JP2009250577A - Heat pump type floor heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は，ヒートポンプサイクルに循環される冷媒との熱交換によって加熱された水や不凍液（ブライン）などの被加熱流体を床暖房装置（床暖房パネルなど）に循環させることにより床暖房を実現するヒートポンプ式床暖房機に関し，特に，ヒートポンプサイクルにおける除霜運転の実行タイミングの制御技術に関するものである。 The present invention realizes floor heating by circulating a heated fluid such as water or antifreeze (brine) heated by heat exchange with a refrigerant circulated in a heat pump cycle to a floor heating device (floor heating panel or the like). The present invention relates to a heat pump type floor heater, and in particular, to a technique for controlling the execution timing of a defrosting operation in a heat pump cycle.
従来から，圧縮機，水熱交換器，膨張機構，空気熱交換器が順に接続されたヒートポンプサイクルに冷媒を循環させることで，水熱交換器における冷媒との熱交換によって水を加熱し，その加熱後の温水を床暖房パネルに循環させることにより床暖房を実現するヒートポンプ式床暖房機が周知である。
ヒートポンプ式床暖房機では，例えば水熱交換器と床暖房パネルとの間を接続する床暖房回路に循環される温水の温度を検出し，その検出温度に応じて床暖房回路における温水の循環の有無を切り換えることにより，床暖房パネルに循環する温水の温度（以下「床暖房温度」という）が調整される。例えば，当該調整処理では，床暖房回路の温水に循環される温度が設定温度以上に達するとその温水の循環が中断され，所定時間経過後或いは温水が所定温度未満になったときに温水の循環が再開される。
一方，ヒートポンプサイクルでは，水熱交換器で水が加熱されるとき，空気熱交換器では冷媒と室外空気との熱交換によって冷媒が冷却される。このとき，冬期や寒冷地など，外気温が低い状況においては，空気熱交換器に着霜が生じることがある。空気熱交換器に着霜が生じると，該空気熱交換器における熱交換効率が悪くなる。そのため，従来から，空気熱交換器に着霜が生じた場合には，高温の冷媒を空気熱交換器に流入させて霜を除去する除霜運転が実行される（例えば，特許文献１，２参照）。
In a heat pump floor heater, for example, the temperature of hot water circulated in a floor heating circuit connecting between a water heat exchanger and a floor heating panel is detected, and the circulation of hot water in the floor heating circuit is detected according to the detected temperature. By switching between presence and absence, the temperature of hot water circulating in the floor heating panel (hereinafter referred to as “floor heating temperature”) is adjusted. For example, in the adjustment process, when the temperature circulated in the hot water of the floor heating circuit reaches a set temperature or higher, the circulation of the hot water is interrupted, and after a predetermined time has elapsed or when the hot water becomes less than the predetermined temperature, the hot water circulates. Is resumed.
On the other hand, in the heat pump cycle, when water is heated by the water heat exchanger, the refrigerant is cooled by heat exchange between the refrigerant and the outdoor air in the air heat exchanger. At this time, frost formation may occur in the air heat exchanger when the outside air temperature is low, such as in winter or in cold regions. When frost formation occurs in the air heat exchanger, the heat exchange efficiency in the air heat exchanger deteriorates. Therefore, conventionally, when frost is generated in the air heat exchanger, a defrosting operation is performed in which a high-temperature refrigerant is introduced into the air heat exchanger to remove the frost (for example,
ところで，ヒートポンプ式床暖房機において床暖房運転を長時間実行するためには，その床暖房運転の実行途中で除霜運転を実行する必要が生じる。このとき，除霜運転では，空気熱交換器に高温の冷媒を流入させる必要があるため，水熱交換器において水を加熱することができなくなる。そのため，ヒートポンプ式床暖房機では，ヒートポンプサイクルにおける除霜運転の実行タイミングを適切に制御しなければ，床暖房運転において所望の床暖房温度を得ることができない状況が生じる。
具体的に，床暖房回路に循環される温水の温度が低下し，その温水を加熱する必要が生じている状況で除霜運転が優先して実行されると，その後，除霜運転が終了するまでの間（１０分〜１５分程度），床暖房回路の温水が加熱されない状況が継続することになる。そのため，床暖房運転を実行しているにもかかわらず床暖房パネルにおいて十分な放熱量を維持することができず，ユーザの快適性を損なうという問題が生じる。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，床暖房実行中における除霜運転の実行タイミングを適切に制御することにより，該除霜運転の実行に起因する快適性の低下を改善することのできるヒートポンプ式床暖房機を提供することにある。
By the way, in order to execute the floor heating operation for a long time in the heat pump type floor heater, it is necessary to execute the defrosting operation during the floor heating operation. At this time, in the defrosting operation, since it is necessary to allow a high-temperature refrigerant to flow into the air heat exchanger, water cannot be heated in the water heat exchanger. Therefore, in the heat pump type floor heater, there is a situation where a desired floor heating temperature cannot be obtained in the floor heating operation unless the execution timing of the defrosting operation in the heat pump cycle is appropriately controlled.
Specifically, if the defrosting operation is preferentially executed in a situation where the temperature of the hot water circulated through the floor heating circuit is reduced and the hot water needs to be heated, the defrosting operation is then terminated. Until then (about 10 to 15 minutes), the situation where the hot water in the floor heating circuit is not heated continues. Therefore, although the floor heating operation is being performed, a sufficient amount of heat radiation cannot be maintained in the floor heating panel, resulting in a problem that the user's comfort is impaired.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is due to the execution of the defrosting operation by appropriately controlling the execution timing of the defrosting operation during the floor heating. It is an object of the present invention to provide a heat pump type floor heater that can improve a decrease in comfort.
上記目的を達成するために本発明は，冷媒を圧縮する圧縮機，冷媒及び被加熱流体の間で熱交換を行う流体熱交換器，冷媒を膨張させる膨張機構，冷媒及び空気の間で熱交換を行う空気熱交換器を有するヒートポンプサイクルと，前記流体熱交換器と一又は複数の床暖房装置との間に被加熱流体を循環させる一又は複数の床暖房回路と，前記ヒートポンプサイクルにおける冷媒の循環方向を切り換えることにより，前記流体熱交換器において被加熱流体を加熱する加熱運転及び前記空気熱交換器の霜を取り除く除霜運転のいずれかを実行させる運転制御手段と，前記床暖房回路における被加熱流体の循環量を切り換えることにより該床暖房回路に循環される温水の温度を調整する温水温度調整手段とを備えてなるヒートポンプ式床暖房機に適用されるものであって，前記運転制御手段が，予め設定された除霜運転の実行条件が充足された場合，その後，少なくとも一つの前記床暖房回路における被加熱流体の循環量に基づいて前記除霜運転を実行させることを特徴とするヒートポンプ式床暖房機として構成される。
本発明によれば，前記床暖房回路における温水の循環量に基づいて，前記除霜運転を実行するか否かを判断するため，前記除霜運転の実行条件が充足されても，例えば前記除霜運転の実行によって床暖房の快適性を阻害するような状況では前記除霜運転を実行しないように制御することができる。
より具体的には，前記温水温度調整手段が，前記床暖房回路における被加熱流体の循環の有無を切り換えるものであって，前記運転制御手段が，前記除霜運転の実行条件が充足された場合，その後，前記温水温度調整手段によって少なくとも一つの前記床暖房回路における被加熱流体の循環が停止されたことを条件に前記除霜運転を実行させてなることが考えられる。
これにより，前記温水温度調整手段によって前記床暖房回路における温水の循環が中断されるタイミングで前記除霜運転が実行されることになる。即ち，前記床暖房回路における温水の加熱の必要がない状況で前記除霜運転が実行される。従って，前記除霜運転の実行に起因する快適性の低下を防止することができ，長時間の快適な床暖房運転を実現することができる。
To achieve the above object, the present invention provides a compressor for compressing a refrigerant, a fluid heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and a fluid to be heated, an expansion mechanism for expanding the refrigerant, and exchanging heat between the refrigerant and air. A heat pump cycle having an air heat exchanger for performing heating, one or more floor heating circuits for circulating a fluid to be heated between the fluid heat exchanger and one or more floor heating devices, and a refrigerant in the heat pump cycle In the floor heating circuit, an operation control means for executing one of a heating operation for heating the fluid to be heated in the fluid heat exchanger and a defrosting operation for removing frost from the air heat exchanger by switching the circulation direction, Suitable for a heat pump floor heater comprising a hot water temperature adjusting means for adjusting the temperature of hot water circulated through the floor heating circuit by switching the circulation amount of the fluid to be heated. If the operation control means satisfies a predetermined defrosting execution condition, then the operation control means performs the removal based on the circulation amount of the heated fluid in at least one of the floor heating circuits. It is configured as a heat pump type floor heater characterized by executing a frost operation.
According to the present invention, in order to determine whether or not to execute the defrosting operation based on the circulation amount of hot water in the floor heating circuit, even if the execution condition of the defrosting operation is satisfied, for example, the removal It can be controlled not to execute the defrosting operation in a situation where the comfort of floor heating is hindered by the execution of the frost operation.
More specifically, when the hot water temperature adjusting means switches the presence or absence of circulation of the heated fluid in the floor heating circuit, and the operation control means satisfies the execution condition of the defrosting operation Then, it is conceivable that the defrosting operation is executed on the condition that the circulation of the heated fluid in the at least one floor heating circuit is stopped by the hot water temperature adjusting means.
As a result, the defrosting operation is executed at the timing when the hot water circulation in the floor heating circuit is interrupted by the hot water temperature adjusting means. That is, the defrosting operation is executed in a situation where there is no need to heat the hot water in the floor heating circuit. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in comfort due to the execution of the defrosting operation, and it is possible to realize a comfortable floor heating operation for a long time.
具体的に，前記温水温度調整手段は，前記床暖房回路上に接続された電磁弁に開閉を切り換える切換信号を出力することにより，前記床暖房回路における被加熱流体の循環の有無を切り換えるものであることが考えられる。この場合，前記運転制御手段は，前記温水温度調整手段から出力される前記切換信号に基づいて，前記床暖房回路における被加熱流体の循環の停止を判断することが可能である。
また，前記除霜運転の実行が終了する前に前記床暖房回路における温水の循環が開始されると，該温水の温度が低下するおそれがあるため，前記除霜運転の実行開始時に被加熱流体の循環が停止された前記床暖房回路における被加熱流体の循環は，少なくとも前記除霜運転の終了まで禁止することが望ましい。
Specifically, the hot water temperature adjusting means switches the presence or absence of circulation of the heated fluid in the floor heating circuit by outputting a switching signal for switching between opening and closing to an electromagnetic valve connected on the floor heating circuit. It is possible that there is. In this case, the operation control means can determine the stop of circulation of the heated fluid in the floor heating circuit based on the switching signal output from the hot water temperature adjusting means.
In addition, if the circulation of hot water in the floor heating circuit is started before the execution of the defrosting operation, the temperature of the hot water may be lowered. It is desirable that the circulation of the heated fluid in the floor heating circuit in which the circulation of the water is stopped is prohibited at least until the end of the defrosting operation.
本発明によれば，前記床暖房回路における温水の循環量に基づいて，前記除霜運転を実行するか否かを判断するため，前記除霜運転の実行条件が充足されても，例えば前記除霜運転の実行によって床暖房の快適性を阻害するような状況では前記除霜運転を実行しないように制御することができる。
より具体的には，前記温水温度調整手段が，前記床暖房回路における被加熱流体の循環の有無を切り換えるものであって，前記運転制御手段が，前記除霜運転の実行条件が充足された場合，その後，前記温水温度調整手段によって少なくとも一つの前記床暖房回路における被加熱流体の循環が停止されたことを条件に前記除霜運転を実行させてなることが望ましい。
これにより，前記温水温度調整手段によって前記床暖房回路における温水の循環が中断されるタイミングで前記除霜運転が実行されることになる。即ち，前記床暖房回路における温水の加熱の必要がない状況で前記除霜運転が実行される。従って，前記除霜運転の実行に起因する快適性の低下を防止することができ，長時間の快適な床暖房運転を実現することができる。
According to the present invention, in order to determine whether or not to execute the defrosting operation based on the circulation amount of hot water in the floor heating circuit, even if the execution condition of the defrosting operation is satisfied, for example, the removal It can be controlled not to execute the defrosting operation in a situation where the comfort of floor heating is hindered by the execution of the frost operation.
More specifically, when the hot water temperature adjusting means switches the presence or absence of circulation of the heated fluid in the floor heating circuit, and the operation control means satisfies the execution condition of the defrosting operation Then, it is preferable that the defrosting operation is performed on the condition that the circulation of the heated fluid in the at least one floor heating circuit is stopped by the hot water temperature adjusting means.
As a result, the defrosting operation is executed at the timing when the hot water circulation in the floor heating circuit is interrupted by the hot water temperature adjusting means. That is, the defrosting operation is executed in a situation where there is no need to heat the hot water in the floor heating circuit. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in comfort due to the execution of the defrosting operation, and it is possible to realize a comfortable floor heating operation for a long time.
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式床暖房機Ｘの概略構成図，図２はヒートポンプ式床暖房機Ｘで実行される床暖房制御処理の手順の一例を説明するためのフローチャート，図３はヒートポンプ式床暖房機Ｘで実行される除霜制御処理の手順の一例を説明するためのフローチャート，図４はヒートポンプ式床暖房機Ｘの動作例を説明するためのタイミングチャートである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the heat pump floor heater X according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the procedure of the floor heating control process executed by the heat pump floor heater X. FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the procedure of the defrosting control process executed by the heat pump floor heater X, and FIG. 4 is a timing chart for explaining an operation example of the heat pump floor heater X. It is.
図１に示すように，ヒートポンプ式床暖房機Ｘは，冷媒が循環されるヒートポンプユニット１０と，水（被加熱流体の一例）が循環される床暖房ユニット２０とを備えて概略構成されており，該床暖房ユニット２０に循環される水をヒートポンプユニット１０に循環される冷媒との熱交換によって加熱することにより床暖房を実現するものである。
ここに，ヒートポンプユニット１０に循環される冷媒には，例えばＣＯ2冷媒などの炭酸ガス冷媒（自然冷媒の一種）や，Ｒ４１０ＡなどのＨＦＣ冷媒が用いられる。また，床暖房ユニット２０に循環される流体は，水に限られずブライン（不凍液）などであってよい。
また，ヒートポンプユニット１０及び床暖房ユニット２０は，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどを有するヒートポンプ制御部１及び床暖房制御部２を備えている。なお，ヒートポンプ制御部１及び床暖房制御部２各々は，各種の集積回路や電子部品が搭載された電子回路によって構成されたものであってもよい。さらに，ヒートポンプ制御部１及び床暖房制御部２は，ヒートポンプ式床暖房機Ｘを統括的に制御する一つの制御部に搭載された処理機能の一部として捉えてもよい。
As shown in FIG. 1, the heat pump floor heater X is schematically configured to include a
Here, as the refrigerant circulated through the
The
まず，ヒートポンプユニット１０について説明する。
ヒートポンプユニット１０は，冷媒を圧縮する圧縮機１１，冷媒の循環方向を切り換える四方弁１２，冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器１３（流体熱交換器の一例），冷媒を状態変化させる膨張弁１４，冷媒と室外空気との間で熱交換を行う空気熱交換器１５などを有している。ヒートポンプユニット１０では，圧縮機１１，四方弁１２，水熱交換器１３，膨張弁１４，空気熱交換器１５，四方弁１２，圧縮機１１がこの順に接続されることによりヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）が形成されている。なお，膨張弁１４は，冷媒を状態変化させる膨張機構の一例に過ぎず，キャピラリーチューブなどの他の膨張機構を採用してもよい。
水熱交換器１３は，ヒートポンプユニット１０に循環される冷媒と床暖房ユニット２０に循環される水との間で熱交換を行うものである。例えば，水熱交換器１３は，ヒートポンプユニット１０に循環される冷媒が流通する冷媒配管と，床暖房ユニット２０に循環される水が流通する水配管とを熱的に結合させておくことにより，冷媒から水への熱伝達によって水を加熱する。
空気熱交換器１５は，例えばヒートポンプユニット１０に循環される冷媒が流通する冷媒配管が複数の伝熱フィンに貫挿されたものであって，該冷媒配管に流れる冷媒と室外空気との間で熱交換を行う。
四方弁１２は，ヒートポンプ制御部１によって制御されることによって内部の流通経路を切り換え，ヒートポンプユニット１０における冷媒の循環方向を，図示する実線矢印方向又は破線矢印方向に切り換えるものである。
First, the
The
The
The
The four-
具体的に，ヒートポンプユニット１０では，ヒートポンプ制御部１によって四方弁１２が制御され，図示する実線矢印方向に冷媒が循環されることにより加熱運転が実行され，図示する破線矢印方向に冷媒が循環されることにより除霜運転が実行される。ここに，係る処理を実行させるときのヒートポンプ制御部１が運転制御手段に相当する。
ここで，前記加熱運転及び前記除霜運転について説明する。
まず，加熱運転では，圧縮機１１で圧縮された高温高圧の冷媒が四方弁１２を経て水熱交換器１３に流入する。そして，水熱交換器１３において水との熱交換によって冷却された冷媒は膨張弁１４で液化する。その後，膨張弁１４で液化した低温低圧の冷媒は，空気熱交換器１５において室外空気と熱交換されて吸熱し気化した後，再度圧縮機１１に流入する。この加熱運転では，水熱交換器１３に高温の冷媒が流入することになるため，該水熱交換器１３において，床暖房ユニット２０に循環される水がその高温の冷媒との熱交換によって加熱される。具体的に，ヒートポンプ制御部１は，床暖房制御部２からの稼働要求によって当該加熱運転を実行する。
一方，除霜運転では，圧縮機１１で圧縮された高温高圧の冷媒が四方弁１２を経て空気熱交換器１５に流入する。そして，空気熱交換器１５において室外空気や該空気熱交換器１５に付着した霜との熱交換によって冷却された冷媒は膨張弁１４で液化する。その後，膨張弁１４において液化した低温低圧の冷媒は，水熱交換器１３を通過して再度圧縮機１１に流入する。この除霜運転では，空気熱交換器１５に高温の冷媒が流入することになるため，該空気熱交換器１５に付着した霜が取り除かれる。
本実施の形態に係るヒートポンプ式床暖房機Ｘは，ヒートポンプ制御部１によって後述の除霜タイミング制御処理（図３のフローチャート参照）が実行されることにより，除霜運転の実行タイミングを適切に制御する点に特徴を有しており，その詳細については後段で説明する。
Specifically, in the
Here, the heating operation and the defrosting operation will be described.
First, in the heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
On the other hand, in the defrosting operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
The heat pump floor heater X according to the present embodiment appropriately controls the execution timing of the defrosting operation by executing the defrosting timing control process (see the flowchart of FIG. 3) described later by the heat
次に，床暖房ユニット２０について説明する。
床暖房ユニット２０は，床暖房パネル２１ａ，２１ｂ（床暖房装置の一例），循環ポンプ２２，熱動弁２３ａ，２３ｂを備えて概略構成されている。そして，床暖房ユニット２０には，床暖房パネル２１ａ，熱動弁２３ａ，水熱交換器１３，循環ポンプ２２，床暖房パネル２１ａが順に接続された床暖房回路２０ａと，床暖房パネル２１ｂ，熱動弁２３ｂ，水熱交換器１３，循環ポンプ２２，床暖房パネル２１ｂが順に接続された床暖房回路２０ｂとが設けられている。床暖房ユニット２０では，床暖房制御部２によって循環ポンプ２２が駆動されることにより，床暖房回路２０ａ，２０ｂ上に水が循環される。
床暖房パネル２１ａ，２１ｂ各々は，床下に配置された輻射パネル（パネルヒータ）などであって，床暖房回路２０ａ，２０ｂに循環する温水を内部に流通させて放熱させることにより，該床暖房パネル２１ａ，２１ｂが配置された部屋各々で床暖房を実現する。
Next, the
The
Each of the
一方，熱動弁２３ａ，２３ｂ各々は，床暖房制御部２から入力される切換信号（“１”：開，“０”：閉）によって開閉され，床暖房回路２０ａ，２０ｂ各々における水の循環の有無を切り換える電磁弁である。例えば，床暖房パネル２１ａが設置された部屋の床暖房を行う場合，床暖房制御部２は，床暖房パネル２１ａが接続された床暖房回路２０ａに温水を循環させるため，該床暖房回路２０ａ上に配置された熱動弁２３ａに切換信号“１”を入力する。
また，熱動弁２３ａ，２３ｂの内部には，該床暖房回路２０ａ，２０ｂに循環する水の温度を検出する温度センサ２４ａ，２４ｂが設けられており，該温度センサ２４ａ，２４ｂ各々による検出温度は床暖房制御部２に入力される。なお，本実施の形態では，温度センサ２４ａ，２４ｂが熱動弁２３ａ，２３ｂ内に配置され，該熱動弁２３ａ，２３ｂに流通する水の温度を検出するものである場合を例に挙げて説明するが，これに限られず，温度センサ２４ａ，２４ｂは，例えば床暖房パネル２１ａ，２１ｂの近傍などに設置されていてもよい。
On the other hand, each of the
Further,
このように構成されたヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，床暖房制御部２に接続された不図示のリモコンなどに対するユーザ操作によって床暖房運転の実行が要求されることにより床暖房運転が開始される。
具体的に，床暖房制御部２は，ヒートポンプ制御部１に対して稼働要求を送信すると共に，循環ポンプ２２を駆動させることにより，ヒートポンプユニット１０に加熱運転を実行させ，床暖房ユニット２０における水の循環を開始させる。これにより，床暖房ユニット２０で循環される水が，水熱交換器１３における冷媒との熱交換によって加熱された後，床暖房パネル２１ａ，２１ｂに流入され，該床暖房パネル２１ａ，２１ｂが配置された部屋の床暖房が実現される。なお，当該床暖房運転は，前記リモコンに対するユーザ操作により床暖房運転の停止要求がなされた場合に終了する。
ところで，床暖房運転では，床暖房制御部２によって，後述の床暖房制御処理（図２のフローチャート参照）が実行されることにより，床暖房回路２０ａ，２０ｂに循環する温水の温度が調整される。具体的に，床暖房制御部２は，温度センサ２４ａ，２４ｂ各々による検出温度に応じて熱動弁２３ａ，２３ｂの開閉を切り換えることで，予め設定された床暖房の設定温度を実現するように温水の温度を調整する。なお，前記設定温度は，ユーザによるリモコン操作などによって変更される。また，本実施の形態では，床暖房回路２０ａ，２０ｂで共通の循環ポンプ２２を用いているが，該床暖房回路２０ａ，２０ｂ各々に循環ポンプ２２を設けておき，該循環ポンプ２２各々の駆動の有無を切り換えることにより該床暖房回路２０ａ，２０ｂにおける温水の循環の有無を切り換える構成であってもよい。
In the heat pump floor heater X configured as described above, the floor heating operation is started when the floor heating operation is requested by a user operation on a remote controller (not shown) connected to the floor
Specifically, the floor
By the way, in the floor heating operation, the floor
ここで，図２に従って，当該ヒートポンプ式床暖房機Ｘにおいて，床暖房制御部２によって実行される床暖房制御処理の手順の一例について説明する。なお，図２に示すＳ１１，Ｓ１２，…は処理手順（ステップ）番号を表す。
ここに，当該床暖房制御処理は，床暖房回路２０ａ，２０ｂ上に設けられた熱動弁２３ａ，２３ｂ各々の開閉を個別に制御するべく，該熱動弁２３ａ，２３ｂ各々について個別に実行される処理である。例えば，床暖房パネル２１ａ，２１ｂの両方を用いて床暖房を行う場合には，熱動弁２３ａ，２３ｂについての床暖房制御処理が並列処理され，いずれか一方で床暖房を行う場合にはその一方に対応する熱動弁２３ａ又は２３ｂについてのみ床暖房制御処理が実行される。即ち，ヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，床暖房パネル２１ａ，２１ｂに循環される温水の温度が個別に調整される。
以下，床暖房パネル２１ａを用いて床暖房を行う場合，即ち熱動弁２３ａの開閉を制御する場合を例に挙げて説明するが，床暖房パネル２１ｂを用いて床暖房を行う場合についても同様の床暖房制御処理が実行される。
Here, according to FIG. 2, an example of the procedure of the floor heating control process executed by the floor
Here, the floor heating control process is individually executed for each of the
Hereinafter, a case where floor heating is performed using the
まず，ステップＳ１１では，床暖房制御部２によって，温度センサ２４ａによる検出温度が，予め設定された設定温度以上であるか否かが判断される。ここに，前記設定温度は，予め設定された床暖房の設定温度を実現するために必要な温水の温度であって，その床暖房の設定温度や室内温度，室外温度などに応じて設定されるものである。
ここで，検出温度が設定温度未満であると判断されている間は（Ｓ１１のＮｏ側），処理はステップＳ１における判断処理を繰り返し実行する。一方，検出温度が設定温度以上であると判断されると（Ｓ１１のＹｅｓ側），処理はステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では，床暖房制御部２は，熱動弁２３ａに対して切換信号“０”を出力することにより，該熱動弁２３ａに対して閉指令を入力する。これにより，熱動弁２３ａは閉じられ，床暖房回路２０ａにおける温水の循環が停止される。
First, in step S11, the floor
Here, while it is determined that the detected temperature is lower than the set temperature (No side of S11), the process repeatedly executes the determination process in step S1. On the other hand, if it is determined that the detected temperature is equal to or higher than the set temperature (Yes side of S11), the process proceeds to step S12.
In step S12, the floor
その後，ステップＳ１３では，熱動弁２３ａの閉時間として予め設定された所定時間が経過したか否かが床暖房制御部２によって判断される。ここで，所定時間が経過するまでの間は（Ｓ１３のＮｏ側），処理はステップＳ１３で待機され，熱動弁２３ａは閉じた状態で維持される。
そして，所定時間が経過したと判断されると（Ｓ１３のＹｅｓ側），処理はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では，床暖房制御部２は，熱動弁２３ａに対して切換信号“１”を出力することにより，該熱動弁２３ａに開指令を入力する。これにより，熱動弁２３ａは開かれ，床暖房回路２０ａにおける温水の循環が開始される。その後，処理はステップＳ１に戻される。
このように，床暖房ユニット２０では，床暖房制御部２によって上述の床暖房制御処理が実行されることにより熱動弁２３ａの開閉が制御され，床暖房回路２０ａに循環される温水の加熱の有無が切り換えられ，床暖房運転で実現される床暖房の温度が一定に調整される。ここに，係る処理を実行するときの床暖房制御部２が温水温度調整手段に相当する。
なお，当該床暖房制御処理では，温度センサ２４ａによる検出温度が設定温度以上に達したときに熱動弁２３ａを所定時間閉じる場合を例に挙げたが，これに限られず，例えば温度センサ２４ａによる検出温度や室内温度などに応じて熱動弁２３ａを開くタイミングを制御してもよい。
Thereafter, in step S13, the floor
If it is determined that the predetermined time has elapsed (Yes in S13), the process proceeds to step S14. In step S14, the floor
As described above, in the
In the floor heating control process, the case where the
一方，上述の床暖房運転が実行されているとき，ヒートポンプユニット１０では加熱運転が実行されることになるが，該加熱運転の実行中に空気熱交換器１５に霜が付着し，該空気熱交換器１５における熱交換効率が低下することがある。
そのため，ヒートポンプユニット１０では，ヒートポンプ制御部１によって，空気熱交換器１５の着霜の発生の有無が監視されており，該空気熱交換器１５に着霜が発生した場合，その霜を取り除く除霜運転が実行される。但し，除霜運転が実行されると，水熱交換器１３において温水を加熱することができなくなり，床暖房ユニット２０に循環される温水の温度が低下することになる。従って，例えば上述の床暖房制御処理において床暖房制御部２から熱動弁２３ａに開指令が入力されている場合，即ち温水の加熱が必要な状況において除霜運転が実行されると，床暖房回路２０ａに流れる温水が低い状況が継続し，ユーザの快適性を損なうことになる。
On the other hand, when the above-described floor heating operation is performed, the
Therefore, in the
そこで，本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，ヒートポンプ制御部１によって後述の除霜タイミング制御処理（図３のフローチャート参照）を実行することにより，床暖房運転中における除霜運転の開始タイミングを床暖房ユニット２０における温水の循環量に基づいて制御することで，除霜運転の実行によるユーザの快適性の阻害を防止している。
具体的に，ヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，床暖房ユニット２０における熱動弁２３ａ，２３ｂの開閉状態に基づいて，除霜運転の開始タイミングを制御する。
そのため，ヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，床暖房制御部２から熱動弁２３ａ，２３ｂに出力される切換信号が，ヒートポンプ制御部１にも入力されるように構成されている。例えば，床暖房制御部２から熱動弁２３ａ，２３ｂに至る切換信号の伝送経路上で該切換信号を分岐してヒートポンプ制御部１に入力させる構成が考えられる。また，もちろん床暖房制御部２が，熱動弁２３ａ，２３ｂに対して出力する切換信号をヒートポンプ制御部１にも入力するように構成されていてもよい。これにより，ヒートポンプ制御部１では，熱動弁２３ａ，２３ｂの開閉のタイミング，即ち床暖房ユニット２０における温水の加熱の有無のタイミングを判断することが可能となる。
Therefore, in the heat pump floor heater X according to the embodiment of the present invention, the defrost timing control process (see the flowchart of FIG. 3) described later is executed by the heat
Specifically, in the heat pump floor heater X, the start timing of the defrosting operation is controlled based on the open / closed states of the
Therefore, the heat pump floor heater X is configured such that the switching signal output from the floor
以下，図３及び図４を用いて，ヒートポンプ式床暖房機Ｘにおいてヒートポンプ制御部１によって実行される除霜タイミング制御処理の手順の一例について説明する。ここに，図４は，当該除霜タイミング制御処理が実行された場合のヒートポンプ式床暖房機Ｘの動作の具体例を示すものである。
当該除霜タイミング制御処理は，ヒートポンプ式床暖房機Ｘにおいて床暖房運転が実行され，上述の床暖房制御処理（図２のフローチャート参照）が実行されている場合に実行される。ここでは，床暖房パネル２１ａ，２１ｂの両方を用いて床暖房運転を実行する場合を例に挙げて説明する。従って，ヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，床暖房制御部２によって熱動弁２３ａ，２３ｂに入力される切換信号が“１”又は“０”に切り換えられることにより，該熱動弁２３ａ，２３ｂの開閉が制御されている（図４（ａ），（ｂ）のｔ１〜ｔ７）。
Hereinafter, an example of the procedure of the defrosting timing control process performed by the heat
The defrosting timing control process is executed when the floor heating operation is executed in the heat pump floor heater X and the above-described floor heating control process (see the flowchart of FIG. 2) is executed. Here, a case where floor heating operation is executed using both
図３に示すように，まずステップＳ１では，ヒートポンプ制御部１は，ヒートポンプユニット１０において，予め設定された除霜運転の実行条件が充足されたか否かによって除霜運転実行の必要性を判断する。
ここで，除霜運転の実行条件は，空気熱交換器１５に着霜が生じる可能性が高いことを検出するための条件であって，例えば空気熱交換器１５に設けられた不図示の温度センサによる検出温度や外気温度，これらの温度差などが予め設定された条件を充足するか否かによって判断される。また，除霜運転の実行条件としては，その他，圧縮機１１が所定時間以上継続して稼働されていることや，空気熱交換器１５に着霜が生じる可能性の高い状況が所定時間以上継続していることなどを追加することも考えられる。なお，係る除霜運転実行の必要性の判断手法については，従来周知の他の手法を用いても良い。
そして，予め設定された除霜運転の実行条件が充足されたと判断されると（Ｓ１のＹｅｓ側），処理はステップＳ２に移行する。なお，除霜運転の実行条件が充足されるまでの間は（Ｓ１のＮｏ側），ヒートポンプユニット１０において加熱運転が継続して実行され，ステップＳ１の判断処理が繰り返し実行される。
As shown in FIG. 3, first, in step S <b> 1, the heat
Here, the execution condition of the defrosting operation is a condition for detecting that the possibility of frost formation in the
And if it is judged that the execution conditions of the preset defrost operation were satisfied (Yes side of S1), a process will transfer to step S2. In addition, until the execution conditions of the defrosting operation are satisfied (No side of S1), the heating operation is continuously performed in the
ステップＳ２では，ヒートポンプ制御部１は，除霜準備フラグを立てる（除霜準備フラグ＝“１”，図４（ｃ）のｔ８）。ここに，除霜準備フラグは，ヒートポンプ制御部１の内部メモリなどに記憶された情報であって，該ヒートポンプ制御部１により，除霜運転の必要性に応じて“１”（除霜運転の必要有り）又は“０”（除霜運転の必要なし）に変更される。この除霜準備フラグが立てられた状態を，以下，除霜準備モードと称する。
次に，ヒートポンプ制御部１は，床暖房制御部２から熱動弁２３ａ，２３ｂ各々に出力される切換信号に基づいて床暖房回路２０ａ，２０ｂにおける温水の循環の有無を判断する（Ｓ３）。具体的には，床暖房制御部２から熱動弁２３ａ，２３ｂ各々に出力される切換信号の“１”から“０”への立ち下がりを検知することにより，温水の循環の停止を判断する。
ここでは，切換信号の“１”から“０”への立ち下がりが検知されるまで処理が待機される（Ｓ３のＮｏ側）。即ち，ヒートポンプ制御部１は，除霜準備モードに移行した後，次に熱動弁２３ａ，２３ｂの一方又は両方に閉指令が出されるまでの間は，除霜運転を実行させずに処理を待機させる（図４（ｃ）のｔ８〜ｔ５）。
In step S2, the heat
Next, the heat
Here, the process waits until the falling edge of the switching signal from “1” to “0” is detected (No in S3). That is, the heat
そして，ヒートポンプ制御部１は，床暖房制御部２から熱動弁２３ａに出力される切換信号が“１”から“０”に切り換えられると（Ｓ３のＹｅｓ側，図４（ａ）のｔ５），処理をステップＳ４に移行させて加熱運転を中断させ，除霜運転を実行させる（Ｓ５，図４（ｄ）のｔ５）。具体的に，ヒートポンプ制御部１は，四方弁１２を制御してヒートポンプユニット１０における冷媒の循環方向を切り換えることにより，加熱運転から除霜運転に切り換える。
なお，図４に示した具体例では，除霜準備モードに移行した後，熱動弁２３ａが先に閉じられているため，該熱動弁２３ａの閉鎖と共に除霜運転が実行されているが，先に熱動弁２３ｂが閉じられる場合には，該熱動弁２３ｂの閉鎖と共に除霜運転が開始される。即ち，除霜準備モードに移行した後，少なくとも熱動弁２３ａ，２３ｂのいずれかが閉鎖された場合に，除霜運転が実行される。
When the switching signal output from the floor
In the specific example shown in FIG. 4, after the transition to the defrost preparation mode, the
ここで，除霜運転の実行時間は，熱動弁２３ａ，２３ｂが閉じられる所定時間（図２のステップＳ１３参照）と同じ時間に設定しておくことや，閉時間より短く設定しておくことが望ましい。これにより，除霜運転が開始されるときに閉じられた熱動弁２３ａ，２３ｂは，少なくとも除霜運転が終了するまで開かれることなく，除霜運転実行中に開かれて温水の温度を不要に低下させることを防止することができる。
また，ヒートポンプ制御部１が除霜運転の終了を床暖房制御部２に通知するように構成しておき，該床暖房制御部２が，少なくとも除霜運転が終了するまでの間，熱動弁２３ａ，２３ｂを開放させず，床暖房回路２０ａ，２０ｂにおける温水の循環を禁止することも考えられる。なお，係る処理を実行するときの床暖房制御部２が循環禁止手段に相当する。
Here, the execution time of the defrosting operation is set to the same time as the predetermined time (see step S13 in FIG. 2) when the
In addition, the heat
その後，除霜運転が終了すると，ヒートポンプ制御部１は，除霜準備フラグを立ち下げ（ステップＳ６，除霜準備フラグ＝“０”，図４（ｃ）のｔ６），加熱運転を再開させる（Ｓ７）。具体的に，ヒートポンプ制御部１は，四方弁１２を制御することにより，ヒートポンプユニット１０における冷媒の循環方向を反転させる。
このとき，前述したように，除霜運転の実行時間と，熱動弁２３ａ，２３ｂの閉時間とを同じに設定しておけば，除霜運転が終了するタイミングで，該除霜運転の開始時に閉じられた熱動弁２３ａ，２３ｂが開かれることになる。
Thereafter, when the defrosting operation is completed, the heat
At this time, if the execution time of the defrosting operation and the closing time of the
また，除霜準備モードに移行する実行条件とは別に強制的に除霜運転を実行させるための強制実行条件を設定しておき，該強制実行条件が充足された場合に，強制的に除霜運転を実行するように処理することも他の実施例として考えられる。例えば，除霜準備モードに移行した後，予め設定された上限時間が経過することを前記強制実行条件とすることが考えられる。また，空気熱交換器１５の温度が２℃以下であることを除霜準備モードへの移行条件とし，さらに０℃以下であることを前記強制実行条件として設定することも考えられる。
このように２段階で除霜運転の必要性を判断することにより，できるだけ床暖房運転への影響の防止を図りつつ，空気熱交換器１５による熱交換効率が著しく低下した状況における床暖房運転の長時間の実行を防止することができる。
In addition, a forced execution condition for forcibly performing the defrosting operation is set separately from the execution condition for shifting to the defrost preparation mode, and when the forced execution condition is satisfied, the defrosting is forcibly performed. It is also conceivable as another embodiment that processing is performed so as to execute the operation. For example, it may be considered that the forced execution condition is that a preset upper limit time elapses after the transition to the defrost preparation mode. It is also conceivable that the temperature of the
By determining the necessity of the defrosting operation in two stages as described above, the floor heating operation in a situation where the heat exchange efficiency by the
以上，説明したように，ヒートポンプ式床暖房機Ｘでは，ヒートポンプ制御部１によって前記除霜タイミング制御処理が実行されることにより，床暖房運転の実行中に除霜運転を実行する必要が生じた場合，その時点では除霜運転が実行されず，床暖房制御部２から熱動弁２３ａ，２３ｂに入力される切換信号が“０”（閉指令）に切り換えられるまでの間，除霜運転の実行は待機される。そして，その後，熱動弁２３ａ，２３ｂのいずれかの切換信号が“０”に切り換えられ，床暖房回路２０ａ，２０ｂのいずれかにおける温水の循環が停止されることを条件に，そのタイミングで除霜運転の実行が開始される。従って，少なくとも床暖房回路２０ａ，２０ｂのいずれか一方で温水を加熱する必要のない状況で除霜運転が実行されるため，該除霜運転の実行に起因する快適性の低下をできるだけ防止することができる。
なお，本実施の形態では，床暖房制御部２によって熱動弁２３ａ，２３ｂによって床暖房回路２０ａ，２０ｂにおける温水の循環の有無が切り換えられることにより温水の温度が調整される場合を例に挙げて説明したが，これに限られない。例えば，床暖房制御部２が，熱動弁２３ａ，２３ｂの開閉量を制御して温水の循環量を切り換えることにより温水の温度を調整する構成も考えられる。この場合には，前記除霜開始タイミング制御処理におけるステップＳ３では，床暖房回路２０ａ，２０ｂにおける温水の循環量が予め設定された下限量以下になるか否かを，床暖房制御部２によって制御される熱動弁２３ａ，２３ｂの開閉量（開閉信号）に基づいて判断すればよい。これにより，床暖房で要求される温水の熱量がある程度小さくなったことを条件に除霜運転を実行することができる。
As described above, in the heat pump type floor heater X, the defrost timing control process is executed by the heat
In the present embodiment, the case where the temperature of the hot water is adjusted by switching the presence / absence of circulation of the hot water in the
また，本実施の形態では，ヒートポンプ式床暖房機Ｘが２つの床暖房回路を有する場合について説明したが，床暖房回路を一つだけ又は三つ以上有する構成にも同様に適用することが可能である。例えば，床暖房回路が一つである場合には，該床暖房回路において温水の加熱が必要のない状況でのみ除霜運転が実行されることになるため，ユーザの快適性が損なわれることはない。
さらに，複数の床暖房回路を有する構成では，いずれかの床暖房回路において熱動弁を閉じるタイミングで除霜運転を実行する際，その他の床暖房回路の熱動弁も閉じるように制御することが考えられる。例えば，熱動弁２３ａが閉じて除霜運転が実行される際に，熱動弁２３ｂも閉じるようにするのである。あるいは，除霜運転時に循環ポンプ２２を停止させてもよい。このような構成によれば，除霜運転実行時に水熱交換器１３で温度が下げられた温水が床暖房回路２０ｂに流れ込むことを防止できる。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the heat pump type floor heater X had two floor heating circuits, it is applicable similarly to the structure which has only one or three or more floor heating circuits. It is. For example, when there is only one floor heating circuit, the defrosting operation is executed only in a situation where heating of hot water is not necessary in the floor heating circuit. Absent.
Further, in a configuration having a plurality of floor heating circuits, when performing the defrosting operation at the timing when the thermal valve is closed in any of the floor heating circuits, control is performed so that the thermal valves of the other floor heating circuits are also closed. Can be considered. For example, when the defrosting operation is executed with the
１０：ヒートポンプユニット
１１：圧縮機
１２：四方弁
１３：水熱交換器（流体熱交換器）
１４：膨張弁（膨張機構）
１５：空気熱交換器
２０：床暖房ユニット
２０ａ，２０ｂ：床暖房回路
２１ａ，２１ｂ：床暖房パネル（床暖房装置）
２２：循環ポンプ
２３ａ，２３ｂ：熱動弁（電磁弁）
２４ａ，２４ｂ：温度センサ
Ｓ１，Ｓ２，…：処理手順（ステップ）番号
Ｓ１１，Ｓ１２，…：処理手順（ステップ）番号
Ｘ：ヒートポンプ式床暖房機
10: heat pump unit 11: compressor 12: four-way valve 13: water heat exchanger (fluid heat exchanger)
14: Expansion valve (expansion mechanism)
15: Air heat exchanger 20:
22:
24a, 24b: Temperature sensors S1, S2,...: Processing procedure (step) numbers S11, S12,...: Processing procedure (step) numbers X: Heat pump floor heater
Claims (4)
前記流体熱交換器と一又は複数の床暖房装置との間に被加熱流体を循環させる一又は複数の床暖房回路と，
前記ヒートポンプサイクルにおける冷媒の循環方向を切り換えることにより，前記流体熱交換器において被加熱流体を加熱する加熱運転及び前記空気熱交換器の霜を取り除く除霜運転のいずれかを実行させる運転制御手段と，
前記床暖房回路における被加熱流体の循環量を切り換えることにより該床暖房回路に循環される温水の温度を調整する温水温度調整手段と，
を備えてなるヒートポンプ式床暖房機であって，
前記運転制御手段が，予め設定された除霜運転の実行条件が充足された場合，その後，少なくとも一つの前記床暖房回路における被加熱流体の循環量に基づいて前記除霜運転を実行させることを特徴とするヒートポンプ式床暖房機。 A heat pump cycle having a compressor for compressing refrigerant, a fluid heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the fluid to be heated, an expansion mechanism for expanding the refrigerant, and an air heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and air; ,
One or more floor heating circuits for circulating a fluid to be heated between the fluid heat exchanger and one or more floor heating devices;
An operation control means for performing one of a heating operation for heating the fluid to be heated in the fluid heat exchanger and a defrosting operation for removing frost in the air heat exchanger by switching a circulation direction of the refrigerant in the heat pump cycle; ,
Hot water temperature adjusting means for adjusting the temperature of hot water circulated through the floor heating circuit by switching the circulation amount of the fluid to be heated in the floor heating circuit;
A heat pump type floor heater comprising:
When the operation control means satisfies a predetermined defrosting execution condition, the operation control means then causes the defrosting operation to be executed based on the circulation amount of the heated fluid in the at least one floor heating circuit. A heat pump floor heater.
前記運転制御手段が，前記除霜運転の実行条件が充足された場合，その後，前記温水温度調整手段によって少なくとも一つの前記床暖房回路における被加熱流体の循環が停止されたことを条件に前記除霜運転を実行させてなる請求項１に記載のヒートポンプ式床暖房機。 The hot water temperature adjusting means switches between the presence and absence of circulation of the heated fluid in the floor heating circuit,
When the operation condition of the defrosting operation is satisfied, the operation control unit then removes the heat on the condition that circulation of the heated fluid in the at least one floor heating circuit is stopped by the hot water temperature adjusting unit. The heat pump floor heater according to claim 1, wherein the frost operation is performed.
前記運転制御手段が，前記温水温度調整手段から出力される前記切換信号に基づいて，前記床暖房回路における被加熱流体の循環の停止を判断するものである請求項２に記載のヒートポンプ式床暖房機。 The hot water temperature adjusting means switches the presence or absence of circulation of the fluid to be heated in the floor heating circuit by outputting a switching signal for switching opening and closing to an electromagnetic valve connected on the floor heating circuit;
The heat pump type floor heating according to claim 2, wherein the operation control means determines stop of circulation of the heated fluid in the floor heating circuit based on the switching signal output from the hot water temperature adjusting means. Machine.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2016200302A (en) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 株式会社コロナ | Hot water heating system |
| JPWO2018189824A1 (en) * | 2017-04-12 | 2020-02-27 | 東芝キヤリア株式会社 | Hot water heating apparatus and hot water heating method |
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2008
- 2008-04-10 JP JP2008102161A patent/JP2009250577A/en active Pending
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