定温度と前記室温センサによる検知温度との温度差に基づいて前記室内放熱器において放出すべき必要熱量を算出する必要熱量算出手段と、該必要熱量算出手段によって算出された必要熱量に応じて前記加熱手段の加熱量を制御する加熱制御手段と、前記室内放熱器における温水の低下温度と前記必要熱量とに応じて前記室内放熱器に循環させるべき温水流量を算出する流量算出手段と、前記水加熱器と前記室内放熱器との間に設けられ、前記温水循環回路を循環する温水流量を検出する流量センサと、前記流量センサの検出流量が、前記流量算出手段の算出した算出流量となるように、前記循環ポンプの回転速度を制御して、前記温水循環回路を循環する温水流量を調節するポンプ制御手段とを具備することを技術的手段とする。
【０００７】
以上の構成により、必要熱量算出手段では、室温設定手段に設定された設定温度と室温センサによる検知温度との温度差に基づいて必要熱量が算出され、加熱制御手段により、その必要熱量に応じて加熱手段の加熱量が制御される。
また、室内放熱器において温水の流入温度と流出温度との温度差として現れる低下温度と、算出された必要熱量とから室内放熱器に循環させるべき温水の流量が算出される。
加熱手段の発生する熱により水加熱器で加熱された温水は、循環ポンプの作動によって室内放熱器へ送られ、放熱により室内を暖房する。温水循環回路を循環する温水の流量は、流量センサで検出され、循環ポンプは、流量センサで検出される流量が算出された流量になるように、ポンプ制御手段によって回転速度が制御される。
【０００８】
本発明では、室内放熱器の低下温度に基づいて、設定温度と室内温度との温度差によって決まる必要熱量が確保されるような流量が決まり、その流量が確保されるように、循環ポンプが制御されるため、確実に必要な熱量を室内放熱器へ伝達することができる。
ここで、循環ポンプは、算出された流量になるように、流量センサの検出流量に基づいて制御されるため、温水循環回路では、通路抵抗に影響されることなく、算出された流量に調節される。
この結果、室内放熱器と水加熱器との間の配管長さが、温水暖房システムの設置条件によって異なっていて、通路抵抗が変化していても、加熱手段によって水加熱器で与えられた熱量が、確実に室内放熱器で放出され、必要熱量に対応した熱量を放出できる。
従って、温水暖房システムの設置条件に関係なく、安定した暖房能力を確保できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明を、以下に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明に係わる温水暖房式エアコンシステムの実施例を示す。
図１において、１は加熱源及び冷却源を有し屋外に設置される室外機、２は室内上方の壁部に配置される室内機であり、温水配管及び冷却用配管によって室外機１と接続されている。これらの室外機１、室内機２と温水配管、冷却配管により暖房用の温水回路１０および冷凍サイクル２０がそれぞれ形成されている。
【００１０】
室外機１には、温水回路１０の構成として、加熱用熱交換器１１、流量可変型の温水循環ポンプ１２、プレッシャータンク１５、流量センサ１８が設けられ、加熱源としてガスを燃料とするガスバーナ１００が備えられている。冷凍サイクル２０の構成としては、インバータ制御されるモータにより駆動されて冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、凝縮器２２、ストレーナ２３、キャピラリチューブ２４が設けられ、凝縮器２２には放熱ファン２６が備えられている。
【００１１】
室内機２には、温水回路１０の構成として暖房用熱交換器１６が設けられ、冷凍サイクル２０の構成として冷房用熱交換器２５が設けられ、各熱交換器１６，２５に対して、室内空気を循環させる対流ファン２００が備えられていて、室内空気を冷房用熱交換器２５→暖房用熱交換器１６の順で通過させて、再び室内へ送り出す。
【００１２】
室外機１及び室内機２において、温水回路１０は、温水循環ポンプ１２の吐出側に加熱用熱交換器１１の流入側が接続され、加熱用熱交換器１１の流出側には、室内機２の暖房用熱交換器１６の流入側が接続されている。暖房用熱交換器１６の流出側は、プレッシャータンク１５を介して温水循環ポンプ１２の吸引側に接続されている。
【００１３】
なお、温水配管は加熱用熱交換器１１の流出側で分岐して、室内機２をバイパスして小流量の温水を加熱用熱交換器１１から温水循環ポンプ１２へ直接帰還させるバイパス管１７となっており、バイパス管１７の流出側はプレッシャータンク１５の流出側と合流して、温水循環ポンプ１２の吸引側に接続されている。
【００１４】
以上の構成を有する温水回路１０では、温水循環ポンプ１２の作動によって、主に、温水循環ポンプ１２→加熱用熱交換器１１→流量センサ１８→暖房用熱交換器１６→プレッシャータンク１５→温水循環ポンプ１２の循環回路で、ガスバーナ１００によって高温に加熱された加熱用熱交換器１１内の高温水を循環させる高温水循環回路を形成する。
【００１５】
なお、ガスバーナ１００によって加熱された加熱用熱交換器１１内の高温水は、温水循環ポンプ１２→加熱用熱交換器１１→バイパス管１７→温水循環ポンプ１２の循環回路でも循環する。
【００１６】
他方、冷凍サイクル２０では、冷媒は、冷媒圧縮機２１→凝縮器２２→ストレーナ２３→キャピラリチューブ２４→冷房用熱交換器２５→冷媒圧縮機２１を循環し、循環中に、冷媒は凝縮器２２で気相→液相の状態変化をして熱の放出を行い、冷房用熱交換器２５で液相（霧状）→気相の状態変化をして熱の吸収を行って室内空気を冷却する。
【００１７】
制御装置４００は、使用者によって操作されるリモコン４に応じて各種の運転をマイコンによって制御するもので、主部は室外機１に備えられているが、室内機２には、リモコン４の赤外線操作信号を受信するための受信部と、室内機２に備えられた各種センサによる検知を行う検知部と、対流ファン２００を駆動するための駆動部と、これらの室内機２の各部と室外機１の主部との間で制御信号を通信する通信部とが備えられている。
【００１８】
また、主部においては、ガスバーナ１００の燃焼制御等の暖房運転を含む主動作用のマイコンとは別に、冷房運転および除湿運転における冷凍サイクル２０の圧縮機２１の作動を制御するための冷房用マイコンが別途に設けられていて、圧縮機２１を駆動するインバータ制御として、冷房運転およびドライ運転において、圧縮機２１の回転数制御が行われる。
【００１９】
なお、制御装置４００は、各種の制御を行うために、加熱用熱交換器１１の流出側に高温水サーミスタ４０１、室内機２の暖房用熱交換器１６の流出側に暖房用熱交換器１６で温水温度を検知するための室内温水サーミスタ４０３、冷却用熱交換器２５に室内凍結サーミスタ４０４、室内機２内に室温サーミスタ４０５及び湿度センサ４０６を備えている。
【００２０】
以上の構成からなる温水暖房式エアコンシステムは、制御装置４００によって、温水回路１０のみによる暖房運転、温水回路１０及び冷凍サイクル２０とによるドライ運転、冷凍サイクル２０のみによる冷房運転がそれぞれ制御される。
ここでは、温水回路１０のみによる暖房運転についてのみ説明する。
【００２１】
暖房運転は、温水回路１０のみによって室内を暖房するものである。
暖房運転では、リモコン４の暖房運転のオン操作に応じて温水循環ポンプ１２の駆動を開始しガスバーナ１００の燃焼を開始するとともに、リモコン４によって設定される目標室内温度Ｔｓと室内機２に備えられた室温サーミスタ４０５によって検知される室内温度Ｔｒとから室内に放出する必要熱量Ｑを算出して、必要熱量Ｑが得られるようにガスバーナ１００の燃焼量を制御する。
また、室内機２への温水制御としては、算出された必要熱量Ｑが、室内機２の暖房用熱交換器１６で放熱されるような温水流量Ｌが得られるように、温水循環ポンプ１２の回転速度を制御する。
【００２２】
暖房用熱交換器１６での放熱量すなわち必要熱量Ｑは、上述の数式１において、例えば、比熱が１、比重が１とすると、暖房用熱交換器１６へ流入する流入温水温度Ｔinと暖房用熱交換器１６から流出する流出温水温度Ｔout との温度差と、暖房用熱交換器１６を流れる温水流量Ｌとから
Ｑ＝Ｌ×（Ｔin−Ｔout ）  …  数式２
で求められるため、温水流量Ｌは、
Ｌ＝Ｑ／（Ｔin−Ｔout ）  …  数式３
で決まる。
【００２３】
従って、流入温水温度Ｔinと流出温水温度Ｔout とを検知すれば、上記のとおり算出される必要熱量Ｑに対して、上記の数式３により温水流量Ｌが算出できる。
制御装置４００では、流量センサ１８で検出される検出流量が、数式３で算出された温水流量Ｌになるように、温水循環ポンプ１２の回転速度を制御する。
なお、暖房用熱交換器１６への流入温水温度Ｔinは、高温水サーミスタ４０１により検知され、流出温水温度Ｔout は、室内機２の室内温水サーミスタ４０３により検知される。
【００２４】
また、制御装置４００では、加熱用熱交換器１１の過熱による温水回路１０内の温水の沸騰を防止するために、高温水サーミスタ４０１の検知温度が制限温度（例えば、９０℃）を越えないように、ガスバーナ１００の燃焼量を制限する。
なお、室内機２の対流ファン２００は、必要熱量Ｑに対応して制御されるガスバーナ１００の燃焼量に比例して、８段階に制御される。
【００２５】
以上の制御動作により、暖房用熱交換器１６を流れる温水流量を確実に制御することによって、必要熱量Ｑに相当する熱量を、室内機２で確実に放出することができる。
従って、室外機１と室内機２との間を接続する温水用接続配管１０Ａの長さが、設置条件によって異なっていても、より精度の高い暖房運転を行うことができる。
【００２６】
なお、上記の各運転において、ガスバーナ１００の燃焼制御としては、各運転のオン操作に応じて、燃焼ファン１０１でプレパージを行った後に、所定のシーケンスで電磁弁１０２、１０３および比例弁１０４を制御してガスバーナ１００へ燃料を供給して点火電極１０５で火花放電を発生させて燃焼を開始する点火制御を行い、フレームロッド１０６による着火検知後は、燃焼ファン１０１および比例弁１０４を制御してガスバーナ１００の燃焼量を制御する。
また、運転終了後には、ガスバーナ１００の燃焼停止後、２分を経過してから温水循環ポンプ１２の作動を停止することにより、余熱を利用して滑らかに暖房運転を停止させることができる。
【００２７】
上記実施例では、温水回路１０内の溶液について、水を用いた場合について説明したが、凝固点降下剤を含む不凍液などを用いても、全く同様に制御できる。その場合には、用いた溶液に対応させて、上記数式３の流量の演算において、比熱及び比重に対応させて係数を変更する必要がある。
また、上記実施例では、暖房運転時、ガスバーナの燃焼量を制御することにより暖房能力を調整するものを示したが、温水の温度を一定とし、循環流量のみを制御することにより暖房能力を調整するようにしてもよい。
尚、上記実施例では、加熱源としてガスバーナを示したが、石油バーナや電気ヒータでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す温水エアコンシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
４  リモコン（室温設定手段）
１０  温水回路（温水循環回路）
１１  加熱用熱交換器（水加熱器）
１２  温水循環ポンプ（循環ポンプ）
１６  暖房用熱交換器（室内放熱器）
１８  流量センサ
１００  ガスバーナ（加熱手段、加熱源）
４００  制御装置（必要熱量算出手段、加熱制御手段、流量算出手段、ポンプ制御手段）
４０５  室温サーミスタ（室温センサ）
【図１】
0003740234.tif 000002