JPS6329177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、住居の床面下部に配設された床用放
熱器と、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器を
冷凍サイクル中に設けたヒートポンプ式床暖房装
置の温度制御装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、ヒートポンプ式床暖房装置の基本的な冷
凍サイクルは第１図に示すように、圧縮機１、冷
房時と暖房時における冷媒の流れを切り換える四
方弁２、暖房時凝縮器となり冷房時蒸発器となる
室内熱交換器３、暖房時のみ冷媒が流れる床用放
熱器５、冷房運転時に床用放熱器５へ冷媒が流れ
込むことを防ぐ逆止弁６、減圧装置８、暖房時蒸
発器となり冷房時凝縮器となる室外熱交換器９を
環状に連結し、さらに暖房運転時に床用放熱器５
へ冷媒を流す逆止弁７を床用放熱器５と逆止弁６
からなる直列回路と並列に連結することにより構
成されていた。さらに前記室内熱交換器３に室内
送風機４を、室外熱交換器９に室外送風機１０を
それぞれ付設したものである。

そして暖房運転時における冷媒の流れは同図実
線矢印で示すように、圧縮機１で高温高圧に圧縮
された冷媒は四方弁２を通り、室内熱交換器３と
床用放熱器５で放熱を行ない、ここで凝縮して逆
止弁６を通り、減圧装置８で減圧され低温低圧に
なり室外熱交換器９で蒸発をして再び四方弁２を
通つた後圧縮機１へもどるサイクルを繰返す。

以上のようなヒートポンプ式床暖房装置では、
暖房を行なう際に次の二つの運転モードで暖房を
行なうことができる。

まず一つは本来の床暖房で、これは室内送風機
４を運転せずに室内熱交換器３と床用放熱器５か
らの輻射熱によつて暖房を行なうものである。

そしてもう一つは本来の床暖房と合わせて温風
暖房としての機能を併用して暖房を行なうもの
で、これは床用放熱器５からの輻射熱と室内送風
機４を運転させることによる温風供給の両方で暖
房を行なうものである。

そして従来は上述のどちらの暖房方式であつて
もその温度制御に関しては一つの限られた手段し
か採用されなかつた。つまり室温を一定に保持す
る室温制御、または床温を一定に保持する床温制
御のどちらか一方による温度制御であつた。

しかしこのような室温制御あるいは床温制御の
どちらか一方による温度制御では以下の理由によ
り快適な暖房効果が得られなかつた。

第２図，第３図，第４図，第５図は同外気温の
もとでの室温と床温の変化の様子を表わしたもの
で、第２図は室内送風機を停止した場合の室温制
御による床温と室温の変化を表わし、第３図は室
内送風機を停止した場合の床温制御による室温と
床温の変化を表わし、また第４図は室内送風機を
運転した場合の室温制御による床温と室温の変化
を表わし、そして第５図は室内送風機を運転した
場合の床温制御による室温の変化を表わしたもの
である。なお、第２図〜第５図に示す各室温制御
の場合はその設定温度を21±0.5℃とし、床温制
御の場合はその設定温度を35±２℃とする。

すなわち、室温制御においては室内送風機を停
止させ本来の床暖房を行つている場合に問題が発
生しやすい。それは、室内送風機４を停止させた
時の暖房効果は、室内熱交換器３からの輻射熱に
よる効果が約１割、床用放熱器５からの輻射熱に
よる効果が約９割であるというように極端に床用
放熱器５による効果が大きい。そして輻射暖房の
場合は、絶対温度T₁，T₂を有する物体の相互間
で熱交換され、その熱量は（T⁴ ₁−T⁴ ₂）に比例し、
中間にある空気の温度には依存しないという性質
があるため、多少室温が低くとも床用放熱器５の
温度が高ければ快適な暖房感が得られる。

したがつて室温が居住者の暖房感に与える影響
が少ないため、室内送風機４を停止させ、本来の
床暖房を行つている場合に室温制御で温度制御を
行うことは効果的でないことが理解できる。

さらに詳述するならば、第２図は室内送風機４
を停止して本来の床暖房を行つている場合の室温
制御による床用放熱器温度すなわち床温と室温の
変化を表わしたものであるが、同図において圧縮
機の運転、停止により実線ａで示すように室温を
その設定温度巾である21±0.5℃に保持する場合、
床温は実線ｂで示すように８℃も変化してしま
い、居住者に不快感を与えてしまうのである。

また室内送風機４の停止している場合に室温制
御を行なうと、室温感知のセンサの取付け場所に
よつても問題が発生する。すなわち、通常室温感
知センサは室内熱交換器近辺の吸込側に取付けら
れるが室内送風機４が停止している場合には室温
ではなく室内熱交換器自体の温度を感知してしま
い、正確な室温検知とはならない。

このように室温制御では室内送風機４を停止し
て暖房を行つている場合、つまり本来の床暖房を
行つている時に種々の問題を生じる。

次に、室内送風機４を運転して温風暖房として
の機能を併用した床暖房時の温度制御を、床温の
みを検出して行うようにした場合について説明す
る。かかる場合は室内送風機４を運転させた時の
暖房効果をみると、室内送風機４からの温風供給
による効果が約７割、床用放熱器５からの輻射熱
による効果が約３割というように温風暖房効果の
比率が大きい。つまりこの場合に居住者の暖房感
に影響を与えるのは室内送風機４からの温風であ
り、床用放熱器５からの輻射熱はほとんど影響を
与えない。

したがつて床暖房に加えて温風暖房を行つてい
る際に床温度制御で温度制御を行なうのは効果的
でないことが理解できる。

さらに詳述するならば、外気温が下がるとヒー
トポンプの性質上、圧縮機１からの吐出冷媒の温
度が低下し、室内送風機４からの送風にコールド
ドラフトが生じる。前述した様に、居住者の暖房
感は床用放熱器からの輻射熱ではなく、室内送風
機４からの温風によつて左右されるが、床温制御
であると床温の検知はできるが送風のコールドド
ラフトは検知できず、居住者に不快感を与えてし
まう。このように床温制御では室内送風機４を運
転している場合、つまり温風暖房の併用によつて
暖房効果を得ている場合に種々の問題を生じる。

以上のように従来のヒートポンプ式床暖房装置
による温度制御は、室温制御、床温制御のどちら
か一方で行なわれていたため、快適な暖房効果が
達成し得なかつた。

発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を除去するもので、
床面のみからの床暖房の場合、およびこの床暖房
に加えて室内送風機を運転した温風暖房の場合の
それぞれに対して温度検出が確実に行えるように
したものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、床暖房運
転時において室内送風機の運転時には室内温度を
検出して圧縮機の断続運転を行い、また室内送風
機の停止時には床面温度を検出して圧縮機の断続
運転を行うようにし、暖房のの温度制御を行うよ
うにしたものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を添付図面により説明
する。ここで、基本となる冷凍サイクルの構造、
動作については従来と同様で第１図に示すとおり
であるため、説明を省略する。したがつてここで
は床温制御と室温制御を切換える点について説明
する。

まず、床温制御と室温制御を切換える回路につ
いて第６図により説明する。

同図において、室内送風機４を停止して床用放
熱器５のみから暖房を行う床温制御の場合は、電
源１１を印加し、運転スイツチ１２を閉じて、冷
暖切り換えスイツチ１３を暖房側である「暖」に
投入し、四方弁２を励磁させて暖房回路を形成
し、床暖房のみまたは床暖房と温風暖房の併用運
転を切換える切り換えスイツチ１４を右側の「床
暖」に投入する。この状態で、圧縮機１が運転さ
れ、床用放熱器５からの輻射暖房が行われる。

そして第７図，第８図に示すように床用放熱器
５の内部に埋設された床温センサ３２の取付部の
温度がその設定温度に到達すると床温センサスイ
ツチ１７が開き、リレー２０を非励磁としてその
ａ接点２４を介して圧縮機１と室外送風機１０の
運転を停止する。

以下、前記床温センサ３２の検出温度によつて
周知のように圧縮機１が断続運転され、暖房温度
制御が行われる。

次に室内送風機４を運転し、床暖房と温風暖房
の併用運転を行う室温制御について説明する。

この場合についても電源１１を印加し、運転ス
イツチ１を閉じて、冷暖切り換えスイツチ１４を
左側の「床暖＋温風」に投入する。これにより、
リレー１９が励磁され、そのａ接点２３，２８が
閉じ圧縮機１と室外送風機１０と室内送風機４が
それぞれ運転される。

そして第７図，第９図に示すように室内熱交換
器３の吸込側に設けられた室温センサ３１が設定
温度を検出すると、暖房用室温センサスイツチ１
６が開き、リレー１９の各接点２３，２８を介し
て圧縮機１と室外送風機１０と室内送風機４の運
転をそれぞれ停止する。

以下、前記室温センサ３１の検出温度によつて
圧縮機１、室内送風機４、室外送風機１０が断続
運転され、暖房温度制御が行われる。

また冷房運転時は、運転スイツチ１２を閉じ
て、冷暖切り換えスイツチ１３を左側の「冷」に
投入する。この状態で圧縮機１が運転され、冷媒
は第１図の破線矢印で示すように流れて冷房が行
われる。そして前記室温センサ３１の検出温度に
よつて作動する冷房用室温センサスイツチ１５の
開閉動作により、周知のようにリレー１８の接点
２２，２７を介して圧縮機１室内送風機４が断続
運転し、冷房温度制御を行う。

ここで、床温センサ３２および室温センサ３１
の取付けについて詳述するならば、床温センサ３
２は、第８図のように床用放熱器５の内部に取付
けられ内部を流れる冷媒温度あるいは放熱器表面
温度が検知できるよう構成され、また室温センサ
３１は第９図のように室内ユニツト３０内の室内
熱交換器３の表面風上側（吸込側）に樹脂製の支
持具３３を介して取付けられ、点線矢印で示すよ
うに流れてくる室内空気（吸込空気）の温度を検
知する。

以上のように、室内送風機４を停止させ、室内
熱交換器３と床用放熱器５からの輻射熱によつて
暖房を行う場合の暖房効果は、床用放熱器５から
の輻射熱によるものが９割であるため、床暖房時
は床用放熱器５の温度を検出して温度制御を行う
床温制御が効果的である。

すなわち室内送風機４を停止し、本来の床暖房
を行つている場合の床温制御による室温と床用放
熱器温度（床温）の変化を表わした第３図により
さらに詳述するならば、圧縮機１の運転、停止に
より床温を実線ｄで示すようにその設定温度巾で
ある35±２℃に保持する場合は、室温は実線Ｃで
示すように0.5℃しか変化しないため、居住者に
対して何ら不快感を与えることなく温度制御を行
なうことができる。

次に室内送風機４を運転して床暖房と温風暖房
の併用運転を行う場合の暖房効果は、室内送風機
４からの温風供給によるものが７割であるため、
室内熱交換器４の吸込温度を検出して温度制御を
行う室温制御が効果的である。

すなわち、外気温が下がり、コールドドラフト
を生じた場合でも室温制御であればこのコールド
ドラフトの影響を検知することができるため、居
住者に与える影響が軽減できる。換言すると、室
内送風機４を運転し、本来の床暖房と温風暖房を
併用運転した場合の室温制御状態を示した第４図
において、圧縮機１の運転、停止により室温を実
線ｅで示すようにその設定温度巾である21±0.5
℃に保持する場合は、床用放熱器温度は実線ｆで
示すように４℃しか変化しないため、居住者に対
して何ら不快感を与えることなく温度制御を行な
うことができる。

さらに以下のように省エネルギの面でも新しい
成果が得られる。

すなわち、第２図と第３図を比較すると室内送
風機４を停止し、本来の床暖房を行つている場合
において、第２図に示すように室温制御を行なう
と圧縮機１の運転、停止の一周期中の実運転率は
60％であるが、第３図に示すように床温制御を行
なうと55％となり、５％の電力節減となる。

また第４図と第５図を比較すると室内送風機４
を運転して床暖房と温風暖房を併用運転した場合
において、第５図に示すように床温制御を行なう
と、圧縮機１の運転、停止の一周期中の運転率は
55％であるが、第４図に示すように室温制御を行
なうと44％となり、11％の電力節減となる。

発明の効果 上記実施例より明らかなように、本発明は、切
換えスイツチにより床用放熱器の輻射熱によつて
暖房を行う床暖房と、床暖房に加えて室内熱交換
器へ通風する温風暖房との選択が任意に行えるた
め、希望に応じた暖房感が得られ、また床暖房に
加えて温風暖房を行うことにより、暖房運転開始
初期には、早急に暖房効果を得ることができ、使
い勝手が向上する。

また、床暖房時は床面の温度にて圧縮機の断続
運転を行い、また床暖房と温風暖房の併用時は室
温を検出して圧縮機の断続運転を行うため、それ
ぞれの運転状況に応じた温度検出となり、温度変
化の小さい快適な暖房効果が得られる。

さらに、最適な温度検出が行えることから、圧
縮機、室内送風機などの無駄な運転がなく、消費
エネルギの無駄も少ないなど、種々の利点を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートポンプ式床暖房装置の冷凍サイ
クル図、第２図は室内送風機を停止した場合の室
温制御による床温と室温の時間的変化を示す説明
図、第３図は室内送風機を停止した場合の床温制
御による室温床温の時間的変化を示す説明図、第
４図は室内送風機を運転した場合の室温制御によ
る床温と室温の時間的変化を示す説明図、第５図
は同室内送風機を運転した場合の床温制御による
室温と床温の時間的変化を示す説明図、第６図は
本発明の一実施例における床暖房装置の温度制御
装置の回路図、第７図は同床暖房装置における床
温センサ、室温センサの取り付け位置を示す説明
図、第８図は同床温センサの取付け状態を示す説
明図、第９図は同室温センサの取付け状態を示す
説明図である。 １……圧縮機、３……室内熱交換器、４……室
内送風機、５……床用放熱器、８……減圧装置、
９……室外熱交換器、３１……室温センサ、３２
……床温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、室内熱交換器、床用放熱器、減圧装
   置、室外熱交換器を環状に連結して冷凍サイクル
   を構成し、さらに前記室内熱交換器に室内送風機
   を付設し、また前記圧縮機の運転を制御する制御
   装置を設け、この制御装置を床面の温度を検出し
   て圧縮機の運転を制御する床面温度検出器と、前
   記室内送風機の運転時に室内温度を検出して圧縮
   機の運転を制御する室温検出器と、前記床面温度
   検出器への回路と前記室内送風機および室温検出
   器への回路の通電切換えを行う切換えスイツチよ
   り構成し、前記床面温度検出器への通電時には床
   温を検出して圧縮機の断続運転を行い、また前記
   室内送風機、室温検出器への通電時には室温を検
   出して圧縮機の断続運転を行うようにしたヒート
   ポンプ式床暖房装置の温度制御装置。