JP2003120945A

JP2003120945A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2003120945A
Application number: JP2001313425A
Authority: JP
Inventors: Jiro Okajima; 次郎岡島; Noriyuki Takasu; 則幸高須; Haruyuki Hirasawa; 晴之平澤; Kazuhiko Satake; 和彦佐竹
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ユーザーが１つの設定温度を入力するだけ
で、室温、床面温度を所望の目標値に収束させることの
できる快適な空気調和装置を得ることを目的とする。【解決手段】床暖房装置と、室内機と、前記床暖房装
置と室内機の熱源となる熱源機とを有した空気調和装置
であって、設定温度入力手段と、室温検知手段と、床面
温度検知手段と、前記設定温度入力手段の設定温度を基
に目標室温と目標床面温度を演算する目標値演算手段
と、該演算された目標室温と目標床面温度に前記室温検
知手段の室温と床面温度検知手段の床面温度が収束する
ように、前記室内機と床暖房装置の放熱量を制御する室
内機・床暖房放熱量制御手段とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、床暖房装置およ
び室内機を連動運転制御可能な空気調和装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開平８−１７０８３７
号公報に開示された床暖房装置と室内機の連動制御運転
を行う従来の空気調和装置を示す構成図である。図７に
おいて、３１は部屋の床面からの放熱で暖房を行う床暖
房装置、３２は部屋に温風を供給して暖房を行う室内機
である。前記床暖房装置３１は、ゾーンＡを暖房するた
めの放熱パネル３３およびゾーンＢを暖房するための放
熱パネル３４が備えられている。前記放熱パネル３３お
よび３４は共に床暖コントローラ３５に接続されてお
り、該床暖コントローラ３５からの制御信号により、前
記放熱パネル３３および放熱パネル３４は放熱を行う。
また、前記床暖コントローラ３５には伝送ライン３６に
より床暖リモコン３７が接続されている。前記床暖リモ
コン３７は、前記放熱パネル３３、３４の切換え、暖房
温度の調節、タイマ運転のための時刻設定などの操作信
号および前記床暖房装置３１と室内機３２とを連動運転
させるべき連動運転信号を入力するためのものである。

【０００３】一方、前記室内機３２は、２つの温風吹出
口３８、３９が備えられ、前記温風吹出口３８は、前記
床暖房装置３１の放熱パネル３３で暖房されるゾーンＡ
の領域に温風を供給するように配置され、また、前記温
風吹出口３９は、前記放熱パネル３４で暖房されるゾー
ンＢの領域に温風を供給するように配置されている。ま
た、室内機３２は、ワイヤレスリモコン４０から与えら
れる操作信号に基づいて、暖房温度を調節したり、前記
温風吹出口３８、３９を切換えたり、吹出す温風の風量
を調節したりする。

【０００４】また、前記室内機３２と床暖房装置３１の
床暖コントローラ３５とは伝送ライン４１で接続されて
いるため、前記ワイヤレスリモコン４０から室内機３２
に対して操作信号が与えられると、室内機３２は伝送ラ
イン４１を介して床暖コントローラ３５に制御信号を送
り、床暖コントローラ３５はその制御信号に応じた制御
を実行する。このように、ワイヤレスリモコン４０によ
り、一括で前記室内機３２及び床暖房装置３１の運転、
停止、タイマ運転、暖房ゾーンの切換えができる。

【０００５】次に動作について説明する。前記ワイヤレ
スリモコン４０によって、室内機３２の温風吹出口３
８、３９が切換えられると、その信号が前記床暖房装置
３１へ伝えられ、床暖コントローラ３５によって、放熱
する放熱パネル３３、３４が切換えられる。具体的に
は、ワイヤレスリモコン４０からの室内機３２の温風吹
出口３８、３９の切換え信号で、温風吹出口３８から温
風が吹出され、温風吹出口３９からは温風が吹出されな
いようにしたとすると、この信号が伝送ライン４１を介
して床暖コントローラ３５へ伝えられる。そして床暖コ
ントローラ３５は、前記放熱パネル３３には通電する
が、放熱パネル３４へは通電をしない。つまり、前記温
風吹出口３８により暖房される空間の床面に設けられた
ゾーンＡの放熱パネル３３にのみ通電される。

【０００６】もし、両方の温風吹出口３８、３９から温
風が吹出される場合には、両方の放熱パネル３３、３４
が通電される。このように、室内機３２のワイヤレスリ
モコン４０によって、温風吹出口が切換えられると、そ
れに連動して床暖房装置３１により暖房される領域が切
換えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の空
気調和装置では、室内機の設定リモコンと床暖房装置の
設定リモコンの２つを有し、それぞれの設定リモコンの
室温設定や床暖房温度設定などの設定入力に基づいて制
御が行われるため、ある時は室温が極端に高い場合は床
暖房温度が極端に低くなったり、また室温が極端に低い
場合は床暖房温度が高くなったりと、快適性のよい床面
温度と室温の居住空間を創出することが難しいという問
題があった。

【０００８】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、簡単な構成手段で、そして、
ユーザーが１つの設定温度を入力するだけで、室温、床
面温度を所望の目標値に収束させることができ、快適な
床面温度と室温の居住空間を創出することのできる空気
調和装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる請求項１
記載の空気調和装置は、部屋の床面からの放熱を行う床
暖房装置と、強制対流などにより放熱を行う室内機と、
前記床暖房装置と前記室内機の熱源となる熱源機とを有
した空気調和装置であって、設定温度を入力する設定温
度入力手段と、室温を検知する室温検知手段と、床面温
度を検知する床面温度検知手段と、前記設定温度入力手
段にて入力された設定温度を基に目標室温と目標床面温
度を演算する目標値演算手段と、該目標値演算手段によ
り演算された前記目標室温と目標床面温度に前記室温検
知手段の室温と前記床面温度検知手段の床面温度が収束
するように、前記室内機と前記床暖房装置の放熱量を制
御する室内機・床暖房放熱量制御手段とを備えたもので
ある。

【００１０】また、請求項２記載の空気調和装置は、前
記目標値演算手段が室温と床面温度との関係から求めた
快適性指標と前記設定温度入力手段による設定温度から
目標室温と目標床面温度を演算するようにしたものであ
る。

【００１１】また、請求項３記載の空気調和装置は、前
記目標値演算手段で演算される前記目標室温と目標床面
温度のそれぞれの温度範囲を、目標室温が１８℃から２
３℃、目標床面温度が２５℃から３１℃としたものであ
る。

【００１２】また、請求項４記載の空気調和装置は、室
温が前記目標室温に達したら、前記室内機を前記床暖房
装置に先立って停止するようにしたものである。

【００１３】また、請求項５記載の空気調和装置は、前
記熱源機と前記床暖房装置及び前記室内機をそれぞれ開
閉弁を介して接続し、前記室内機・床暖房放熱量制御手
段は前記開閉弁の開閉操作、前記熱源機の送水温度調
整、前記室内機の室内機ファンの風量調整により、床暖
房装置および室内機の放熱量を制御するようにしたもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態の一例を示す空気調和装置の構成図であ
る。図において、１は部屋の床面に設置される床暖房パ
ネル、２は例えば部屋の壁面等に設置される室内機、３
は前記床暖房パネル１と前記室内機２の熱源となるヒー
トポンプ室外機、４は前記熱源としてのヒートポンプ室
外機３の冷媒と、前記床暖房パネル１及び前記室内機２
へ供給される熱媒としての例えば水との水−冷媒熱交換
器、５は前記水−冷媒熱交換器４で熱交換された熱媒の
水を前記床暖房パネル１及び室内機２へ循環させる循環
ポンプ、６は前記床暖房パネル１へ循環する熱媒を開閉
する開閉弁、７は前記室内機２へ循環する熱媒を開閉す
る開閉弁である。前記床暖房パネル１、室内機２は、前
記水−冷媒熱交換器４、循環ポンプ５及び前記開閉弁６
あるいは前記開閉弁７を介して、それぞれ熱媒の循環回
路を形成する。また一方、前記ヒートポンプ室外機３
は、前記水−冷媒熱交換器４との間に冷媒の循環回路を
形成する。

【００１５】次に動作について説明すると、暖房の場
合、前記ヒートポンプ室外機３を暖房モードで運転する
と、前述の冷媒の循環回路を形成している前記水−冷媒
熱交換器４の冷媒側は凝縮器として作用する。一方、前
記循環ポンプ５を稼動させ、前記床暖房パネル１、室内
機２側の熱媒としての水を循環させて、前記水−冷媒熱
交換器４で、前記冷媒側の凝縮器と熱交換させて温水を
生成する。この温水を床暖房パネル１、室内機２に送水
し、床暖房パネル１と室内機２の室内機ファン（図示せ
ず）により、それぞれ放熱して暖房を行う。尚、前記ヒ
ートポンプ室外機３と水−冷媒熱交換器４との冷媒循環
回路における、冷凍サイクルの冷媒の流れ及び作用等に
ついては、周知の通りであるので説明を省略する。ま
た、前記床暖房パネル１、室内機２側の熱媒としての前
記水−冷媒熱交換器４の水側を、例えば水以外にブライ
ンなどを使用してもよい。

【００１６】次に制御系において、８は例えばリモコン
（図示せず）に内臓され、部屋の室温を検知する例えば
サーミスタなどの室温検知手段、９は床面の温度を検知
する例えばサーミスタなどの床面温度検知手段、１０は
例えば前記リモコンなどにおいてユーザーが設定温度を
入力する設定温度入力手段、１１は前記設定温度入力手
段１０により入力された設定温度により、後述する床暖
房における快適性指標などに基づき、目標室温と目標床
面温度を演算する目標値演算手段１２と、前記目標値演
算手段１２で演算された目標室温と前記室温検知手段８
で検知した室温との偏差と、また目標床面温度と前記床
面温度検知手段９で検知した床面温度との偏差により、
前記室内機２と床暖房パネル１の放熱量を制御する室内
機・床暖房放熱量制御手段１３とからなるコントローラ
である。

【００１７】尚、室温検知手段８においては、室温を検
知するサーミスタなどをリモコン内臓に限定するもので
はなく、例えば室内機２の吸込み温度により室温を検知
するようにしても構わない。

【００１８】また、床面温度検知手段９においては、床
面にサーミスタなどのセンサを設けて床面温度を検知す
るものに限定するものではなく、床面温度を検知する輻
射センサの利用や、あるいは床暖房パネルの戻り温水温
度から床面熱抵抗を勘案して床面温度を推定するように
しても構わない。

【００１９】また、床暖房パネル１と室内機２の熱源と
なるヒートポンプ室外機３を１台の構成としているが、
これに限定するものではなく、床暖房パネル１と室外機
２でそれぞれ別々に構成しても構わない。

【００２０】また、熱源機としてヒートポンプを用いて
いるが、これに限定するものではなく、例えば灯油また
はガス焚きボイラ等を用いても構わない。

【００２１】図２は、室温と床面温度と快適性指標との
関係を示したもので、この図２をもとに前述の目標値演
算手段１２の詳細について説明する。図において、縦軸
は室温を、横軸は床面温度をそれぞれ表し、図中快適性
指標の中で例えば最も一般的なＰＭＶ値を表し、同一Ｐ
ＭＶの線を室温、床面温度との関係で示した。同一ＰＭ
Ｖ、すなわち同一快適性の関係では、床面温度が低いほ
ど室温を高く設定し、逆に床面温度が高いほど室温を低
く設定すれば良いことになる。同一ＰＭＶの線を体感温
度として定義すると室温と床面温度の重み係数から次式
で表すことができる。体感温度（同一ＰＭＶ）＝室温×０．５＋床面温度×０．５（１）上記式（１）により室温と床面温度を一つの指標、体感
温度として定義することができる。しかしながら、同じ
体感温度でも床面温度が極端に高いと不快を催し、ま
た、室温が高すぎると足元が寒く感じられ快適な床暖房
が実現できなくなる恐れがある。したがって、室温と床
面温度は快適性を保てる範囲内に制御されることが望ま
しい。室温と床面温度の快適性における範囲として、た
とえば、空気調和衛生工学会「床暖房のアメニティの評
価に関する研究４」（１９９５）の床暖房推奨範囲を図
２の中に示した。この床暖房推奨範囲によれば目標室温
は１８℃から２３℃で、目標床面温度は２５℃から３１
℃であり、この範囲内に制御すれば同一体感温度（同一
ＰＭＶ）であっても足元が寒いとか不快を催すことが無
く快適な床暖房を実現することができる。

【００２２】ユーザーがリモコンなどで設定温度を入力
する際、一入力で目標室温と目標床面温度決められると
便利である。図２に目標室温と目標床面温度の関係を制
御ラインとして示し、この制御ラインはなるべく前記床
暖房推奨範囲に入るように設定する。たとえばユーザー
が設定温度２５℃と入力すると、設定温度＝体感温度と
して、体感温度２５℃におけるＰＭＶ０．３４であり、
このＰＭＶ０．３４の線と前記制御ラインの交点から目
標室温２１．５℃、目標床面温度２９．５℃と決めるこ
とができる。

【００２３】尚、上記式（１）はＰＭＶから室温と床面
温度の重み係数をそれぞれ０．５としたが、別の快適性
指標を用いる場合や、ユーザーの住まい方、生活様式、
好みにより式（１）の重み係数を変えて使用しても良
い。

【００２４】次に制御の流れを図３の制御ブロック線図
をもとに説明する。ステップ１にてユーザーがリモコン
などで設定温度を入力する。この設定温度は図２に示す
体感温度として扱われ、設定温度、つまり体感温度から
ステップ２において、前述の目標値演算手段１２により
目標床面温度が演算される。この目標床面温度と前記床
面温度検知手段９による現状の床面温度検出値との偏差
により、ステップ３の送水温度制御を行う。この送水温
度制御については、図１のヒートポンプ室外機３の容量
制御により、凝縮器として作用する前記水−冷媒熱交換
器４の冷媒側の凝縮温度を変えて、水との熱交換量を変
化させることにより、熱媒としての水の送水温度を制御
する。床面温度は送水温度の影響を大きく受けるため床
面温度の目標値への収束は送水温度を可変することによ
り実施する。一方、ステップ４では前記体感温度から前
述の目標値演算手段１２により目標室温が演算される。
この目標室温と前記室温検知手段８による現状の室温検
出値との偏差により、ステップ５の連動制御を行う。こ
の連動制御では床暖房パネル１の発停、室内機２の室内
機ファンによる室内風量の設定（例えば強・中・弱な
ど）制御が行われる。前記送水温度制御、連動制御によ
り室内機放熱量、床暖房放熱量が決まり、この放熱量に
よって室内の室温と床面温度の動特性から前記床面温度
検知手段９と室温検知手段８による床面温度検出値と室
温検出値が決まってくる。したがって、この床面温度検
出値と室温検出値をフィードバックしながら、目標床面
温度と目標室温になるように、室内機放熱量、床暖房放
熱量を制御する。

【００２５】図４は連動制御の一例を示す動作状態図で
ある。尚、図において横軸が室温、縦軸が床暖房パネル
１と室内機２の動作状態を表してしる。目標室温に対し
て室温検知手段による室温検出値が、例えば３℃以上低
い場合には室内機２の室内機ファンで風量を強にして運
転し、目標室温と室温検出値との差が小さくなるにした
がい図４に示すように風量を弱めていくような、いわゆ
る比例制御を行い、室内機２が動作しているときは必ず
床暖房パネル１は連動してオンしているようにする。そ
して、室温検出値が目標室温になったら室内機２が停止
する。そして、室温検出値が例えば目標室温より１℃以
上高くなったら床暖房パネル１が停止するように制御す
る。但し、床面温度が目標床面温度に達していないとき
は、床暖房パネル１は継続運転させる。そして、床面温
度が目標床面温度に達したのち室温が目標値以上であれ
ば床暖房パネル１を停止する。快適性の観点からドラフ
ト感（吹かれ感）を無くすために、室温が目標値に達し
たら室内機は停止し、床暖房単独運転に移行させるよう
にする。

【００２６】図５は、床暖房単独運転での起動時からの
室温、体感温度、床面温度の経時変化を、図６は、床暖
房、室内機連動運転での起動時からの室温、体感温度、
床面温度の経時変化をそれぞれ示したものである。横軸
が経過時間、縦軸が温度である。尚、両者とも１２畳の
部屋で、設定温度２５℃、つまり体感温度が２５℃にな
るように制御している。図５での床暖房単独運転では、
体感温度（設定温度）が２５℃に達するまで約５０分か
かり、その後は床暖房の開閉弁による発停運転により温
度はハンチングを繰り返している。一方、図６の床暖
房、室内機の連動運転では、室内機の放熱により室温が
急激に上昇し、その後室内機が停止し床暖房単独運転に
移行している。体感温度が２５℃に達するのに約２５分
と急速暖房立ち上がりに連動制御が効果があることが示
されている。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明に係る請求項１の空
気調和装置は、床暖房装置と、室内機と、前記床暖房装
置と前記室内機の熱源となる熱源機とを有した空気調和
装置であって、設定温度入力手段と、室温検知手段と、
床面温度検知手段と、前記設定温度入力手段の設定温度
を基に目標室温と目標床面温度を演算する目標値演算手
段と、該演算された前記目標室温と目標床面温度に前記
室温検知手段の室温と前記床面温度検知手段の床面温度
が収束するように、前記室内機と前記床暖房装置の放熱
量を制御する室内機・床暖房放熱量制御手段とを備えた
ので、快適性のよい床面温度と室温の居住空間を創出で
き、また、床暖房装置と室内機の連動運転制御により急
速暖房立ち上がりを実現できる。

【００２８】また、請求項２の空気調和装置は、前記目
標値演算手段で室温と床面温度との関係から求めた快適
性指標と前記設定温度入力手段による設定温度から目標
室温と目標床面温度が演算されるので、ユーザー側が室
温と床面温度の煩わしい設定の必要がなく、１つの設定
温度を入力するだけで済むので使い勝手もよく、快適性
のよい床面温度と室温の居住空間を創出できる。

【００２９】また、請求項３の空気調和装置は、前記目
標値演算手段で演算される目標室温と目標床面温度のそ
れぞれの温度範囲を、目標室温が１８℃から２３℃、目
標床面温度が２５℃から３１℃として、室温と床面温度
の快適性を保てる範囲としたので、足元が寒いとかいう
ような不快を催すことのない快適な暖房が実現できる。

【００３０】また、請求項４の空気調和装置は、室温が
目標室温に達したら、室内機を床暖房装置に先立って停
止させ、床暖房単独運転に移行させるようにしたので、
ドラフト感の無い快適な暖房が実現できる。

【００３１】また、請求項５の空気調和装置は、前記熱
源機と床暖房装置及び室内機をそれぞれ開閉弁を介して
接続し、前記室内機・床暖房放熱量制御手段で開閉弁の
開閉操作、熱源機の送水温度調整、室内機の室内機ファ
ンの風量調整等により、床暖房装置および室内機の放熱
量を制御するようにしたので、特別な手段を用いること
なく、容易に室内機及び床暖房装置の放熱量を制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１における空気調和装
置を示す図である。

【図２】この発明の実施の形態１に係る室温、床面温
度、快適性指標との相関図である。

【図３】この発明の実施の形態１に係る制御ブロック
線図である。

【図４】この発明の実施の形態１に係る連動制御の一
例を示す動作状態図である。

【図５】この発明の実施の形態１に係る床暖房単独運
転での室温、体感温度、床面温度の経時変化を示す図で
ある。

【図６】この発明の実施の形態１に係る室内機、床暖
房連動運転での室温、体感温度、床面温度の経時変化を
示す図である。

【図７】従来の空気調和装置を示す図である。

【符号の説明】

１床暖房パネル、２室内機、３ヒートポンプ
室外機、４水−冷媒熱交換器、５循環ポンプ、
６床暖房開閉弁、７室内機開閉弁、８室温検
知手段、９床面温度検知手段、１０設定温度入
力手段、１１コントローラ、１２目標値演算手
段、１３室内機・床暖房放熱量制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２４Ｄ 13/02 Ｆ２４Ｄ 13/02 ＧＦ２４Ｆ 11/02 Ｆ２４Ｆ 11/02 Ａ１０２１０２Ｕ (72)発明者平澤晴之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者佐竹和彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3L060 AA06 CC02 CC05 CC19 DD02 DD05 EE02 EE05 EE11 EE26 EE33 EE35 3L070 AA02 AA07 BB14 3L071 BB02 BC02 BE02 3L072 AA08 AB03 AC05 AE01 AE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部屋の床面からの放熱を行う床暖房装置
と、強制対流などにより放熱を行う室内機と、前記床暖
房装置と前記室内機の熱源となる熱源機とを有した空気
調和装置であって、設定温度を入力する設定温度入力手
段と、室温を検知する室温検知手段と、床面温度を検知
する床面温度検知手段と、前記設定温度入力手段にて入
力された設定温度を基に目標室温と目標床面温度を演算
する目標値演算手段と、該目標値演算手段により演算さ
れた前記目標室温と目標床面温度に前記室温検知手段の
室温と前記床面温度検知手段の床面温度が収束するよう
に、前記室内機と前記床暖房装置の放熱量を制御する室
内機・床暖房放熱量制御手段とを備えたことを特徴とす
る空気調和装置。
【請求項２】前記目標値演算手段は、室温と床面温度
との関係から求めた快適性指標と前記設定温度入力手段
による設定温度から目標室温と目標床面温度を演算する
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】前記目標値演算手段で演算される目標室
温と目標床面温度のそれぞれの温度範囲を、目標室温が
１８℃から２３℃、目標床面温度が２５℃から３１℃と
したことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項４】室温が前記目標室温に達したら、前記室
内機を前記床暖房装置に先立って停止することを特徴と
する請求項１記載の空気調和装置。
【請求項５】前記熱源機と前記床暖房装置及び前記室
内機をそれぞれ開閉弁を介して接続し、前記室内機・床
暖房放熱量制御手段は前記開閉弁の開閉操作、前記熱源
機の送水温度調整、前記室内機の室内機ファンの風量調
整により、床暖房装置および室内機の放熱量を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。