JP2000046417A - ヒートポンプ式温水床暖房装置 - Google Patents

ヒートポンプ式温水床暖房装置

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JP2000046417A
JP2000046417A JP21761998A JP21761998A JP2000046417A JP 2000046417 A JP2000046417 A JP 2000046417A JP 21761998 A JP21761998 A JP 21761998A JP 21761998 A JP21761998 A JP 21761998A JP 2000046417 A JP2000046417 A JP 2000046417A
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floor heating
hot water
compressor
temperature
heat exchanger
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Shinji Yoshikawa
晋司 吉川
Hirobumi Tokuda
博文 徳田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 床暖房パネルを循環する温水の温度を安定さ
せて、圧縮機の発停の回数を低減でき、効率の高いヒー
トポンプ式温水床暖房装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機1,温水熱交換器11,電動膨張弁
4Bおよび蒸発器3を環状に接続する。上記温水熱交換
器11を介して循環ポンプ13により温水が床暖房パネ
ル12を循環する。上記床暖房パネル12と温水熱交換
器11との間に床暖房パネル12の下流側に設けられた
温度センサ20により戻り水温を検出し、その戻り水温
に基づいてサーモオンするとき、そのサーモオンから所
定時間の間、制御装置14は、圧縮機1を最低周波数で
運転するようにインバータ15の出力を制御する。

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、ヒートポンプに
より加熱された温水が床暖房パネルを循環するヒートポ
ンプ式温水床暖房装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ヒートポンプ式温水床暖房装置と
しては、圧縮機,凝縮器としての温水熱交換器,電動膨張
弁および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、上記温
水熱交換器を介して循環ポンプにより温水が循環する床
暖房パネルとを備えたものがある。上記ヒートポンプ式
温水床暖房装置は、ヒートポンプにより温水熱交換器で
温水を加熱し、その加熱された温水は、温水熱交換器を
介して循環ポンプにより床暖房パネルを循環する。
【0003】図2(A),(B)は従来のヒートポンプ式温水
床暖房装置の運転周波数および戻り水温の変化を示して
おり、戻り水温がサーモオンレベルよりも低くなると、
圧縮機を起動して運転する一方、戻り水温がサーモオフ
レベルよりも高くなると圧縮機を停止して、床暖房パネ
ルからの戻り水温が目標温度になるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ヒート
ポンプ式温水床暖房装置では、図2(A),(B)に示すよう
に、温水が熱容量の大きい床暖房パネルを循環するの
で、サーモオフしたときに戻り水温が下がるのに時間が
かかり、次にサーモオンしたときにも戻り水温が上がる
のに時間がかかる。しかも、上記ヒートポンプ式温水床
暖房装置では、PID(比例・積分・微分)制御により圧
縮機の運転周波数を制御すると、サーモオン後の戻り水
温がすぐに上昇しないために運転周波数が高くなり過
ぎ、次にサーモオフしても戻り水温がすぐに下がらずに
上昇して、戻り水温のオーバーシュート(図2(B)のAに
示す)が大きくなる。このため、温水の温度の制御性が
悪く、圧縮機が発停を繰り返すため、効率が悪くなると
いう問題がある。
【0005】そこで、この発明の目的は、床暖房パネル
を循環する温水の温度を安定させて、圧縮機の発停の回
数を低減でき、効率の高いヒートポンプ式温水床暖房装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1のヒートポンプ式温水床暖房装置は、圧縮
機,温水熱交換器,膨張手段および蒸発器が環状に接続さ
れた冷媒回路と、上記温水熱交換器を介して循環ポンプ
により温水が循環する床暖房パネルと、上記床暖房パネ
ルと上記温水熱交換器との間の上記床暖房パネルの上流
側または下流側に設けられ、上記床暖房パネルに流れる
温水の温度を検出する温度センサと、上記圧縮機のモー
タを駆動するインバータと、上記温度センサにより検出
された温水の温度に基づいて、上記圧縮機を起動して運
転するとき、上記圧縮機の起動から所定時間の間、上記
圧縮機を所定の低周波数で運転するように上記インバー
タの出力を制御するインバータ出力制御部を備えたこと
を特徴としている。
【0007】上記請求項1のヒートポンプ式温水床暖房
装置によれば、上記圧縮機から吐出された冷媒は、上記
温水熱交換器で水と熱交換されて凝縮し、凝縮された冷
媒は、膨張手段により膨張し、さらに上記蒸発器で蒸発
して室外等の熱源から吸熱した後、圧縮機に戻る。こう
して温水熱交換器で加熱された温水は、上記循環ポンプ
により温水熱交換器を介して床暖房パネルを循環し、床
暖房パネルが暖められて床暖房が行われる。そして、上
記床暖房パネルの上流側または下流側に設けられた温度
センサにより床暖房パネルに流れる温水の温度を検出し
て、その温水の温度に基づいてサーモオン(温水の温度
が所定の下限温度以下になって運転)となり圧縮機を起
動して運転するとき、上記インバータ出力制御部は、圧
縮機を起動から所定時間の間、圧縮機を所定の低周波数
で運転するようにインバータの出力を制御する。そうす
ることによって、温水の温度がすぐに上昇しないからと
いって、運転能力を所定時間内は上げないので、温水の
温度の上昇が遅れても、温水の温度が緩やかに上昇する
ためにすぐにサーモオフ(温水の温度が所定の上限温度
に達して停止)となり圧縮機を停止するということがな
い。したがって、上記床暖房パネルを循環する温水の温
度を安定させて、圧縮機の発停の回数を低減でき、効率
を向上できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明のヒートポンプ式
温水床暖房装置を図示の実施の形態により詳細に説明す
る。
【0009】図1はこの発明の実施の一形態のヒートポ
ンプ式温水床暖房装置の概略構成図であり、1は圧縮
機、2は上記圧縮機1の吐出側に一端が接続された四路
弁、3は上記四路弁2の他端に一端が接続された室外熱
交換器、4Aは上記室外熱交換器3の他端に一端が接続
された膨張手段としての電動膨張弁、5は上記電動膨張
弁4Aの他端に接続された室内熱交換器、6は上記室内
熱交換器5の他端に四路弁2を介して一端が接続され、
他端が上記圧縮機14に接続されたアキュムレータであ
る。上記室外熱交換器3の近傍に室外ファン21を配置
すると共に、室内熱交換器5の近傍に室内ファン22を
配置している。
【0010】また、上記ヒートポンプ式温水床暖房装置
は、上記室外熱交換器3の他端に一端が接続された膨張
手段としての電動膨張弁4Aと、上記電動膨張弁4Aの
他端に冷媒管11aの一端が接続され、その冷媒管11a
の他端が四路弁2,アキュムレータ6を介して圧縮機1
の吸込側に接続された温水熱交換器11と、上記温水熱
交換器11の温水管11bの一端が一端に接続された床
暖房パネル12と、上記床暖房パネル12の他端に一端
が接続され、他端が上記温水熱交換器11の温水管11
bの他端に接続された循環ポンプ13とを備えている。
上記床暖房パネル12の下流側に床暖房パネル12から
温水熱交換器11に戻る温水の温度(以下、戻り水温と
いう)を検出する温度センサ20を配置している。さら
に、上記ヒートポンプ式温水床暖房装置は、温度センサ
20からの戻り水温を表す信号と入力装置(リモートコ
ントローラ)16からの信号とを受けて、圧縮機1,電動
膨張弁4A,4Bなどを制御するインバータ出力制御部
を含む制御装置14と、上記制御装置14からの制御信
号を受けて、圧縮機1のモータを駆動するインバータ1
5とを備えている。
【0011】上記構成のヒートポンプ式温水床暖房装置
において、四路弁2を実線の切換位置に切り換えて、圧
縮機1を運転すると、圧縮機1から吐出された冷媒は、
室内熱交換器5で凝縮して放熱し、電動膨張弁4Aで膨
張した後、室外熱交換器3で蒸発して室外の熱源から吸
熱した後、アキュムレータ6を介して圧縮機1の吸入側
に戻り、暖房運転が行われる。一方、上記圧縮機1から
吐出された冷媒は、温水熱交換器11で水と熱交換され
て凝縮し、電動膨張弁4Bで膨張した後、室外熱交換器
3で蒸発した後、アキュムレータ6を介して圧縮機1の
吸入側に戻る。このようにして、上記室内熱交換器5に
より室内を暖房すると共に、温水熱交換器11で加熱さ
れた温水は、循環ポンプ13により温水熱交換器11を
介して床暖房パネル12を循環することによって、床暖
房パネル12が暖められる。このとき、上記制御装置1
4は、温度センサ20により検出された戻り水温が目標
温度になるようにインバータ15の出力を制御する。す
なわち、上記目標温度よりも所定温度だけ高いサーモオ
フレベルと目標温度よりも所定温度だけ低いサーモオン
レベルを設定し、温度センサ20により検出された戻り
水温がサーモオンレベルよりも低いとき、圧縮機1を起
動して運転する一方、上記戻り水温がサーモオフレベル
よりも高いとき、圧縮機1を停止するのである。
【0012】そして、サーモオン時、上記制御装置14
は、図2(C)に示すように、サーモオンから所定時間t
の間、圧縮機1を最低周波数で運転するようにインバー
タ15の出力を制御する。そうすると、図2(D)に示す
ように、温度センサ20により検出された戻り水温は、
サーモオン後もしばらく下がって戻り水温と目標温度と
の温度差△Dが大きくなるが、時間の経過とともに徐々
に戻り水温が上昇し始める。このとき、サーモオンから
所定時間tの間は運転能力を上げないので、戻り水温が
緩やかに上昇するためにすぐにサーモオフしない。つま
り、戻り水温が緩やかに上昇するので、大きなオーバー
シュート(図2(B)のAに示す)にはならず、このヒート
ポンプ式温水床暖房装置におけるオーバーシュートは、
図2(D)のBに示すように小さくなり、サーモオフレベ
ルを越えないのである。そして、上記所定時間tが経過
した後は、制御装置14は、圧縮機1の運転周波数を所
定の制御方法(例えばPID制御)により制御する。な
お、上記所定時間tにおいて、圧縮機1を最低周波数で
なく所定の低周波数で運転してもよいし、所定の範囲内
の低周波数で運転してもよい。
【0013】このように、サーモオンから所定時間tの
間、圧縮機1を最低周波数で運転するようにインバータ
15の出力を制御装置14により制御することによっ
て、床暖房パネル12の温水の温度を安定させて、圧縮
機1の発停の回数を低減して効率を向上でき、省エネル
ギー効果の高いヒートポンプ式温水床暖房装置を実現す
ることができる。
【0014】上記実施の形態では、室内熱交換器5と温
水熱交換器11を備えて、室内暖房と床暖房とを行うヒ
ートポンプ式温水床暖房装置について説明したが、温水
熱交換器を備えて、床暖房のみを行うヒートポンプ式温
水床暖房装置にこの発明を適用してもよい。
【0015】また、上記実施の形態では、床暖房パネル
21の下流側に、床暖房パネル21から温水熱交換器1
1に戻る温水の温度を検出する温度センサ20を配置し
たが、床暖房パネルの上流側に温度センサを配置したヒ
ートポンプ式温水床暖房装置にこの発明を適用してもよ
い。
【0016】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明のヒートポンプ式温水床暖房装置は、圧縮機から吐出
された冷媒は温水熱交換器で水と熱交換して凝縮し、凝
縮された冷媒を膨張手段により膨張し、さらに膨張した
冷媒は蒸発器で蒸発して室外等の熱源から吸熱した後、
圧縮機に戻ると共に、温水熱交換器で加熱された温水を
循環ポンプにより温水熱交換器を介して床暖房パネルを
循環させて、床暖房パネルを暖め、上記床暖房パネルの
上流側または下流側に設けられた温度センサにより検出
された床暖房パネルに流れる温水の温度に基づいて、圧
縮機を起動して運転するとき、インバータ出力制御部
は、圧縮機を起動から所定時間の間、圧縮機を所定の低
周波数で運転するようにインバータの出力を制御するも
のである。
【0017】したがって、請求項1の発明のヒートポン
プ式温水床暖房装置によれば、上記圧縮機の起動後の所
定時間内は運転能力を上げないで最低にするので、温水
の温度が緩やかに上昇し、すぐにサーモオフするという
ことがないから、上記床暖房パネルを循環する温水の温
度を安定させて、圧縮機の発停の回数を低減でき、効率
を向上することができる。したがって、省エネルギー効
果の高いヒートポンプ式温水床暖房装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はこの発明の実施の一形態のヒートポン
プ式温水床暖房装置の概略構成図である。
【図2】 図2(A),(B)は従来のヒートポンプ式温水床
暖房装置の運転周波数および戻り水温の変化を示す図で
あり、図2(C),(D)はこの発明のヒートポンプ式温水床暖
房装置の運転周波数および戻り水温の変化を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…四路弁、3…室外熱交換器、4A,4
B…電動膨張弁、5…室内熱交換器、6…アキュムレー
タ、11…温水熱交換器、12…床暖房パネル、13…
循環ポンプ、14…制御装置、15…インバータ、16
…入力装置、20…温度センサ、21…室外ファン、2
2…室内ファン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3L073 AA07 AA12 CC03 DD08 DE05 DF07 3L092 AA02 AA14 DA06 EA15 EA18 FA05

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機(1),温水熱交換器(11),膨張手
    段(4B)および蒸発器(3)が環状に接続された冷媒回路
    と、 上記温水熱交換器(11)を介して循環ポンプ(13)によ
    り温水が循環する床暖房パネル(12)と、 上記床暖房パネル(12)と上記温水熱交換器(11)との
    間の上記床暖房パネル(12)の上流側または下流側に設
    けられ、上記床暖房パネル(12)に流れる温水の温度を
    検出する温度センサ(20)と、 上記圧縮機(1)のモータを駆動するインバータ(15)
    と、 上記温度センサ(20)により検出された温水の温度に基
    づいて、上記圧縮機(1)を起動して運転するとき、上記
    圧縮機(1)の起動から所定時間の間、上記圧縮機(1)を
    所定の低周波数で運転するように上記インバータ(15)
    の出力を制御するインバータ出力制御部(14)を備えた
    ことを特徴とするヒートポンプ式温水床暖房装置。
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