(57)【要約】【課題】冷房期において熱容量の低減が可能な床暖房システムを提供する。【解決手段】パネル材と、パネル材に熱媒の熱を供給する熱媒循環路２と、熱媒循環路２に接続されて熱媒循環路２の熱媒を排出する熱媒排出部３０と、外気温度、季節、日、時刻の少なくともいずれかを含む制御条件に基づいて、熱媒排出部３０の動作を制御する制御部３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル材と、
前記パネル材に熱媒の熱を供給する熱媒循環路と、
前記熱媒循環路に接続されて前記熱媒循環路から熱媒を排出する熱媒排出部と、
外気温度、季節、日、時刻の少なくともいずれかを含む制御条件に基づいて、前記熱媒排出部の動作を制御する制御部と、を備える、床暖房システム。
【請求項２】
前記制御部は、外気温度が所定温度以上の場合、前記熱媒排出部を制御し、前記熱媒循環路から熱媒を排出する、請求項１に記載の床暖房システム。
【請求項３】
前記熱媒循環路に接続されて前記熱媒循環路を真空引きする真空吸引部を備え、
前記制御部は、前記制御条件に基づいて、前記熱媒排出部を制御し、前記熱媒循環路から熱媒を排出するとともに、前記真空吸引部を制御し、前記熱媒循環路を真空引きする、請求項１又は２に記載の床暖房システム。
【請求項４】
外気温度を検出する外気温検出器を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の床暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル材の内部に熱媒循環路を備えた床暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パネル材に温水等の熱媒用の温水配管を収容して暖房を行う床暖房システムが存在する（例えば特許文献１参照）。そして、温水配管に加熱された温水が流れることで、暖房対象空間が暖められる。特許文献１に開示された床暖房システムでは、パネル材において温水配管が蛇行して配置され、温水配管の下方に断熱材が配置される。
【０００３】
また、特許文献２には、外気温センサによって検出される外気温に基づいて制御される温水床暖房システムが開示されている。外気温が所定温度以上であることが検出されると、夏期等において誤った運転操作が行われた場合にも、温水床暖房システムを停止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０９３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１６０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の床暖房システムの場合には、外気温が所定温度以上であると床暖房運転が停止されるため、夏期の冷房期において床暖房システムによって室内を加熱する不具合を防止することができる。
【０００６】
しかし、特許文献１及び２の床暖房システムでは、床暖房運転の停止時に水が配管に滞留した状態である。このため、例えば室内に窓部からの日射があった場合には、配管中の水が顕熱蓄熱材として機能し、日射による熱が蓄熱される場合があり、夏期等の冷房期において室内の熱容量が増加する。そうなると、結果として室内冷房に使用されるエネルギー負荷が上昇してしまう。
【０００７】
上記実情に鑑み、冷房期において熱容量の低減が可能な床暖房システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る床暖房システムの特徴構成は、
パネル材と、
前記パネル材に熱媒の熱を供給する熱媒循環路と、
前記熱媒循環路に接続されて前記熱媒循環路から熱媒を排出する熱媒排出部と、
外気温度、季節、日、時刻の少なくともいずれかを含む制御条件に基づいて、前記熱媒排出部の動作を制御する制御部と、を備える点にある。
【０００９】
本構成によれば、例えば、外気温度、季節、日、時刻の少なくともいずれかに基づいて、制御部が熱媒排出部を制御する。つまり、制御部は、制御条件に基づいて、熱媒循環路から熱媒を排出するか否かを制御する。これにより、制御条件が満たされるような、例えば外気温度が所定以上であり、冷房が必要とされる時期（冷房期）の場合に、制御部は、熱媒排出部を制御することで、熱媒循環路から熱媒を排出することができる。これにより、空気等に比べて熱を蓄熱し易い顕熱蓄熱材としての熱媒が熱媒循環路内に存在しなくなるため、パネル材への日射による熱や周囲環境による熱等が熱媒循環路内に蓄熱され難くなる。その結果、熱媒循環路内の蓄熱により冷房が阻害されることを抑制することができるため、冷房期において冷房に要するエネルギーを低減することができる。
【００１０】
他の特徴構成は、前記制御部は、外気温度が所定温度以上の場合、前記熱媒排出部を制御し、前記熱媒循環路から熱媒を排出する点にある。
【００１１】
本構成によれば、制御部は、外気温度が所定温度以上のときには、熱媒排出部を制御し、熱媒循環路から熱媒排出部を介して熱媒を排出する。これにより、空気等に比べて外部からの熱を蓄熱し易い顕熱蓄熱材としての熱媒が熱媒循環路内に存在しなくなるため、パネル材への日射による熱や周囲環境による熱等が熱媒循環路内に蓄熱され難くなる。その結果、熱媒循環路内の蓄熱により冷房が阻害されることを抑制することができるため、冷房期において冷房に要するエネルギーを低減することができる。
【００１２】
他の特徴構成は、前記熱媒循環路に接続されて前記熱媒循環路を真空引きする真空吸引部を備え、前記制御部は、前記制御条件に基づいて、前記熱媒排出部を制御し、前記熱媒循環路から熱媒を排出するとともに、前記真空吸引部を制御し、前記熱媒循環路を真空引きする点にある。
【００１３】
本構成のように、制御部が、制御条件に基づいて、熱媒排出部を制御し、熱媒循環路から熱媒を排出するとともに、真空吸引部を制御し、熱媒循環路を真空引きすることで、床暖房パネルの熱容量をより抑制することができる。
【００１４】
他の特徴構成は、外気温度を検出する外気温検出器を備える点にある。
【００１５】
床暖房システムにおいて、制御部は、例えば気象庁等の外部サーバから、床暖房システムの設置場所を含む区域の外気温度を取得することができる。しかし、外部サーバから取得可能な所定区域の外気温度と、床暖房システムが実際に設置されている区域の外気温度との間には、当然のことながら多少の温度差が生じる。
そこで、本構成では、床暖房システムが外気温検出器を備える。これにより、外気温度は、床暖房システム近くの外気温検出器から取得することができるので、制御条件としての外気温度の精度が向上する。その結果、制御部によって熱媒排出部をより適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】床暖房システムの全体構成を示す図である。
【図２】床暖房パネルの断面図である。
【図３】床暖房システムの制御動作を示すフローチャートである。
【図４】床暖房システムの他の制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、床暖房システム１００は、床暖房パネル１、熱媒循環路２、熱源機Ｇ、制御部３等を備えて構成されている。
【００１８】
床暖房パネル１は、居間、和室等の暖房対象空間としての暖房対象室Ｒの床Ｒｆに敷設され、暖房対象室Ｒに対して放熱作用する暖房端末である。熱媒循環路２は床暖房パネル１に配設されている。この床暖房パネル１（パネル材２１）の表面には、アルミ板等の伝熱シート２４を挟んでフローリング等の床仕上げ材２５が敷設される。
また、熱源機Ｇ（熱媒加熱部の一例）は、熱媒循環路２を流れる熱媒（例えば温水）を加熱し、床暖房パネル１に供給される熱量を調節する。
【００１９】
制御部３は、床暖房システム１００の運転を制御する。例えば、制御部３は、暖房対象室Ｒの実暖房負荷に応じて、その実暖房負荷が大きくなるほど単位時間当たりの供給熱量が多くなるように目標制御条件を求めて、その求めた目標制御条件にて熱源機Ｇの作動を制御する。制御部３は、例えば暖房対象室Ｒに設置される不図示のリモコンによって操作可能である。
【００２０】
以下、床暖房システム１００の各部について、説明を加える。
熱源機Ｇは、床暖房パネル１に供給する熱媒の熱媒供給温度を切換自在に構成されている。熱媒循環路２に連続する熱源機Ｇの内部流路６には、熱媒を貯留するシスターン７、床暖房パネル１に熱媒を循環供給する循環ポンプ８、及び、熱交換器１０等が設けられている。更に、熱源機Ｇには、熱交換器１０を加熱するバーナ９、バーナ９に燃焼用空気を供給するファン１１、及び、熱媒循環路２を開閉して床暖房パネル１への熱媒の供給を断続する熱動弁５等が備えられている。バーナ９に燃料ガスを供給する燃料供給路１２には、燃料ガスの供給を断続する燃料ガス開閉弁１３と、燃料ガス供給量を調整する燃料ガス調整弁１４とが設けられている。なお、熱源機Ｇの内部流路６は、後述する熱媒排出部３０の下流側入口から熱動弁５の上流側端までの流路である。
【００２１】
熱源機Ｇの内部流路６において熱交換器１０よりも熱媒通流方向の下流側には、床暖房パネル１に供給される熱媒の温度を検出する往きサーミスタ１７、及び、床暖房パネル１に供給される熱媒流量を検出する熱媒流量センサ１８が設けられている。シスターン７よりも熱媒通流方向の上流側の流路には、床暖房パネル１から戻される熱媒の温度を検出する戻りサーミスタ１９が設けられている。
【００２２】
また、熱動弁５は、熱媒循環路２の後述の往き側流路２ａに設けられている。熱源機Ｇの運転中に熱動弁５を開閉することにより、床暖房パネル１への熱媒の供給を断続することができる。制御部３は、例えば往きサーミスタ１７、熱媒流量センサ１８及び戻りサーミスタ１９の夫々の検出情報等に基づいて熱動弁５の開閉を制御する。
【００２３】
ここで、熱媒循環路２は、往き側流路２ａ、戻り側流路２ｂ、熱媒流通管２２によって構成される。熱媒流通管２２は、図１、図２に示すように、床暖房パネル１のパネル材２１の内部に埋入状態に配設されている。本実施形態では、パネル材２１の表面に形成された溝部２３に熱媒流通管２２が配置されている。
【００２４】
熱媒流通管２２の両端夫々に、熱媒循環路２の往き側流路２ａ、戻り側流路２ｂの夫々が接続される。熱媒循環路２の往き側流路２ａは、熱動弁５を介して内部流路６に接続されており、内部流路６から熱媒流通管２２に熱媒を供給する流路である。また、熱媒循環路２の戻り側流路２ｂは、熱媒排出部３０を介して内部流路６に接続されており、熱媒流通管２２を通流した熱媒を内部流路６に戻す流路である。このような構成により、熱源機Ｇで加熱された熱媒は、内部流路６と、往き側流路２ａ、熱媒流通管２２及び戻り側流路２ｂからなる熱媒循環路２とを流れて床暖房パネル１に循環供給される。
【００２５】
熱源機Ｇには、熱媒循環路２に接続されて配置される熱媒排出部３０が設けられている。熱媒排出部３０は、熱媒排出路３１及び熱媒排出用ポンプ３２に接続され、熱媒循環路２に滞留する熱媒を熱媒排出路３１から排水可能に構成されている。本実施形態では、熱媒排出部３０は真空ポンプ３３（真空吸引部の一例）にも接続されている。熱媒排出部３０は、図示しないバルブ構造を有しており、熱媒排出路３１または真空ポンプ３３に向かう流路のうち一方を開状態にするか、両者を閉状態にするよう構成されている。ここで、熱媒排出部３０は、熱媒排出路３１または真空ポンプ３３に向かう流路のうち一方を開状態にし、いずれかの開状態に対応して、熱媒排出部３０に連通する熱媒排出用ポンプ３２及び真空ポンプ３３の一方を動作させる。例えば、制御部３は、熱媒排出用ポンプ３２を作動させて熱媒排出路３１を介して熱媒循環路２の熱媒を排出した後に、真空ポンプ３３を作動させて熱媒循環路２を真空引きして熱媒循環路２を真空状態にすることができる。熱媒循環路２を真空状態にすることで、床暖房パネル１の熱容量をより抑制することができる。
【００２６】
熱源機Ｇの外部には、外気温度Ｔを検出する外気温検出部としての外気温センサ１５（外気温検出器の一例）が設けられている。外気温センサ１５の検出情報は制御部３に入力される。図３に示すフローチャートに基づいて、制御部３における外気温度Ｔに基づく制御（外気温度判定制御）を説明する。
【００２７】
床暖房システム１００の運転に際し、外気温センサ１５により外気温度Ｔを検出し、制御部３は、検出された外気温度Ｔに基づいて、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）及び熱媒排出部３０の動作パターンを設定する。
【００２８】
制御部３は、外気温度Ｔに基づいて、暖房が必要とされる第１温度範囲ＴＲ１、冷暖房が不要とされる第２温度範囲ＴＲ２、及び、冷房が必要とされる第３温度範囲ＴＲ３のいずれであるかを判定する（ステップ＃１、２）。
【００２９】
ステップ＃２で、外気温度Ｔが所定の第１温度Ｔ１未満の場合は、制御部３は、第１温度範囲ＴＲ１（暖房期）と判定して、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）を作動状態にし、熱媒排出部３０を非作動状態にする（ステップ＃３、４）。
【００３０】
ここで、作動状態とは、作動対象を作動可能な状態にすることである。また、非作動状態とは、作動対象の作動を禁止する状態にすることである。例えば、熱源機Ｇを作動状態にするとは、熱源機Ｇを作動可能な状態とし、熱媒循環路２に供給する熱媒を加熱可能な状態にすることをいう。例えば、熱媒排出部３０を非作動状態にするとは、熱媒排出用ポンプ３２及び真空ポンプ３３の動作を禁止し、熱媒循環路２から熱媒を排出させない状態にすることをいう。
【００３１】
その後、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）は所定の加熱能力に設定されて制御される（ステップ＃５）。
ステップ＃２で、外気温度Ｔが第１温度Ｔ１以上であり第２温度Ｔ２未満である場合は、制御部３は、第２温度範囲ＴＲ２（中間期）と判定して、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）及び熱媒排出部３０を非作動状態に設定する（ステップ＃６、７）。なお、例えば、熱源機Ｇを非作動状態にするとは、熱源機Ｇを作動不可能な状態とし、熱媒循環路２に供給する熱媒を加熱不可能な状態にすることをいう。
【００３２】
ステップ＃２で、外気温度Ｔが第２温度Ｔ２以上の場合は、制御部３は、第３温度範囲ＴＲ３（冷房期）と判定して、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）を非作動状態に設定し、熱媒排出部３０を作動状態に設定して制御する（ステップ＃８、９）。その後、熱媒排出部３０を制御する（ステップ＃１０）。すなわち、熱媒排出部３０から熱媒排出路３１に連続する流路を開放して熱媒循環路２から熱媒を排出する。なお、例えば、熱媒排出部３０を作動状態にするとは、熱媒排出用ポンプ３２及び真空ポンプ３３が動作可能な状態とし、熱媒循環路２から熱媒を排出可能な状態にすることをいう。
【００３３】
本実施形態によれば、制御部３は、外気温度Ｔが所定の第１温度Ｔ１未満のときに、熱源機Ｇを作動状態にして床暖房が実行される。一方、熱媒排出部３０は非作動状態にするため、熱媒循環路２から熱媒は排出されない。これにより、床暖房が必要とされる時期（暖房期）に確実に床暖房を実行することができる。また、制御部３は、外気温度Ｔが第１温度Ｔ１以上であり且つ所定の第２温度Ｔ２未満の場合に、熱源機Ｇ及び熱媒排出部３０を非作動状態にする。外気温度Ｔが第１温度Ｔ１以上であり第２温度Ｔ２未満である温度範囲は、例えば冷暖房が必要とされない中間期（例えば春、秋等）に設定することができる。この温度範囲において熱源機Ｇ及び熱媒排出部３０が非作動状態であると、熱媒循環路２に滞留する熱媒を顕熱蓄熱材として使用することができる。その結果、中間期において、熱媒循環路２の熱媒を顕熱蓄熱材として利用し、日射及び周囲環境による熱等を蓄熱することで、室内を適正温度に維持し易くなる。
【００３４】
さらに、外気温度Ｔが第２温度Ｔ２以上のときには、制御部３は、熱源機Ｇを非作動状態にし、熱媒排出部３０を作動状態にして熱媒排出部３０を制御し、熱媒循環路２から熱媒排出部３０を介して熱媒を排出する。これにより、空気等に比べて外部からの熱を蓄熱し易い顕熱蓄熱材としての熱媒が熱媒循環路２内に存在しなくなるため、パネル材２１への日射による熱や周囲環境による熱等が熱媒循環路２内に蓄熱され難くなる。その結果、熱媒循環路２内の蓄熱により冷房が阻害されることを抑制することができるため、冷房期において冷房に要するエネルギーを低減することができる。このように、本実施形態の床暖房システム１００によれば、外気温度Ｔに応じて熱媒循環路２の熱容量を段階的に調整することできるため、冷暖房を行う際のエネルギー効率をより高めることができる。
【００３５】
〔別実施形態〕
【００３６】
（１）上記の実施形態では、制御部３は、熱源機Ｇ及び熱媒排出部３０の両方の動作状態を制御している。これに代えて、制御部３は熱媒排出部３０のみを制御するようにしてもよい。この場合は、制御部３は、外気温度等の状態に応じて熱媒排出部３０を制御し、熱媒循環路２から熱媒を排出するか否かを制御する。具体的には、例えば、外気温度Ｔが所定の第１温度Ｔ１未満の場合は、制御部３は、第１温度範囲ＴＲ１（暖房期）と判定して、熱媒排出部３０を非作動状態にする（ステップ＃３、４）。また、外気温度Ｔが第１温度Ｔ１以上であり第２温度Ｔ２未満である場合は、制御部３は、第２温度範囲ＴＲ２（中間期）と判定して、熱媒排出部３０を非作動状態に設定する（ステップ＃６、７）。また、外気温度Ｔが第２温度Ｔ２以上の場合は、制御部３は、第３温度範囲ＴＲ３（冷房期）と判定して、熱媒排出部３０を作動状態に設定して制御する（ステップ＃８、９）。これにより、第３温度範囲ＴＲ３（冷房期）の場合には、熱媒排出部３０により熱媒循環路２から熱媒を排出可能となる。
【００３７】
（２）上記の実施形態では、制御部３において、外気温度Ｔが３つの温度範囲ＴＲ１〜ＴＲ３のいずれに該当するかを判定し、その判定結果に基づいて、熱源機Ｇ及び熱媒排出部３０を制御する例を示した。これに代えて、図４のフローチャートに示すように、制御部３において、第１温度範囲ＴＲ１（暖房期）と、第４温度範囲ＴＲ４（非暖房期）のいずれかを判定してもよい。制御部３は、外気温度Ｔに基づいて、暖房が必要とされる第１温度範囲ＴＲ１、及び、暖房が不要とされる第４温度範囲ＴＲ４のいずれであるかを判定する（ステップ＃２１、２２）。
【００３８】
ステップ＃２２で、外気温度Ｔが所定の第１温度Ｔ１未満の場合は、制御部３は、第１温度範囲ＴＲ１（暖房期）と判定して、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）を作動状態にし、熱媒排出部３０を非作動状態にする（ステップ＃２３、２４）。その後、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）は、所定の加熱能力に設定されて制御される（ステップ＃２５）。
【００３９】
一方、ステップ＃２２で、外気温度Ｔが第１温度Ｔ１以上高い場合は、制御部３は、第４温度範囲ＴＲ４（非暖房期）と判定して、熱源機Ｇ（熱媒加熱部）を非作動状態に設定し、熱媒排出部３０を作動状態に設定して制御する（ステップ＃２６、２７）。その後、熱媒排出部３０を制御する（ステップ＃２８）。すなわち、熱媒排出部３０から熱媒排出路３１に連続する流路を開放して熱媒循環路２から熱媒を排出する。
【００４０】
（３）上記の実施形態では、外気温度検出部として外気温センサ１５を用いる例を示したが、外気温検出部は外気温センサ１５（外気温検出器）に限定されず、例えば外部サーバ（気象庁の気象データサイト等）から外気温度情報を入手（ダウンロード）する構成でもよい。
また、制御部３は、外気温度以外にも、季節、日、時刻等のその他の情報に基づいて、熱媒排出部３０を制御してもよい。さらには、制御部３は、前述のその他の情報に基づいて熱源機Ｇを制御せいてもよい。
【００４１】
（４）外気温検出部によって検出される外気温度は、必ずしも終日検出される必要はなく、例えば１日のうちの所定の時間帯でもよい。また、外気温検出部は、外気温度として日中平均気温や、週平均気温等を検出する構成でもよい。
制御部３は、外気温以外にも、季節、日、時刻等の制御条件に基づいて熱媒排出部３０を制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、パネル材に熱媒循環路を備える床暖房システムに広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      ：床暖房パネル
２      ：熱媒循環路
３      ：制御部
５      ：熱動弁
９      ：バーナ
１０    ：熱交換器
１１    ：ファン
１５    ：外気温センサ（外気温検出器）
２１    ：パネル材
２２    ：熱媒流通管
２５    ：床仕上げ材
３０    ：熱媒排出部
３１    ：熱媒排出路
３２    ：熱媒排出用ポンプ
３３    ：真空ポンプ（真空吸引部）
１００  ：床暖房システム
Ｇ      ：熱源機
Ｔ      ：外気温度
【図１】
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【図２】
2019168173.tif 000004
【図３】
2019168173.tif 000005
【図４】
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