JP2682553B2 - 温水式暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温水によって室内を暖
房する温水式暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、室外機内に設けられたバーナ
で加熱した温水を室内暖房機、例えば床暖房機に供給
し、この床暖房機において床暖房を行う温水式暖房装置
が知られている。なお、この温水式暖房装置において
は、バーナによる温水の加熱量を制御することによって
室外機内の温水の温度を予め設定された設定温度となる
ように制御して、この設定温度に加熱された温水を、室
外機と床暖房機とを接続する温水配管を通して床暖房機
内に供給するようにしている。

【０００３】しかるに、上述のように、室外機内の温水
の温度を予め設定した設定温度となるようにしても、外
気温が低く、温水配管が冷えている暖房運転の立ち上が
り時では、暖房運転を開始した直後は暫くの間、温水配
管により多くの熱エネルギーが放出され、床暖房機にお
ける放熱温度が低くなり過ぎるという不具合がある。こ
の不具合を解消するために、暖房運転の開始直後は所定
時間が経過するまでの間、通常の設定温度（例えば５０
℃）より高い特別設定温度（例えば８０℃）を目標温度
としてバーナによる温水の加熱量を制御するようにした
温水式暖房装置（以下従来の技術と呼ぶ）が提案されて
いる。なお、この従来の技術の場合には、図５のタイム
チャートに示したように、暖房運転を開始した後に、時
間の経過とともに特別設定温度の目標温度を例えば８０
℃→６５℃→６０℃→５５℃というように徐々に通常の
設定温度（例えば５０℃）に近づけていくことにより床
暖房機における放熱温度を滑らかに通常の設定温度に近
づけるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、図５のタイムチャートに示したように、暖
房運転を停止した直後に再び暖房運転を行う場合、ある
いは温水配管があまり冷えきっていない場合に、前述の
ように暖房運転を開始した後に所定時間が経過するまで
通常の設定温度より高い特別設定温度（例えば８０℃）
を目標温度としてバーナによる温水の加熱量を制御する
ようにすると、床暖房機における放熱温度が通常の設定
温度を大きく越えてしまう（図５の斜線部分参照）。し
たがって、床暖房機における放熱温度が設定温度より過
上昇するため、床暖房の快適性が損なわれるとともに、
通常の設定温度より大きく越えてしまう分だけ熱エネル
ギーを無駄に消費してしまうという課題があった。本発
明は、室内の暖房の快適性を向上し、且つ熱エネルギー
を無駄に消費することを防止する温水式暖房装置の提供
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、加熱量が変化する加熱手段、およびこの加熱手段の
燃焼による燃焼熱と内部を流れる温水とを熱交換して温
水を加熱する室外熱交換器を有し、室外に配置された室
外機と、前記室外熱交換器と温水配管を介して連結さ
れ、前記室外熱交換器から供給された温水により室内暖
房を行う室内暖房機を有し、室内に配置された室内機
と、温水の温度を検出する温度検出手段と、この温度検
出手段で検出された温水の温度と設定温度とに応じて前
記加熱手段による温水の加熱量を制御する制御手段とを
備えた温水式暖房装置である。そして、前記制御手段
は、前記設定温度より高温で少なくとも３つ以上の各特
別設定温度と、その各特別設定温度になるように前記加
熱手段の加熱量を制御する設定時間とを設定すると共
に、暖房運転開始時に前記温度検出手段で検出された温
水の温度が所定温度より低下している場合、暖房運転の
開始から設定時間が経過するまでの間は前記特別設定温
度のうち最も高温側の特別設定温度になるように前記加
熱手段の加熱量を制御し、この制御から次の設定時間が
経過するまでの間は前記特別設定温度のうち中間の特別
設定温度になるように前記加熱手段の加熱量を制御し、
この制御から更に次の設定時間が経過するまでの間は前
記特別設定温度のうち最も低温側の特別設定温度になる
ように前記加熱手段の加熱量を制御し、暖房運転開始時
に前記温度検出手段で検出された温水の温度が所定温度
以上に上昇している場合、暖房運転の開始から設定時間
が経過するまでの間は前記特別設定温度のうち中間の特
別設定温度になるように前記加熱手段の加熱量を制御
し、この制御から次の設定時間が経過するまでの間は前
記特別設定温度のうち最も低温側の特別設定温度になる
ように前記加熱手段の加熱量を制御することを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、暖房運転の開
始時に、温度検出手段で検出された温水の温度が所定温
度より低下している場合には、暖房運転の開始から設定
時間が経過するまでの間、特別設定温度のうちの最も高
温側の特別設定温度になるように加熱手段による温水の
加熱量が制御される。そして、その制御から次の設定時
間が経過するまでの間は特別設定温度のうち中間の特別
設定温度となるように加熱手段による温水の加熱量が制
御され、その制御から更に次の設定時間が経過するまで
の間は特別設定温度のうち最も低温側の特別設定温度と
なるように加熱手段による温水の加熱量が制御される。
したがって、暖房運転の開始時に温水の温度が所定温度
より低下している場合には、暖房運転の開始から設定時
間が経過するまでの間は特別設定温度が最も高温側の特
別設定温度に変更され、その後に設定時間が経過する毎
に特別設定温度が設定温度に向かって１段階ずつ下が
る。また、暖房運転開始時に、温度検出手段で検出され
た温水の温度が所定温度以上に上昇している場合には、
暖房運転の開始から設定時間が経過するまでの間は特別
設定温度のうちの中間の特別設定温度となるように加熱
手段の加熱量が制御される。そして、その制御から次の
設定時間が経過するまでの間は特別設定温度のうち最も
低温側の特別設定温度となるように加熱手段による温水
の加熱量が制御される。したがって、暖房運転開始時に
温水の温度が所定温度以上に上昇している場合には、暖
房運転の開始から設定時間が経過するまでの間は特別設
定温度が設定温度に近い値に変更され、その制御から次
の設定時間が経過するまでの間は特別設定温度が最も設
定温度に近い値に変更される。

【０００７】

【実施例】本発明の温水式暖房装置を図１ないし図３に
示す一実施例に基づき説明する。図１は温水式暖房装置
の制御部を示したブロック図で、図２は温水式暖房装置
の全体構造を示した図である。温水式暖房装置１は、温
水加熱装置２、温水回路３および制御回路４を備え、こ
れらが室外に配置された室外機５と室内に配置された室
内機６および床暖房機３１とに分散して配備されてい
る。なお、７は室内と室外とを区画する仕切壁である。

【０００８】温水加熱装置２は、本発明の加熱手段であ
って、室外機５内に配設されている。この温水加熱装置
２は、ガスバーナ２１、燃焼ファン２２およびガス供給
路２３を有する。ガスバーナ２１は、ガス供給路２３よ
り供給される燃料ガスと燃焼ファン２２により供給され
る燃焼空気とを混合した混合気を燃焼する。燃焼ファン
２２は、通電量に応じてガスバーナ２１への燃焼空気の
供給量を変更する。ガス供給路２３は、オンされると開
弁し、オフされると閉弁する電磁弁２４、および通電量
に応じて開度を変更してガスバーナ２１への燃料ガスの
供給量を調整する電磁式のガス比例弁２５を設けてい
る。

【０００９】温水回路３は、床暖房機３１、室内熱交換
器３２、室外熱交換器３３、プレッシャータンク３４、
循環ポンプ３５、電磁弁３６、３７を有する。床暖房機
３１は、本発明の室内暖房機であって、室内の床に敷か
れたもので、温水により床暖房を行う。この床暖房機３
１は、室外機５と温水配管３８を介して連結されてい
る。この温水配管３８は、例えば塩化ビニール等の樹脂
製パイプ製で、外気に晒されるためパイプの外周に断熱
材を巻いて、温水の放熱を抑えている。なお、床暖房機
３１は、夏期等のような使用しない時に外せるように温
水配管３８が仕切壁７に装着されたアダプタ３８ａ、３
８ｂを介して着脱自在に接続されている。また、床暖房
機３１は、室内熱交換器３２に比べ、温水の通過抵抗が
大きいので応答遅れが少なくなるようにしなければなら
ない。したがって、床暖房機３１側に後述する温度セン
サ４４を設けることは困難となっている。室内熱交換器
３２は、本発明の室内暖房機であって、室内機６内に配
設され、室外熱交換器３３から供給された温水と対流フ
ァン１１により吹きつけられた室内空気とを熱交換して
室内空気を加熱して室内暖房を行う。この室内熱交換器
３２は、室外機５と温水配管３９を介して連結されてい
る。

【００１０】室外熱交換器３３は、室外機５内に配設さ
れ、ガスバーナ２１の燃焼により生じる燃焼熱と内部を
流れる温水とを熱交換して温水を加熱する。プレッシャ
ータンク３４は、内部に温水を貯留する。循環ポンプ３
５は、温水回路３内に温水の循環流を発生させて、室外
熱交換器３３内で加熱した温水を床暖房機３１および室
内熱交換器３２に供給する。電磁弁３６、３７が共にオ
ンされた場合には、室外熱交換器３３内の温水を室内熱
交換器３２と床暖房機３１との両方に供給して床暖房と
室内暖房との両方を行う同時運転に切り替わる。電磁弁
３６がオン、電磁弁３７がオフされた場合には、室外熱
交換器３３内の温水を床暖房機３１のみに供給して床暖
房のみを行う床暖房単独運転に切り替わる。電磁弁３６
がオフ、電磁弁３７がオンされた場合には、室外熱交換
器３３内の温水を室内熱交換器３２のみに供給して室内
暖房のみを行う室内暖房単独運転に切り替わる。

【００１１】制御回路４は、本発明の制御手段であっ
て、室内暖房スイッチ４１、床暖房スイッチ４２および
湯温センサ４４等の出力に基づいて、対流ファン１１、
燃焼ファン２２、電磁弁２４、ガス比例弁２５、循環ポ
ンプ３５および電磁弁３６、３７の通電量を制御するも
ので、暖房運転制御部４５、湯温設定部４６、温調制御
部４７、燃焼量制御部４８および送風量制御部４９より
なる。室内暖房スイッチ４１は、室内暖房運転の起動ス
イッチで、オンされると制御回路４によって電磁弁３７
が開弁する。床暖房スイッチ４２は、床暖房運転の起動
スイッチで、オンされると制御回路４によって電磁弁３
６が開弁する。湯温センサ４４は、本発明の温度検出手
段であって、室外熱交換器３３から流出した温水の温度
を検出して、その検出値を電気信号に変換して制御回路
４に送る。

【００１２】暖房運転制御部４５は、室内暖房スイッチ
４１がオンされると、電磁弁２４、３７を開弁させ、循
環ポンプ３５を動作させる。また、暖房運転制御部４５
は、床暖房スイッチ４２がオンされると、電磁弁２４、
３６を開弁させ、循環ポンプ３５を動作させる。そし
て、暖房運転制御部４５は、電磁弁２４の開弁状態また
は閉弁状態を温調制御部４７に送る。湯温設定部４６
は、室内暖房運転の開始時および床暖房運転の開始時
に、湯温センサ４４で検出された温水の温度に応じて、
通常の設定温度より高温の特別設定温度と、その特別設
定温度でガスバーナ２１の加熱量を制御する所定時間と
を設定し、その設定された特別設定温度と所定時間とを
温調制御部４７に送る。

【００１３】温調制御部４７は、湯温センサ４４で検出
された温水の温度と予め設定された設定温度または前記
特別設定温度との偏差に応じてガスバーナ２１の目標燃
焼量を算出して、その算出したガスバーナ２１の目標燃
焼量に基づいて燃焼量制御部４８および送風量制御部４
９を制御する。燃焼量制御部４８は、温調制御部４７で
算出されたガスバーナ２１の目標燃焼量に基づいた通電
量をガス比例弁２５に供給してガスバーナ２１に供給さ
れるガス量を自動調節する。送風量制御部４９は、温調
制御部４７で算出されたガスバーナ２１の目標燃焼量に
応じた回転数に見合う通電量を燃焼ファン２２に供給し
てガスバーナ２１に供給される空気量を所定の空燃比が
得られるように自動調節する。

【００１４】図３は床暖房運転モードにおける制御回路
４の設定温度の切替制御の一例を示したフローチャート
である。初めに、室内暖房スイッチ４１がオンされてい
るか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ
１の判断結果がＹｅｓの場合には、室内暖房運転モード
の制御を行う。また、ステップＳ１の判断結果がＮｏの
場合には、床暖房スイッチ４２がオンされているか否か
を判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２の判断
結果がＮｏの場合には、ステップＳ１の制御を行う。ま
た、ステップＳ２の判断結果がＹｅｓの場合には、電磁
弁２４をオンしてガスバーナ２１を点火するとともに、
燃焼ファン２２、電磁弁３６、ガス比例弁２５、循環ポ
ンプ３５をオンし、電磁弁３７をオフして床暖房単独運
転を開始する（ステップＳ３）。

【００１５】つづいて、湯温センサ４４で検出した温水
の温度が所定温度（例えば５℃）以上に上昇しているか
否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４の
判断結果がＮｏの場合には、温水の温度が特別設定温度
のうち最も高温側の特別設定温度である第１目標温度
（例えば８０℃）になるように温水の加熱量を制御する
（ステップＳ５）。その後に、設定時間である所定時間
（例えば３０分間）が経過しているか否かを判断する
（ステップＳ６）。このステップＳ６の判断結果がＮｏ
の場合には、ステップＳ６の制御を行う。また、ステッ
プＳ６の判断結果がＹｅｓの場合には、現在の特別設定
温度の目標温度が特別設定温度のうち最も低温側の特別
設定温度である第４目標温度（例えば５５℃）か否かを
判断する（ステップＳ７）。このステップＳ７の判断結
果がＮｏの場合には、特別設定温度を通常の設定温度
（例えば５０℃）に向かって１段階だけ下げる（ステッ
プＳ８）。

【００１６】そして、温水の温度が第２〜第４目標温度
（例えば６５℃、６０℃、５５℃）のいずれかの特別設
定温度になるように温水の加熱量を制御する（ステップ
Ｓ９）。その後に、設定時間である所定時間（例えば１
０分間）が経過しているか否かを判断する（ステップＳ
１０）。このステップＳ１０の判断結果がＮｏの場合に
は、ステップＳ１０の制御を行う。また、ステップＳ１
０の判断結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ７の制御
を行う。また、ステップＳ７の判断結果がＹｅｓの場合
には、通常の設定温度（例えば５０℃）になるように温
水の加熱量を制御し（ステップＳ１１）、設定温度の切
替制御を終了する。また、ステップＳ４の判断結果がＹ
ｅｓの場合には、温水の温度が特別設定温度のうち中間
の特別設定温度である第３目標温度（例えば６０℃）に
なるように温水の加熱量を制御し（ステップＳ１２）、
ステップＳ１０の制御を行う。なお、室内暖房運転モー
ドにおいては、床暖房運転モードの場合と比べて特別設
定温度の目標温度が異なるが同様のシーケンスで制御さ
れる。

【００１７】この温水式暖房装置１の作動を図１ないし
図４に基づき説明する。床暖房スイッチ４２のみがオン
されて床暖房運転のみが選択されると、電磁弁３６、循
環ポンプ３５がオンされ、電磁弁３７がオフされる。一
方、燃焼ファン２２、電磁弁２４およびガス比例弁２５
がオンされると、ガス供給路２３を通って燃料ガスがガ
スバーナ２１に供給され、燃焼ファン２２の回転により
燃焼空気もガスバーナ２１に供給される。このとき、点
火装置（図示せず）により点火がなされることによっ
て、ガスバーナ２１で燃焼が開始される。このため、室
外熱交換器３３内を流れる温水は、ガスバーナ２１の燃
焼により生じる燃焼熱により加熱され、この加熱された
温水は循環ポンプ３５の圧送力により温水配管３８を通
って床暖房機３１内に供給されることによって床暖房単
独運転が開始される。このとき、湯温センサ４４で検出
された温水の温度が所定温度より低下している場合に
は、すなわち、湯温センサ４４により検出された温水の
温度が例えば５℃より低下している場合には、例えば図
４のタイムチャートの前半部分に示したように、特別設
定温度を第１目標温度（例えば８０℃）に決める。

【００１８】そして、特別設定温度である第１目標温度
（例えば８０℃）と温水の温度とから温水の加熱量を求
め、温水の加熱量に応じてガスバーナ２１の燃焼量を制
御するとともに、燃焼ファン２２の回転数が目標回転数
となる通電量で燃焼ファン２２をオンする。このため、
燃焼ファン２２がガスバーナ２１の燃焼量に対応した空
気量だけガスバーナ２１に供給する。よって、ガスバー
ナ２１の燃焼により生ずる燃焼熱により室外熱交換器３
３で特別設定温度となるように加熱された温水は、温水
配管３８を通って床暖房機３１内に流入して床暖房機３
１より熱の放出を行うことによって床暖房がなされる。
そして、所定時間（例えば３０分間）が経過した時に、
図４のタイムチャートの前半部分に示したように、所定
時間（例えば１０分間）毎に第２〜第４目標温度（例え
ば６５℃→６０℃→５５℃）と段階的に下げていき、各
々の目標温度から求めた温水の加熱量に応じてガスバー
ナ２１の燃焼量を制御した後に、通常の設定温度（例え
ば５０℃）から求めた温水の加熱量に応じてガスバーナ
２１の燃焼量を制御する。また、湯温センサ４４で検出
された温水の温度が所定温度以上に上昇している場合に
は、すなわち、湯温センサ４４により検出された温水の
温度が例えば５℃以上に上昇している場合には、図４の
タイムチャートの後半部分に示したように、特別設定温
度を所定時間（例えば１０分間）毎に第３、第４目標温
度（例えば６０℃、５５℃）と段階的に下げていく、各
々の目標温度から求めた温水の加熱量に応じてガスバー
ナ２１の燃焼量を制御した後に、通常の設定温度（例え
ば５０℃）から求めた温水の加熱量に応じてガスバーナ
２１の燃焼量を制御する。

【００１９】したがって、床暖房運転を開始する時に温
水の温度が所定温度（例えば５℃）より低下していると
き、すなわち、外気温が低く、室外機５と床暖房機３１
とを接続する温水配管３８が冷えているときには、通常
の設定温度（例えば５０℃）より高い特別設定温度を第
１目標温度（例えば８０℃）より段階的に下げていき、
且つ特別設定温度による制御時間Ｔ1 （図３参照）が長
くとられる。この結果、図４のタイムチャートの前半部
分に示したように、温水が室外機５から床暖房機３１に
流れる際に温水配管３８により熱エネルギーが奪われて
も、床暖房機３１に供給される温水の温度が直ちに通常
の設定温度（例えば５０℃）に接近していく。また、床
暖房運転を開始する時に温水の温度が所定温度（例えば
５℃）以上に上昇しているとき、通常の設定温度（例え
ば５０℃）より高い特別設定温度が第３目標温度（例え
ば６５℃）より段階的に下がっていき、且つ特別設定温
度による制御時間Ｔ2 （図３参照）が短くなる。この結
果、図４のタイムチャートの斜線部分に示したように、
床暖房機３１に供給される温水の温度が通常の設定温度
（例えば５０℃）を大きく越えるオーバーシュートが発
生せず、床暖房の快適性を向上させることができ、且つ
熱エネルギーを無駄に消費することを防止することがで
きる。

【００２０】（変形例）本実施例では、床暖房運転時も
室内暖房運転時も特別設定温度を切り替えたが、床暖房
単独運転時のみ特別設定温度を切り替え、室内暖房運転
時には室温を検知する室温センサと室温設定器とを設
け、それらに基づいてバーナの加熱量を制御するように
しても良い。本実施例では、バーナとしてガスバーナ２
１を用いたが、液体燃料を燃焼するバーナを用いても良
い。また、加熱手段として通電量により発熱量が変化す
る電気ヒータを用いても良い。本実施例では、床暖房機
として室内の床上に敷いた床暖房機３１を用いたが、床
内に組み付けられた温水パネル等を用いても良い。ま
た、室内暖房を行う室内暖房機、すなわち室内熱交換器
３２や対流ファン１１等はなくても良い。本実施例で
は、暖房運転の開始時に温水の温度が所定温度以上か否
かによって段階的に特別設定温度や所定時間の長さを変
更したが、暖房運転の開始時に温水の温度が所定温度以
上か否かによって直線的に特別設定温度や所定時間の長
さを変更しても良い。また、特別設定温度のみを変更し
ても良い。

【００２１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、暖房運転の開
始時に温水の温度が所定温度より低下している場合、暖
房運転の開始から設定時間が経過するまでの間は特別設
定温度のうちの最も高温側の特別設定温度に変更される
ため、室内暖房機に供給される温水の温度が低くなり過
ぎることはなく、その後に設定時間が経過する毎に特別
設定温度が設定温度に向かって１段階ずつ下がるため、
室内暖房機における放熱温度が滑らかに設定温度に近づ
く。暖房運転開始時に温水の温度が所定温度以上に上昇
している場合には、暖房運転の開始から設定時間が経過
するまでの間は特別設定温度が設定温度に近い値に変更
されるため、室内暖房機における放熱温度が設定温度よ
り大きく越えることはなく、その制御から次の設定時間
が経過するまでの間は特別設定温度が最も設定温度に近
い値に変更されるため、室内暖房機における放熱温度が
滑らかに設定温度に近づく。したがって、室内の暖房の
快適性を向上させることができ、且つ熱エネルギーを無
駄に消費することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温水式暖房装置の制御部を示したブロ
ック図である。

【図２】本発明の温水式暖房装置の全体構造を示した概
略図である。

【図３】本発明を適用した制御回路の作動の一例を示し
たフローチャートである。

【図４】本発明を適用した設定温度と床暖房機における
放熱温度を示したタイムチャートである。

【図５】従来の技術の設定温度と床暖房機における放熱
温度を示したタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 温水式暖房装置 ２ 温水式加熱装置（加熱手段） ３ 温水回路 ４ 制御回路（制御手段） ５ 室外機 ６ 室内機 ３１ 床暖房機（室内暖房機） ３３ 室外熱交換器 ３８ 温水配管 ４４ 湯温センサ（温度検出手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）加熱量が変化する加熱手段、および
   この加熱手段の燃焼による燃焼熱と内部を流れる温水と
   を熱交換して温水を加熱する室外熱交換器を有し、室外
   に配置された室外機と、 （ｂ）前記室外熱交換器と温水配管を介して連結され、
   前記室外熱交換器から供給された温水により室内暖房を
   行う室内暖房機を有し、室内に配置された室内機と、 （ｃ）温水の温度を検出する温度検出手段と、 （ｄ）この温度検出手段で検出された温水の温度と設定
   温度とに応じて前記加熱手段による温水の加熱量を制御
   する制御手段とを備えた温水式暖房装置であって、 前記制御手段は、前記設定温度より高温で少なくとも３
   つ以上の各特別設定温度と、その各特別設定温度になる
   ように前記加熱手段の加熱量を制御する各設定時間とを
   設定すると共に、 暖房運転開始時に前記温度検出手段で検出された温水の
   温度が所定温度より低下している場合、暖房運転の開始
   から設定時間が経過するまでの間は前記特別設定温度の
   うち最も高温側の特別設定温度になるように前記加熱手
   段の加熱量を制御し、この制御から次の設定時間が経過
   するまでの間は前記特別設定温度のうち中間の特別設定
   温度になるように前記加熱手段の加熱量を制御し、この
   制御から更に次の設定時間が経過するまでの間は前記特
   別設定温度のうち最も低温側の特別設定温度になるよう
   に前記加熱手段の加熱量を制御し、 暖房運転開始時に前記温度検出手段で検出された温水の
   温度が所定温度以上に上昇している場合、暖房運転の開
   始から設定時間が経過するまでの間は前記特別設定温度
   のうち中間の特別設定温度になるように前記加熱手段の
   加熱量を制御し、この制御から次の設定時間が経過する
   までの間は前記特別設定温度のうち最も低温側の特別設
   定温度になるように前記加熱手段の加熱量を制御するこ
   とを特徴とする 温水式暖房装置。