JP3578078B2 - ヒートポンプ式空調システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和ユニットと床暖房ユニットとを備えたヒートポンプ式空調システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
空気調和ユニットと床暖房ユニットとを備えると共に、上記空気調和ユニットによる空気調和運転と上記床暖房ユニットによる床暖房運転との連動運転が可能なヒートポンプ式空調システムが従来から知られ、このようなヒートポンプ式空調システムでは、空気調和運転と床暖房運転とを併用することによって、室内を温度を快適な設定温度に効率よく上げることが可能である。すなわち、図5に示すように、空気調和ユニット40は、室内熱交換器等を有する室内機43と、圧縮機、室外熱交換器等を有する室外機44とを備え、この室内熱交換器と室外熱交換器等との間に、圧縮機からの吐出冷媒が循環する冷媒系統回路を構成し、冷房時には、室内熱交換器を蒸発器と機能させると共に、室外熱交換器を凝縮器として機能させ、暖房時には、室内熱交換器を凝縮器と機能させると共に、室外熱交換器を蒸発器として機能させるものである。また、床暖房ユニット41は、温水が循環して暖められる床暖房機器45を備える。この床暖房ユニット41は、上記室内熱交換器とは並列に接続された水熱交換器を備え、上記室外機の圧縮機からの吐出冷媒を、この水熱交換器で凝縮させ、また室外熱交換器で蒸発させることにより、温水を加熱するようになっている。そして、空気調和ユニット40と床暖房ユニット41とは、連動用の接続部材42(例えば、プリント基板)にて電気的に接続されていた。
【0003】
このようなヒートポンプ式空調システムでは、床面側での熱容量が大きく、床面が希望する温度になるまでの時間(立上時間)が大であるので、設定した時刻にその希望する温度(設定温度)になるように、空気調和ユニット40による空気調和運転よりは早く床暖房ユニット41による床暖房運転を開始していた。すなわち、各ユニット40、41間で、上記接続部材42を介して、信号の送受信を行い、設定した運転開始時刻に、床暖房ユニット41と空気調和ユニット40とをそれぞれ運転開始させ、それにより、入タイマ時刻になると、両者による暖房が立上がって、室内が設定温度になるように構成していた。なお、図5において、46は空気調和運転を行うためのリモコンであり、47は床暖房を行うためのリモコンである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような立上げを行うためには、使用者が予め設定時刻を入力(設定)する必要があり、設定するのを忘れていれば、両者の連動運転は開始されない。また、設定していたとしても、この設定時刻より早く室内を暖めたい場合がある。そのようなときには、空気調和ユニットを使用して室内を素早く暖める必要がある。しかしながら、従来の空気調和システムムでは、両者の運転を同時に開始した場合、使用者の所望に応じた素早い暖房を行うことができなかった。それは、同時運転開始時には、水熱交換器における凝縮量が大となってしまい、圧縮機能力の大部分が水熱交換器に供給され、室内熱交換器側の暖房能力が不足してしまうためである。
【0005】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、連動運転開始時に、素早く室内の空気温度を上昇させ、これにより使用快適性を向上することが可能なヒートポンプ式空調システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項1のヒートポンプ式空調システムは、空気調和ユニット1の室内熱交換器3と、床暖房機器9を有する床暖房ユニット2の水熱交換器11とを並列に備えると共に、上記空気調和ユニット1による空気調和運転と上記床暖房ユニット2による床暖房運転との連動運転が可能なヒートポンプ式空調システムあって、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードを備え、タイマ立上モード時における使用者の運転スイッチ17の操作にて、空気調和ユニット1側の能力を増加させるように、上記床暖房ユニット2側の温水循環量を制御することを特徴としている。
【0007】
上記請求項1のヒートポンプ式空調システムでは、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードであっても、使用者の運転スイッチ17の操作にて、温水循環量の制御を行う非タイマ立上モードに切り換えることが可能となる。従って、使用者の運転スイッチ17の操作により、床暖房ユニット2側の温水循環量を制御して水熱交換器11での凝縮量を減少させることにより、空気調和ユニット1側の能力を増加させることができるので、室内の空気を素早く暖めることが可能となる。すなわち、タイマをセットしている場合やタイマをセットし忘れていた場合等においても、このタイマに関係なく、使用者の運転スイッチ17の操作により、空気調和ユニット1による空気調和運転を行って、室内を素早く暖めることが可能となる。
【0008】
請求項2のヒートポンプ式空調システムは、上記連動運転開始時に、上記床暖房ユニット2側の温水循環を停止した後、温水循環量を順次増加させることを特徴としている。
【0009】
上記請求項2のヒートポンプ式空調システムでは、温水循環を停止した後、温水循環量を順次増加させるので、運転開始時には、床暖房を行わず、空気調和ユニット1による暖房運転のみを行うことができ、その後は、床暖房運転が開始される。これにより、室内空気の温度上昇を効率よく行うことが可能となる。
【0010】
請求項3のヒートポンプ式空調システムは、上記水熱交換器11の凝縮温度が略一定になるような温水循環量の制御を行うことを特徴としている。
【0011】
上記請求項3のヒートポンプ式空調システムでは、水熱交換器11の凝縮温度が略一定になるように制御することが可能となって、この水熱交換器11を循環する冷凍サイクルを早期に正常サイクルとすることが可能となる。
【0014】
請求項4のヒートポンプ式空調システムは、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードと、非タイマ立上モードとを備え、タイマ立上モード時と非タイマ立上モード時とで、温水循環量又は凝縮温度の設定値を変更することを特徴としている。
【0015】
上記請求項4のヒートポンプ式空調システムでは、タイマ立上モード時と非タイマー立上モード時とで、立上げ時間等を相違させることできる。
【0016】
請求項5のヒートポンプ式空調システムは、空気調和ユニット1の室内熱交換器3と、床暖房機器9を有する床暖房ユニット2の水熱交換器11とを並列に備えると共に、上記空気調和ユニット1による空気調和運転と上記床暖房ユニット2による床暖房運転との連動運転が可能なヒートポンプ式空調システムであって、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードと、非タイマ立上モードとを備え、この非タイマ立上モード時のみ、空気調和ユニット1側の能力を増加させるように、上記床暖房ユニット2側の温水循環量を制御することを特徴としている。
【0017】
上記請求項5のヒートポンプ式空調システムでは、非タイマ立上モード時に、床暖房ユニット2側の温水循環量を制御して水熱交換器11での凝縮量を減少させることにより、空気調和ユニット1側の能力を増加させることができるので、室内の空気を素早く暖めることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のヒートポンプ式空調システムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1はヒートポンプ式空調システムの簡略全体図である。このヒートポンプ式空調システムは、室内の空気調和を行う空気調和ユニット1と、床を暖房する床暖房ユニット2とを備え、空気調和ユニット1による空気調和運転と床暖房ユニット2による床暖房運転との連動運転が可能とされている。
【0019】
空気調和ユニット1は、室内熱交換器3を有する室内機4と、室外熱交換器5と圧縮機6とを有する室外機7とを備える。すなわち、この空気調和ユニット1は、室内熱交換器3と室外熱交換器5と圧縮機6に加え、図示省略の減圧機構等を有し、冷房時には、圧縮機6を駆動すると、冷媒が、室外熱交換器5、減圧機構、室内熱交換器3へと流れ、室外熱交換器5が凝縮器として機能し、室内熱交換器3が蒸発器として機能して、冷房運転を行い、暖房時には、圧縮機6を駆動すると、冷媒が、室内熱交換器3、減圧機構、室外熱交換器5へと流れ、室外熱交換器5が蒸発器として機能し、室内熱交換器3が凝縮器として機能して、暖房運転を行ものである。また、この空気調和ユニット1は、空気調和運転の切換操作等を行うリモコン8を備えている。なお、このリモコン8としては、有線式のワイヤードリモコンとするも、無線式のワイヤレスリモコンとするもどちらでもよい。さらに、ワイヤードリモコンとワイヤレスリモコンとを具備し、それぞれのリモコンによる操作が可能なものであってよい。
【0020】
次に、床暖房ユニット2は、床暖房パネル10を有する床暖房機器9と、上記室内熱交換器3と並列接続されると共に、上記圧縮機6からの吐出冷媒が循環することによって凝縮器として機能する水熱交換器11とを備え、この床暖房パネル10を循環する温水を、この水熱交換器11によって加熱して床暖房を行うものである。床暖房パネル10の入口10aには、温水往き配管13が接続され、床暖房パネル10の出口10bには、温水戻り配管14が接続され、往き配管13には、ポンプ15(図2参照)と図示省略の膨張タンク等が介設されている。また、この床暖房ユニット2による床暖房運転の操作は、有線式または無線式のリモコン12にて行う。すなわち、このリモコン12にて、このポンプ15を駆動すると、温水が、温水往き配管13から床暖房パネル10に入って、この床暖房パネル10を循環して、温水戻り配管14を介して膨張タンクに戻る。また、温水往き配管13と温水戻り配管14とは、上記水熱交換器11の一部を構成する熱交換路16を介して接続され、この熱交換路16で凝縮冷媒と熱交換され、上記床暖房パネル10を循環している温水は加熱される。
【0021】
そして、このシステムには、空気調和ユニット1側又は床暖房ユニット2側に、図2に示すように、タイマ手段20が設けられ、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードが構成される。これは、室内と床面とを同じ時刻に設定温度まで上昇させるには、熱容量の大きい床暖房の立上が遅いため、空気調和ユニット1による暖房運転より先に床暖房ユニット2による床暖房運転を行う必要があるからである。
【0022】
すなわち、タイマ手段20は、外気温度と室内温度との差等に基づいて、空気調和ユニット1による暖房運転開始時刻を算出する。そして、この算出した時刻よりも一定のオフセット時間前に、床暖房ユニット2の運転を開始時刻とする。そこで、例えば、図3に示すように、AM6:30に設定温度となるように、タイマ手段20にその時刻を入力すれば、上記のように、空気調和ユニット1による暖房運転開始時刻が算出され、この時刻が、例えば、AM6:00となり、床暖房ユニット2の運転を開始時刻がAM5:30となる。そのため、AM5:30に床暖房ユニット2の運転が開始され、それより30分遅れた6:00に空気調和ユニット1による暖房運転が開始され、入タイマ時刻(この場合、AM6:30)になると、空気調和ユニット1と床暖房ユニット2との暖房の立上が完了して、室内が、例えば、約30℃の設定温度となり、床温度が、例えば、約30℃の設定温度になっている。
【0023】
また、床暖房ユニット2には、図2に示すように、床暖房ユニット2側の温水循環量を制御する制御手段18が設けられている。すなわち、リモコン12に設けられる運転スイッチ17を操作することにより、上記ポンプ15の回転数を制御して温水循環量を制御することにより水熱交換器11での凝縮量を低下させ、これによって、空気調和ユニット1側の室内熱交換器3での凝縮量を増加させるものである。具体的には、図4に示すように、使用者が運転スイッチ17を操作すれば、空気調和ユニット1の圧縮機6が駆動して、暖房運転を開始し、所定時間Tが経過した後、ポンプ15を僅かな回転数で回転させ、温水を僅かな量で循環させる。その後は、ポンプ15の回転数を所定間隔毎に増加させていく。すなわち、上記水熱交換器11の凝縮温度が一定になるような制御を行う。なお、この場合、このリモコン12の操作ボタンの操作で、空気調和ユニット1のON・OFFの切換(風量調整、設定温度調整)等を行うことができるよう構成される。なお、上記制御手段18は、CPU等を有するマイクロコンピュータから構成される。
【0024】
上記のように構成されたシステムによれば、タイマ運転を行うように、時刻をセットすると、上記のように、この時刻に室内を所望の設定温度とすることが可能であるが、この場合、床暖房ユニット2のリモコン12の運転スイッチ17の操作で、タイマ立上モードから、温水循環量の制御を行う非タイマ立上モードに切り換えるこができる。つまり、タイマセットを行っているにもかかわらず、室内をこの設定(セット)時刻よりも早く暖めたい場合や、タイマセットを忘れていた場合等において、リモコン12の運転スイッチ17の操作で、素早く室内空気を暖めて快適空間にすることが可能となる。すなわち、連動運転開始直後においては、水熱交換器11での凝縮作用が抑制され、室内熱交換器3での凝縮量が大となる。そのため同時に運転を開始したにもかなわらず、最初に大能力で室内空気を加熱する暖房運転が開始され、使用者に速暖感を与えることができるのである。そしてその後、所定時間が経過すると、次第に床が暖められ、所望の暖房状態へと移行していくことになる。しかも、この際、上記水熱交換器11の凝縮温度が一定になるような制御を行うため、循環する温水や床面が低温の場合等においても、正常な冷凍サイクルの形成を確実に行え、床暖房の立上時間の短縮を図ることが可能となる。また、床暖房ユニット2側のリモコン12にて、空気調和ユニット1の空気調和運転操作を行うことが可能であるので、この床暖房ユニット2側のリモコン12を中心に使用する冬場等において、運転操作が行い易いという利点がある。ところで、上記非タイマ立上モードにおいて、室内が所定温度(設定温度)になるか、又は所定時間が経過すれば、温水循環量の制御を解除するように構成する。また、非タイマ立上モード時のみ上記温水循環の制御を行うことも可能である。タイマ立上モード時と非タイマ立上モード時とで、温水循環量又は凝縮温度の設定値を変更することも可能で、このように変更を可能とすれば、立上時間等を相違させることでき、各モードに応じた効率のよい運転が可能となる。
【0025】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。すなわち、温水循環量の調整は、上記実施の形態では、ポンプ15の回転数を制御することによって行っていたが、例えば、温水往き配管13に流量調整機構(例えば、調整弁)を介設して、ポンプ15の回転数を制御することなく、この流量調整機構にて流量を制御して温水循環量を調整するようにしてもよい。また、図4に示す非タイマ立上モードにおいて、ポンプ15の回転を停止する時間T、回転数を増加させるピッチ、及び回転数の増加量等は、水熱交換器11の凝縮温度が略一定になるような制御が可能である範囲で任意に設定できる。さらに、回転数の増加量、言い換えれば温水循環量の増加量としても、上記実施の形態では、階段状に変化させているが、連続した直線状となるように変化させてもよい。
【0026】
【発明の効果】
請求項1のヒートポンプ式空調システムによれば、タイマ立上モードであっても、使用者の運転スイッチの操作にて、温水循環量の制御を行う非タイマ立上モードに切り換えることが可能となって、タイマをセットしている場合やタイマをセットし忘れていた場合等においても、使用者の意思により、室内空気を素早く暖めることが可能となる。
【0027】
請求項2のヒートポンプ式空調システムによれば、運転開始時には、床暖房を行わず、空気調和ユニットによる暖房運転のみを行うことができ、その後は、床暖房運転が開始され、室内空気の温度上昇を効率よく行うことが可能となる。
【0028】
請求項3のヒートポンプ式空調システムによれば、水熱交換器を循環する冷凍サイクルを正常サイクルとすることが可能となる。これによって、立上時間の短縮を図ることが可能となる。
【0030】
請求項4のヒートポンプ式空調システムによれば、タイマ立上モード時と非タイマー立上モード時とで、立上時間等を相違させることでき、各モードに応じた効率のよい運転が可能となる。
【0031】
請求項5のヒートポンプ式空調システムによれば、タイマ立上モードでは、所定時刻に、室内と床とをそれぞれ設定温度上昇させることができ、非タイマ立上モードでは、空気調和ユニット側の能力を増加させることができるので、室内の空気を素早く暖めることが可能となる。すなわち、各モードの使い分けが可能となって、システムとして使い勝手がよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のヒートポンプ式空調システムの実施の形態を示す簡略全体図である。
【図2】上記ヒートポンプ式空調システムの簡略ブロック図である。
【図3】上記ヒートポンプ式空調システムのタイマ立上モードを説明するグラフ図である。
【図4】上記ヒートポンプ式空調システムの非タイマ立上モードを説明するグラフ図である。
【図5】従来のヒートポンプ式空調システムの他の簡略全体図である。
【符号の説明】
1 空気調和ユニット
2 床暖房ユニット
3 室内熱交換器
9 床暖房機器
11 水熱交換器
17 運転スイッチ

Claims (5)

  1. 空気調和ユニット(1)の室内熱交換器(3)と、床暖房機器(9)を有する床暖房ユニット(2)の水熱交換器(11)とを並列に備えると共に、上記空気調和ユニット(1)による空気調和運転と上記床暖房ユニット(2)による床暖房運転との連動運転が可能なヒートポンプ式空調システムあって、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードを備え、タイマ立上モード時における使用者の運転スイッチ(17)の操作にて、空気調和ユニット(1)側の能力を増加させるように、上記床暖房ユニット(2)側の温水循環量を制御することを特徴とするヒートポンプ式空調システム。
  2. 上記連動運転開始時に、上記床暖房ユニット(2)側の温水循環を停止した後、温水循環量を順次増加させることを特徴とする請求項1のヒートポンプ式空調システム。
  3. 上記水熱交換器(11)の凝縮温度が略一定になるような温水循環量の制御を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2のヒートポンプ式空調システム。
  4. 所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードと、非タイマ立上モードとを備え、タイマ立上モード時と非タイマ立上モード時とで、温水循環量又は凝縮温度の設定値を変更することを特徴とする請求項〜請求項のいずれかのヒートポンプ式空調システム。
  5. 空気調和ユニット(1)の室内熱交換器(3)と、床暖房機器(9)を有する床暖房ユニット(2)の水熱交換器(11)とを並列に備えると共に、上記空気調和ユニット(1)による空気調和運転と上記床暖房ユニット(2)による床暖房運転との連動運転が可能なヒートポンプ式空調システムであって、所定時刻に、室内と床面とがそれぞれ設定温度となって立上を完了するタイマ立上モードと、非タイマ立上モードとを備え、この非タイマ立上モード時のみ、空気調和ユニット(1)側の能力を増加させるように、上記床暖房ユニット(2)側の温水循環量を制御することを特徴とするヒートポンプ式空調システム。
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