JPH10170006A - 温水暖房システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室外機と室内機とを接続する温水配管の長さ
の影響をうけることなく、安定した暖房能力を確保す
る。 【解決手段】 リモコン４による設定温度と室温サーミ
スタ４０５の検知温度とから室内で放出すべき必要熱量
を算出し、この必要熱量と暖房用熱交換器１６へ流入す
る温水温度と流出する温水温度との差とから、温水回路
１０の流量を算出する。流量センサ１８で暖房用熱交換
器１６を通過する流量を検知し、検知流量が算出された
流量となるように、温水循環ポンプ１２の回転速度を制
御して、流量を調節する。暖房用熱交換器１６で放出さ
れる熱量は、室外機１と室内機２との温水接続配管１０
Ａの長さに関係なく、暖房用熱交換器１６で低下した温
度と通過する流量とによって調節されるため、正確に温
度調節ができる。

Description

【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算出手段に
より算出された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
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、前記流量算出手段の算出した算出流量と前記流量セ
ンサの検出流量とに基づいて前記循環ポンプを制御し
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１
６，２５に対して、室内空気を循環させる対流ファン２
００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１４→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１
２→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２
０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Ｔou
t 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１
６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１０
４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）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   算出手段により算出された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、 前記流量算出手段の算出した算出流量と前記流量センサ
   の検出流量とに基づいて前記循環ポンプを制御して、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。