(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎断熱住宅に適用される床下暖房システムであって、
床下空間を、居室の床下の空間である居室床下空間と、非居室の床下の空間である非居室床下空間とに区画するための断熱手段と、
前記居室床下空間内に配置される第１蓄熱体と、
前記非居室床下空間内に配置される第２蓄熱体と、
前記第１蓄熱体に温風を吹き付けて蓄熱させる第１温風送風機と、
前記第２蓄熱体に温風を吹き付けて蓄熱させる第２温風送風機と、
前記第１温風送風機および前記第２温風送風機の動作を、時間帯ごとに個別に制御する制御部と、
蓄熱状態にある前記第１蓄熱体に送風することで、前記第１蓄熱体に蓄熱された熱の放熱を促進させる第１送風機と、を備え、
前記制御部は、
前記第１温風送風機および前記第１送風機に対しては、
前記第１温風送風機を動作させるとともに、前記第１送風機を動作させずに、前記第１蓄熱体に蓄熱させる第１蓄熱制御と、
前記第１温風送風機を動作させず、前記第１送風機を動作させて、前記第１蓄熱体に蓄熱にされた熱の放熱を促進する放熱促進制御と、
前記第１温風送風機および前記第１送風機をいずれも動作させない第１自然放熱制御と、を時間帯ごとに切り換えて制御を行い、
前記第２温風送風機に対しては、
前記第２温風送風機を動作させて前記第２蓄熱体に蓄熱させる第２蓄熱制御と、
前記第２温風送風機を動作させない第２自然放熱制御と、を時間帯ごとに切り換えて制御を行い、
前記制御部は、前記第１蓄熱制御を夜間電力時間帯に行い、前記放熱促進制御を前記夜間電力時間帯以外の時間帯であって、朝時間帯、昼時間帯および夜時間帯の３つの時間帯から成る昼間時間帯のうちの前記朝時間帯および前記夜時間帯に行い、前記第１自然放熱制御を前記昼間時間帯のうちの前記昼時間帯に行うことを特徴とする床下暖房システム。
【請求項２】
前記第１蓄熱体および前記第２蓄熱体は、顕熱蓄熱体からなることを特徴とする請求項１記載の床下暖房システム。
【請求項３】
前記基礎断熱住宅における基礎構造体は、コンクリート構造体であり、
前記第１蓄熱体は、居室床下空間にある前記コンクリート構造体の一部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の床下暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎断熱住宅において、顕熱蓄熱体を利用して、床下空間内の温度を調整することで、床上の室内空間内の温度を調整する床下暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的温暖な地域の住宅では、床下に換気口を設けて床下空間を開放した床裏断熱工法が採用されている。しかし、床裏断熱工法を採用した住宅では、夏期において高温高湿な空気が低温環境の床下に侵入することで床下結露が発生し、躯体寿命を縮めてしまうという危惧がある。このため、専ら寒冷地で採用されていた高断熱および高気密住宅、すなわち住宅の床下換気口を閉鎖して床下外周部を断熱することで床下を閉鎖空間とした基礎断熱住宅が、温暖地でも採用されつつある。
【０００３】
一方、このような基礎断熱住宅においては、閉鎖された床下空間内に放熱器を設置し、床下空間を加温することで床上の室内空間を暖房する床下暖房システムが知られている。このような床下暖房システムとして、温風の吹き出しダクトを備えるヒートポンプエアコン（暖房設備）を用い、ダクトから吹き出される温風を床下空間に対流させる空気対流式のシステムが、設備規模やコスト面、安全面において優れていることから注目されている。さらに、安価な夜間電力を利用して、潜熱蓄熱材または顕熱蓄熱材のような蓄熱材を放熱源として床下暖房システムに組み込むことも検討されている。
【０００４】
特許文献１記載の床下暖房システムは、床下空間内に顕熱蓄熱体と、顕熱蓄熱体に蓄熱させる温風送風機と、温風送風機の動作条件を制御する制御部とを備え、制御部は、居室の熱収支を示す関係式と、居室を所定の温度にするための目標床下温度を示す関係式と、吹き出し風量、吹き出し温度、稼働時間を変数とする関係式とに基づいて動作条件を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５２７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のシステムでは、安価な夜間電力を利用して、床上の室内空間内の温度を調整することができる。
【０００７】
しかしながら、朝から昼過ぎまでは、蓄熱体からの放熱により、十分に居室空間内を暖めることができるが、たとえば、外気温が低い場合には、夕方から夜にかけては、床下暖房システムのみでは、十分に居室空間内を暖めることができず、居室空間を直接暖めるための暖房設備を別途必要とする。また、別途の暖房設備が無い場合に、床下空間の温風送風機を動作させてもまず、蓄熱体に蓄熱されるため、床下空間内の温度が上昇するのに時間を要する。
【０００８】
また、リビングルームなどの居室と、廊下、洗面所、浴室などの非居室とでは、床上の室内空間内の温度を、たとえば時間帯などによって個別に調整するほうが好ましいが、従来の技術では、床下空間の全体の温度を調整しているに過ぎない。
【０００９】
本発明の目的は、居室空間および非居室空間を個別に温度調整することが可能な床下暖房システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基礎断熱住宅に適用される床下暖房システムであって、
床下空間を、居室の床下の空間である居室床下空間と、非居室の床下の空間である非居室床下空間とに区画するための断熱手段と、
前記居室床下空間内に配置される第１蓄熱体と、
前記非居室床下空間内に配置される第２蓄熱体と、
前記第１蓄熱体に温風を吹き付けて蓄熱させる第１温風送風機と、
前記第２蓄熱体に温風を吹き付けて蓄熱させる第２温風送風機と、
前記第１温風送風機および前記第２温風送風機の動作を、時間帯ごとに個別に制御する制御部と、
蓄熱状態にある前記第１蓄熱体に送風することで、前記第１蓄熱体に蓄熱された熱の放熱を促進させる第１送風機と、を備え、
前記制御部は、
前記第１温風送風機および前記第１送風機に対しては、
前記第１温風送風機を動作させるとともに、前記第１送風機を動作させずに、前記第１蓄熱体に蓄熱させる第１蓄熱制御と、
前記第１温風送風機を動作させず、前記第１送風機を動作させて、前記第１蓄熱体に蓄熱にされた熱の放熱を促進する放熱促進制御と、
前記第１温風送風機および前記第１送風機をいずれも動作させない第１自然放熱制御と、を時間帯ごとに切り換えて制御を行い、
前記第２温風送風機に対しては、
前記第２温風送風機を動作させて前記第２蓄熱体に蓄熱させる第２蓄熱制御と、
前記第２温風送風機を動作させない第２自然放熱制御と、を時間帯ごとに切り換えて制御を行い、
前記制御部は、前記第１蓄熱制御を夜間電力時間帯に行い、前記放熱促進制御を前記夜間電力時間帯以外の時間帯であって、朝時間帯、昼時間帯および夜時間帯の３つの時間帯から成る昼間時間帯のうちの前記朝時間帯および前記夜時間帯に行い、前記第１自然放熱制御を前記昼間時間帯のうちの前記昼時間帯に行うことを特徴とする床下暖房システムである。
【００１１】
また本発明は、前記第１蓄熱体および前記第２蓄熱体が、顕熱蓄熱体からなることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記基礎断熱住宅における基礎構造体が、コンクリート構造体であり、
前記第１蓄熱体は、居室床下空間にある前記コンクリート構造体の一部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、断熱手段によって、前記床下空間を、居室の床下の空間である居室床下空間と、非居室の床下の空間である非居室床下空間とに区画し、前記居室床下空間内には、第１蓄熱体を配置し、前記非居室床下空間内には、第２蓄熱体を配置する。制御部は、前記第１温風送風機、前記第１送風機および前記第２温風送風機の動作を、時間帯ごとに個別に制御する。
【００１６】
上記のように、断熱手段によって、居室床下空間と、非居室床下空間とを区画しておき、それぞれに個別の蓄熱体を配置し、蓄熱体に蓄熱させるための温風送風機も個別に設け、さらには、居室床下空間の蓄熱体を放熱させる送風機を設け、これらの動作を時間帯ごとに個別に制御することで、居室と非居室とで、床上の室内空間内の温度を個別に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である床下暖房システム１の概略的構成を示す平面図である。
【図２】床下暖房システム１の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態である床下暖房システム１の概略的構成を示す平面図である。図２は、床下暖房システム１の電気的構成を示すブロック図である。なお、図１において、基礎構造体１００は、図解を容易にするために斜線を付して示している。
【００１９】
床下暖房システム１は、床下空間を基礎構造体１００により閉鎖空間とした基礎断熱住宅に適用されるものであり、第１蓄熱体２ａ、第２蓄熱体２ｂ、第１温風送風機３ａ、第２温風送風機３ｂ、第１送風機４、断熱材５ａ，５ｂおよび制御部６とを備える。
【００２０】
床下の閉鎖空間は、基礎構造体１００によって外部から区画されており、その空間内では、さらに居室の床下の空間である居室床下空間と、非居室の床下の空間である非居室床下空間とに区画される。
【００２１】
なお、本発明において、居室とは洋室、和室などの部屋、リビングルーム、ダイニングルームなど人が滞在する時間が比較的長い室内空間であり、非居室とは、居室以外の室内空間、たとえば廊下、洗面所、浴室、玄関など人が滞在する時間が比較的短い室内空間である。
【００２２】
床上の室内空間が、上記のような居室となる床下空間が、居室床下空間であり、床上の室内空間が、上記のような非居室となる床下空間が、非居室床下空間である。
【００２３】
基礎構造体１００は、外部空間と床下空間とを区画するための外周部構造体１０１と、床下空間をさらに各空間に区画するための内部構造体１０２とからなり、内部構造体１０２には、略水平に貫通して、隣接する空間同士を連通させる連通部１０３が設けられる。
【００２４】
本実施形態では、たとえば外周部構造体１０１は、平面視で矩形状に形成され、内部構造体１０２は、平面視で十字形状に形成されるが、これらの形状は、住宅の形状に応じたものであればよく、本実施形態の形状に限定されるものではない。
【００２５】
本実施形態では、たとえば外周部構造体１０１と内部構造体１０２とによって、４つの空間に区画される。ここで、本実施形態では、居室床下空間は空間Ａ１、空間Ａ２および空間Ａ３からなり、非居室床下空間は空間Ｂ１からなるものとする。
【００２６】
また空間Ａ１〜Ａ３，Ｂ１においては、外周部構造体１０１の内壁面に沿って、断熱材５ａが設けられており、外部空間と床下空間とを断熱している。さらに、非居室床下空間である空間Ｂ１においては、内部構造体１０２の空間Ｂ１に臨む壁面に沿って断熱材５ｂが設けられており、居室床下空間である空間Ａ１、空間Ａ２および空間Ａ３と、非居室床下空間である空間Ｂ１と断熱している。なお、断熱材５ｂのうち連通部１０３を塞ぐ部分については、着脱可能に構成されており、当該部分を外した場合は、たとえば、空間Ａ１と空間Ｂ１とを連通させることができる。
【００２７】
したがって、居室床下空間から非居室床下空間への熱移動、非居室床下空間から居室床下空間への熱移動は無視できる程度に小さく実質的にゼロとみなせる。このように居室床下空間と非居室床下空間とは、内部構造体１０２によって空間的に区画され、さらに断熱材５ｂによって熱的にも区画される。断熱材５ａ，５ｂとしては、たとえば、ビーズ法ポリスチレンフォーム、押出法ポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォーム、フェノールフォームなどを用いることができ、真空断熱材を併用してもよい。
【００２８】
居室床下空間のうち、空間Ａ１には、第１蓄熱体２ａ、第１温風送風機３ａおよび第１送風機４が配置され、非居室床下空間の空間Ｂ１には、第２蓄熱体２ｂおよび第２温風送風機３ｂが配置される。非居室床下空間の空間Ｂ１には、必要に応じて、第２送風機を配置してもよい。
【００２９】
第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂは、コンクリートブロック、レンガなどの顕熱蓄熱体で構成される。第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂは、コンクリートブロック、レンガを複数個組み合わせて特定の形状としてもよく、筐体に収容して第１温風送風機３ａおよび第１送風機４から送風される空気のダクトを設ける様にしてもよい。
【００３０】
なお、一般的に居室床下空間と非居室床下空間とでは、居室床下空間のほうが広いので、蓄熱容量は第１蓄熱体２ａのほうが第２蓄熱体２ｂよりも大きくなっている。たとえば、蓄熱容量の比は、第１蓄熱体２ａ：第２蓄熱体２ｂ＝１０：１〜２：１とすればよい。
【００３１】
第１温風送風機３ａおよび第２温風送風機３ｂは、常温よりも高い温度の温風を吹き出すことができる装置であり、第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂの顕熱蓄熱体を蓄熱させる役目と、居室床下空間と非居室床下空間の空気を暖めることで床上の室内空間を暖房する役目を果たす。第１温風送風機３ａおよび第２温風送風機３ｂの温風吹き出し口は、それぞれ第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂに向けられており、第１温風送風機３ａおよび第２温風送風機３ｂが動作すると、温風が第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂに吹き付けられ、第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂは蓄熱される。さらに、顕熱蓄熱体と熱交換後の残熱をもつ温風によって居室床下空間と非居室床下空間の空気が暖められる。
【００３２】
第１送風機４は、所定の風速で送風を行うことができる装置であり、第１蓄熱体２ａの顕熱蓄熱体に蓄熱された熱の放熱を促進させる役目を果たす。第１送風機４の送風口は、第１蓄熱体２ａに向けられており、第１送風機４が動作すると、第１蓄熱体２ａに居室床下空間の空気が吹き付けられる。第１送風機４によって第１蓄熱体２ａに吹き付けられる空気は、顕熱蓄熱体が蓄熱状態にある場合には、該蓄熱体の表面から熱を奪い、加熱された空気が居室床下空間の空気を暖めることができる。したがって、顕熱蓄熱体が蓄熱状態にあるときは、第１温風送風機３ａを動作させることなく、第１送風機４を動作させることによって、居室床下空間の空気を暖めることができる。
【００３３】
制御部６は、コンピュータによって実現され、第１温風送風機３ａ、第１送風機４および第２温風送風機３ｂの動作を、時間帯ごとに個別に制御することができる。
【００３４】
制御部６は、これらの機器の動作を制御するために、温風送風機制御機能および送風機制御機能を備える。
【００３５】
温風送風機制御機能は、第１温風送風機３ａ、第２温風送風機３ｂからの温風の吹き出し風量、吹き出し温度および動作時間を含む動作条件を制御する機能である。第１温風送風機３ａ、第２温風送風機３ｂが、たとえば電熱ヒータなどによりジュール熱を利用して温風を生成する機構をもつ場合は、温風の生成に多くの電力量を要する。このため制御部６は、第１温風送風機３ａおよび第２温風送風機３ｂを電力料金が比較的安価な夜間電力時間帯（２３時〜７時）に動作させる。すなわち、夜間電力時間帯に、第１蓄熱体２ａおよび第２蓄熱体２ｂの顕熱蓄熱体に温風を吹き付けて蓄熱させる。
【００３６】
送風機制御機能は、第１送風機４からの空気の吹き出し風量および動作時間等を制御する機能である。制御部６は、夜間電力時間帯に顕熱蓄熱体へ蓄熱された熱を、夜間電力時間帯以外の時間帯で放熱させるために、夜間電力時間帯以外の時間帯に第１送風機４を動作させる。
【００３７】
また、制御部６は、第１温風送風機３ａ、第２温風送風機３ｂおよび第１送風機４の動作を時系列的に制御するために必要な各種制御データを記憶する。
【００３８】
図示しない、操作部は、タッチパネルやキーボードなどからなり、ユーザからの床下暖房システム１に対する操作情報の入力を受け付ける。ユーザは、例えば居室の暖房温度などを、この操作部を介して入力設定する。
【００３９】
本発明の床下暖房システム１では、以下のように第１温風送風機３ａ、第２温風送風機３ｂおよび第１送風機４の動作制御を行う。
【００４０】
＜居室床下空間の温度調整＞
居室床下空間の温度については、第１蓄熱制御、放熱促進制御、第１自然放熱制御の３種類の制御内容を、時間帯ごとに切り換えることで調整する。
【００４１】
・第１蓄熱制御
第１蓄熱制御は、第１蓄熱体２ａに蓄熱させるための制御である。具体的には第１温風送風機３ａを動作させ、第１送風機４を動作させない制御を行う。このようにすることで、第１温風送風機３ａから吹き付けられた温風との熱交換により、第１蓄熱体２ａに蓄熱される。
【００４２】
第１温風送風機３ａの温風の吹き出し風量、吹き出し温度などは、予め記憶された制御データに基づいて決定される。
【００４３】
・放熱促進制御
放熱促進制御は、第１蓄熱体２ａに蓄熱にされた熱の放熱を促進するための制御である。具体的には、第１温風送風機３ａを動作させず、第１送風機４を動作させる制御を行う。このようにすることで、第１蓄熱体２ａに居室床下空間の空気が吹き付けられ、吹き付けられた空気は、第１蓄熱体２ａの表面から熱を奪い、加熱された空気が居室床下空間の空気を暖めることができる。
第１送風機４の吹き出し風量は、予め記憶された制御データに基づいて決定される。
【００４４】
・第１自然放熱制御
第１自然放熱制御は、第１蓄熱体２ａに蓄熱にされた熱を自然放熱させるための制御である。具体的には、第１温風送風機３ａおよび第１送風機４をいずれも動作させない制御を行う。このようにすることで、居室床下空間には強制的な空気の流れが生じないので、第１蓄熱体２ａに蓄熱にされた熱が自然放熱される。
【００４５】
第１蓄熱制御は、上記のように効率よく電力を使用するために夜間電力時間帯（２３時〜７時）に行う。放熱促進制御および第１自然放熱制御は、夜間電力時間帯以外の時間帯である昼間時間帯（７時〜２３時）に行う。
【００４６】
昼間時間帯では、さらに、朝時間帯（７時〜１０時）、昼時間帯（１０時〜１５時）、夜時間帯（１５時〜２３時）の３つの時間帯で、放熱促進制御および第１自然放熱制御を切り換える。
【００４７】
朝時間帯は、比較的外気温が低く、居住者が活動する時間であるので、放熱促進制御を行い、居室床下空間の温度を積極的に高くする。
【００４８】
昼時間帯は、比較的外気温が高く、居住者の一部が不在、たとえば学校や会社に居るので、第１自然放熱制御によって、居室床下空間の温度を一定温度に保持する。
【００４９】
夜時間帯は、朝時間帯と同様に、比較的外気温が低く、居住者が活動する時間であるので、放熱促進制御を行い、居室床下空間の温度を積極的に高くする。
【００５０】
このように、居室床下空間の温度調整は、３種類の制御内容を４つの時間帯で適宜切り換えることにより、居室の室内空間の温度をより快適な温度に調整することができる。
【００５１】
＜非居室床下空間の温度調整＞
非居室床下空間の温度については、第２蓄熱制御、第２自然放熱制御の２種類の制御内容を、時間帯ごとに切り換えることで調整する。
【００５２】
・第２蓄熱制御
第２蓄熱制御は、第２蓄熱体２ｂに蓄熱させるための制御である。具体的には第２温風送風機３ｂを動作させる制御を行う。このようにすることで、第２温風送風機３ｂから吹き付けられた温風により、第２蓄熱体２ｂに蓄熱される。
【００５３】
第２温風送風機３ｂの温風の吹き出し風量、吹き出し温度などは、予め記憶された制御データに基づいて決定される。
【００５４】
・第２自然放熱制御
第２自然放熱制御は、第２蓄熱体２ｂに蓄熱にされた熱を自然放熱させるための制御である。具体的には、第２温風送風機３ｂを動作させない制御を行う。このようにすることで、非居室床下空間には強制的な空気の流れが生じないので、第２蓄熱体２ｂに蓄熱にされた熱が自然放熱される。
【００５５】
第２蓄熱制御は、上記のように効率よく電力を使用するために夜間電力時間帯（２３時〜７時）に行う。第２自然放熱制御は、夜間電力時間帯以外の時間帯である昼間時間帯（７時〜２３時）に行う。
【００５６】
昼間時間帯では、第２自然放熱制御と第２蓄熱制御とを適宜切り換える。非居室床下空間は、床上の非居室の室内空間の温度が極端に低下し、居室の室内空間の温度との温度差が大きくなるようなことがなければよいので、居室床下空間のように、居住者の存在の有無などによって詳細な制御をする必要がない。
【００５７】
たとえば、非居室床下空間の温度を、温度センサなどで監視し、規定の温度（たとえば１８℃）以下になると、第２蓄熱制御によって温度を上昇させ、規定の温度を越えると、第２蓄熱制御から第２自然放熱制御に切り換えるなど、所定の条件に応じて第２自然放熱制御と第２蓄熱制御とを適宜切り換えれば十分に非居室の室内空間の快適性は保たれる。
【００５８】
上記では、第１蓄熱体２ａとして、居室床下空間の空間Ａ１に、コンクリートブロック、レンガなどの顕熱蓄熱体を配置する構成について説明したが、たとえば、内部構造体１０２を第１蓄熱体２ａの一部として利用することも可能である。
【００５９】
非居室床下空間である空間Ｂ１においては、内部構造体１０２の空間Ｂ１に臨む壁面に沿って断熱材５ｂが設けられているが、居室床下空間である空間Ａ１〜Ａ３においては、内部構造体１０２の空間Ａ１〜Ａ３にそれぞれ臨む壁面に沿っては、断熱材５ｂを設けていない。したがって、第１温風送風機３ａによって暖められた空気によって、さらに内部構造体１０２に蓄熱されることになる。
【００６０】
上記のように、居室床下空間は、空間Ａ１〜Ａ３からなり、空間Ａ１と空間Ａ２とは連通部１０３により連通し、空間Ａ２と空間Ａ３とは連通部１０３によって連通しているので、第１蓄熱体２ａなどが配置された空間Ａ１で暖められた空気は、連通部１０３を介して空間Ａ２，Ａ３にまで達し、空間Ａ２と空間Ａ３の空気も暖められることになる。
【００６１】
しかしながら、居室床下空間は、比較的広い空間であり、一度低下した温度を再度上昇させようとした場合に、第１送風機４による第１蓄熱体２ａの強制放熱では、空間Ａ２と空間Ａ３の温度上昇は遅くなる。また、外気温が低い場合には、空間Ａ２と空間Ａ３の温度はどうしても低下しやすい。
【００６２】
内部構造体１０２を蓄熱体として利用すれば、料金の安価な夜間電力時間帯に、空間Ａ２と空間Ａ３の近傍にある内部構造体１０２にも蓄熱して、外気の温度が低下するときでも、蓄熱体である内部構造体１０２から放熱されて空間Ａ２と空間Ａ３の極端な温度低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  床下暖房システム
２ａ  第１蓄熱体
２ｂ  第２蓄熱体
３ａ  第１温風送風機
３ｂ  第２温風送風機
４  第１送風機
５ａ，５ｂ  断熱材
６制御部
１００  基礎構造体
１０１  外周部構造体
１０２  内部構造体
１０３  連通部
【図１】
0005639525.tif 000002
【図２】
0005639525.tif 000003