(57)【要約】【課題】  スタンバイ機能を付加することで、熱源機の小型化を実現させ、立ち上がり性能を向上させる省エネルギー性の高い温水床暖房システムを提供する。【解決手段】  室内の床に敷設したマット内の管路に温水を循環させて熱を供給する床暖房システムであって、通常運転期間外において、室内温度が設定温度未満にならないように制御するスタンバイ運転機能を有することを特徴とする床暖房システムを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の床に敷設したマット内の管路に温水を循環させて熱を供給する床暖房システムであって、通常運転期間外において、室内温度が設定温度未満にならないように制御するスタンバイ運転機能を有することを特徴とする床暖房システム。
【請求項２】
前記スタンバイ運転において、高周波誘導加熱ヒーターで加熱される循環温水を用いることを特徴とする請求項１に記載の床暖房システム。
【請求項３】
室内温度を感知する温度感知手段と、温水温度を制御する温度制御手段と、温水流量を制御する流量制御手段とを具備し、前記温度制御手段は前記温水の温度を、前記流量制御手段は前記温水の流量を、前記温度感知手段からの情報に基づいてそれぞれ連続的に制御することにより、通常運転とスタンバイ運転とを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の床暖房システム。
【請求項４】
前記スタンバイ運転において、室内の設定温度が１０℃以上、２０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の床暖房システム。
【請求項５】
通常運転中の消費電力が３０Ｗ／ｍ２以上であり、前記スタンバイ運転中の消費電力が５〜３０Ｗ／ｍ２である事を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の床暖房システム。
【請求項６】
前記スタンバイ運転において、室内温度が設定温度未満にならないように温水を間欠的に循環させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１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、温水を循環させて室内に熱を供給する床暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
床暖房は、床板や畳の下に敷いたマット内の放熱管に温水等を流すことにより、室内を床から暖める方式の暖房である。一般の暖房では暖めにくい室内の底部を有効に暖めることができるため、消費者に好評である。
【０００３】
近年、タイマーを利用して、自動的に床暖房システムの電源を入れるシステムが普及している。しかしながら、タイマーを利用した床暖房システムでは、タイマーの設定時間を逐次変更する手間が必要となる。さらに、タイマーの設定時間前に帰宅した場合には、タイマーの機能を有効に活用できず、一方で、タイマーの設定時間よりも遥か遅い時間に帰宅した場合には、無駄なエネルギーを浪費してしまう結果となる。
【０００４】
長時間にわたって床暖房システムの電源を切ったことにより、床面温度および室内温度が大きく低下した場合には、可能な限り短時間で、床面温度が床暖房システムの設定温度に到達することが期待される。床暖房システムの起動後、床面温度を短時間で設定温度へ到達させる、いわゆる「立ち上がり性能」は、床暖房システムに要求される重要な性能の一つである。特に、冬季においては、早朝等における床暖房システムの立ち上がり性能が重要視されている。
【０００５】
立ち上がり性能の向上を目的とした試みは、これまでに数多く行われてきており、例えば、特許文献１には、立ち上がり性能を向上させるための温水床暖房システムの制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２２０７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている床暖房システムに代表される、温水を用いた床暖房システムにおいて、立ち上がり性能を向上させるためには、通常、７０℃以上の温水が使用される。ところが、発生熱量が小さい小型の熱源機では、７０℃以上の温水を生成できない場合がある。発生熱量が小さい小型の熱源機を用いても７０℃以上の温水を生成できるようにするためには、熱源機とは別に、蓄熱タンクを熱源内に備える必要がある。蓄熱タンクは、その内部に存在する蓄熱体が熱を蓄えるという性質上、多くの熱を蓄えるには多くの蓄熱体を要する。そのため、蓄熱タンクに対する要求蓄熱量が増加すると、それとほぼ比例して大きな蓄熱タンクが必要となり、熱源機と蓄熱タンクとを具備した熱源が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、スタンバイ運転機能を付加することで、熱源の小型化を実現するとともに立ち上がり性能を向上させる、省エネルギー性の高い温水床暖房システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
スタンバイ運転機能を有さない温水床暖房システム（以後、「従来のシステム」と記述する。）は、熱源とは別に、温水を溜めておく貯湯タンクを有するのが通常である。一方で、上述したように、床暖房システムにおいては、立ち上がり性能が重視される。従来のシステムにおいては、該タンク内の温水を床暖房マット内の配管へ通し、該温水が配管を介して床面へ放熱することにより、床面を温める。したがって、従来のシステムが適度な立ち上がり性能を具備するには、貯湯タンク内の温水を一定温度以上に維持しておく必要があり、スタンバイ運転機能を有さない従来のシステムにおいても、熱源は２４時間断続的に稼動している場合が多い。つまり、熱源が２４時間断続的に稼動するという点においては、スタンバイ運転機能の有無による差はないのが現状である。
【０００９】
従来のシステムにスタンバイ運転機能を付加し、床暖房システムの配管を通る温水の温度が、例えば３０℃以下とならないように設定すると、従来のシステムと比較して、床暖房システムの立ち上げ時に必要となる熱量が少なくて済む。したがって、床暖房システムの立ち上げ時に蓄熱タンクに要求される熱量も少なくなり、蓄熱タンクの大きさを小さく抑えることが可能となる。また、スタンバイ運転機能を付加すると、貯湯タンクが不要となるため、床暖房システム全体における設備の省スペース化を図ることが可能となる。
【００１０】
さらに、従来のシステムにスタンバイ機能を付加し、床面温度が該システムの設定温度から著しく低下しない状態を実現できれば、上述のように、床暖房システムの立ち上げ時に新たに必要となる熱量が少なくなる。したがって、従来のシステムと比較して、省エネルギー化を図ることが可能になるだけでなく、床暖房システムの設定温度へ到達するまでに要する時間を短くすることも可能になる。
【００１１】
以上から、従来のシステムにスタンバイ機能を付加することで、設備の省スペース化だけでなく、省エネルギー化と立ち上がり性能の向上という課題の解決に近づくことも可能になる。
【００１２】
かくして、本願発明者は、熱源機を小型化させ、立ち上がり性能を向上させた省エネルギー性の高い温水床暖房システムを提供するには、従来の温水床暖房システムにスタンバイ機能を付加することが有効であることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１３】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１４】
請求項１の発明は、室内の床に敷設したマット内の管路に温水を循環させて熱を供給する床暖房システム（１００）であって、通常運転期間外において、室内温度が設定温度未満にならないように制御するスタンバイ運転機能を有することを特徴とする床暖房システムにより、前記課題を解決しようとするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の床暖房システム（１００）において、スタンバイ運転の際に、高周波誘導加熱ヒーター（１１２）で加熱される循環温水を用いることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１に記載の床暖房システム（１００）において、室内温度を感知する温度感知手段（１２３）と、温水温度を制御する温度制御手段（１２１）と、温水流量を制御する流量制御手段（１２２）とを具備し、前記温度制御手段は前記温水の温度を、前記流量制御手段は前記温水の流量を、前記温度感知手段からの情報に基づいてそれぞれ連続的に制御することにより、通常運転とスタンバイ運転とを行うことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１に記載の床暖房システム（１００）において、スタンバイ運転における室内の設定温度が１０℃以上、２０℃以下であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１に記載の床暖房システム（１００）において、通常運転中の消費電力が３０Ｗ／ｍ２以上であり、スタンバイ運転中の消費電力が５〜３０Ｗ／ｍ２である事を特徴とするものである。
【００１９】
なお、通常運転中の消費電力は、２００Ｗ／ｍ2以下である。
【００２０】
また、スタンバイ運転中の消費電力は、可能な限り小さい電力であることが望ましい。通常、スタンバイ運転中の消費電力は、最大でも、通常運転中の消費電力の半分以下となる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１に記載の床暖房システム（１００）において、室内温度が設定温度未満にならないように温水を間欠的に循環させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
従来のシステムにスタンバイ機能を付加することで、熱源機の小型化を実現し、立ち上がり性能を向上させる、省エネルギー性の高い温水床暖房システムが提供される。
【００２３】
本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
１．床暖房システム
本発明の床暖房システムを、当該システムを構成する要素に分けて説明する。
（１）基本構成
図１は、本発明の床暖房システムの構成例を概略的に示す図である。本発明の床暖房システム１００において、熱源１１１によって所定の温度に昇温された温水は、往き配管１６１を通って、建造物１７０に配置された床暖房マット１５０内の配管１６２に供給される。配管１６２を通して放熱することにより温度が低下した温水は、戻り配管１６３を通って熱源１１１へと戻り、必要に応じて再加熱され、再び上記循環に供される。往き配管１６１には、制御装置１３０からの命令を受けて温水の温度を連続的に変化させる温度制御器１２１と、温水の流量を連続的に変化させる流量制御器１２２とが設けられている。
【００２５】
（２）制御装置
本発明の床暖房システム１００の全体の動作は、制御装置１３０によって制御される。制御装置１３０には、床暖房システム１００各部の動作制御を実行するＣＰＵ１３１と、そのＣＰＵ１３１に対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ１３１は、マイクロプロセッサユニットおよびその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ１３１に対する記憶装置は、例えば、床暖房システム１００の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ１３２と、ＣＰＵ１３１の作業領域として機能するＲＡＭ１３３等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ１３１が、ＲＯＭ１３２に記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、本発明の床暖房システム１００における制御装置１３０が機能する。
【００２６】
温度感知器１２３及び入力装置１４０からの出力信号は、入力ポート１３５を介して、入力信号としてＣＰＵ１３１へと到達する。一方で、タイマ１３４より発せられた時間に関する信号も、ＣＰＵ１３１へと到達する。入力装置１４０は、本発明の床暖房システム１００の使用者が、希望する室内温度や室内温度の上限温度および／または下限温度を設定したり、スタンバイ運転機能のＯＮ／ＯＦＦを設定したりするための装置である。ＣＰＵ１３１は、上述の各種入力要素からの信号、及びＲＯＭ１３２に記憶されたプログラムに基づいて、出力ポート１３６を介して、アクチュエータとしての温度制御器１２１と流量制御器１２２とに対する動作指令を制御する。温度制御器１２１及び流量制御器１２２は、ＣＰＵ１３１から与えられた動作指令に応じて、往き配管１６１の中を通る温水の温度及び流量を制御する。
【００２７】
（３）熱源機および温水
本発明の床暖房システム１００において使用される温水は、基本的に、往き配管１６１、床暖房マット１５０内の配管１６２及び戻り配管１６３とからなる循環回路内で、循環使用される。建造物１７０内において、配管１６２を介して放熱することにより温度が低下した配管内の温水は、戻り配管１６３を通って熱源１１１へと戻される。熱源１１１は、高周波誘導加熱ヒーター等を具備してなる熱源機１１２と、蓄熱タンク１１３とを備えてなり、戻り配管１６３を通って熱源１１１へと戻った温水は、熱源機１１２および蓄熱タンク１１３によって７０℃以上の温度へと加熱され、再び上記循環回路へと供される。
【００２８】
２．スタンバイ運転の制御
以下、本発明のスタンバイ運転機能について、図２に示すフローチャートに基づき説明する。
【００２９】
本発明の床暖房システムは、通常運転機能とスタンバイ運転機能との両方を具備する点に特徴を有する。本発明の床暖房システムでは、まず、通常運転中であるかどうかが判断される（ステップＳ１）。ステップＳ１において、否定判断された場合には、スタンバイスイッチがＯＮであるかどうかが判断される（ステップＳ２）。ステップＳ２において肯定判断された場合（スタンバイスイッチがＯＮである場合）には、室内温度を感知する温度感知手段の動作が開始され（ステップＳ１２）、否定判断された場合（スタンバイスイッチがＯＦＦである場合）には、熱源の動作が停止され（ステップＳ３）処理は終了する。
【００３０】
ステップＳ１において肯定判断された場合には、室内温度を感知する温度感知手段の動作が開始され（ステップＳ４）、さらにスタンバイスイッチがＯＮであるかどうかが判断される（ステップＳ５）。ステップＳ５において肯定判断された場合には、室内温度を感知する温度感知手段によって測定された室内温度（以後、「Ｔｍ」と記述する。）の値が、本床暖房システムの使用者が事前に登録した上限温度（以後、「Ｔｕ」と記述する。）の値以下であるかどうかが判断され（ステップＳ６）、ステップＳ５において否定判断された場合には、スタンバイ運転機能が反映されない通常運転が実施される（ステップＳ７）。ステップＳ６において肯定判断された場合（Ｔｍ≦Ｔｕである場合）には、本床暖房システムの使用者が事前に登録した下限温度（以後、「Ｔｌ」と記述する。）の値が、Ｔｍの値以下であるかどうかが判断され（ステップＳ８）、否定判断された場合（Ｔｍ＞Ｔｕである場合）には、室内温度がシステムに設定された上限温度を超えているため、熱源の動作が停止される（ステップＳ９）。ステップＳ８において肯定判断された場合には、室内温度はシステムに設定された上限温度と下限温度とからなる範囲に属しているため、熱源はスタンバイ運転を行い（ステップＳ１１）、否定判断された場合には、室内温度がシステムで設定された下限温度に満たないため、熱源の運転が開始され（ステップＳ１０）、床面を暖める処理が開始される。
【００３１】
なお、ステップＳ７、ステップＳ９、ステップＳ１０及びステップＳ１１のそれぞれのステップの処理が終了すると、処理はステップＳ１に戻される。
【００３２】
ステップＳ２において肯定判断された場合は、処理はステップＳ１２へと進められ、さらに処理はステップＳ６へと進められて、上記と同様の処理が実行される。
【実施例１】
【００３３】
本発明の床暖房システムを具備した実験用建造物において、まず、室内の温度を２０℃に設定した通常運転を、８時間に渡って実施した。当該通常運転中に、床面の上限温度および下限温度をそれぞれ２０℃および１０℃に設定した後、スタンバイ運転機能のスイッチをＯＮにし、通常運転のスイッチをＯＦＦにした。その後、２０時間に渡って建造物の床面温度変化を記録した。なお、建造物の外の温度（外気温）は、５℃であった。
【００３４】
床面の上限温度及び下限温度を設定し、スタンバイ運転を維持した結果、床面温度は、２０時間に渡って、当該上限温度と下限温度とからなる温度範囲内に維持された。また、２０時間経過後に、通常運転のスイッチを入れたところ、３０分程度で床温度は３０℃に達し、快適な暖房感を得ることができた。
【比較例１】
【００３５】
本発明の床暖房システムを具備した実験用建造物において、まず、室内の温度を２０℃に設定した通常運転を、８時間に渡って実施した。その後、スタンバイ運転機能のスイッチをＯＦＦにすると共に、通常運転のスイッチをＯＦＦにし、２０時間に渡って建造物の床面温度を記録した。なお、建造物の外の温度（外気温）は、５℃であった。
【００３６】
本比較例において、床面温度は、１２時間経過後に１０℃以下となった。
【００３７】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う床暖房システムもまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の床暖房システムにおける、システム構成の概要例を示す図である。
【図２】本発明の床暖房システムの一実施例における、スタンバイ機能による動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１００  床暖房システム
１１１  熱源
１１２  熱源機
１１３  蓄熱タンク
１２１  温度制御器（温度制御手段）
１２２  流量制御器（流量制御手段）
１２３  温度感知器（温度感知手段）
１３０  制御装置
１５０  床暖房マット
１７０  建造物
Ｓ１  通常運転確認
Ｓ２  通常運転停止中のスタンバイスイッチのＯＮ／ＯＦＦ確認
Ｓ３  熱源停止動作
Ｓ４、Ｓ１２  室内温度を感知する温度感知手段の動作開始
Ｓ５  運転停止中のスタンバイスイッチのＯＮ／ＯＦＦ確認
Ｓ６  ＴｍとＴｕの大小確認
Ｓ７  通常運転動作
Ｓ８  ＴｌとＴｍの大小確認
Ｓ９  熱源停止動作
Ｓ１０  熱源運転動作
Ｓ１１  熱源スタンバイ動作
【図１】
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【図２】
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