(57)【要約】【課題】  構造がシンプルで暖房マットの暖房立上り時間を短縮することが可能な、ハイブリッド式暖房マット、その制御方法、及びハイブリッド式暖房システムを提供する。【解決手段】  温水流通用配管１、１、…が埋設される溝５、５、…、及び、溝５、５、…に埋設した温水流通用配管１、１、…を具備する基材マット１０と、基材マット１０の上面に積層される電気式面状発熱体２０と、を備える、ハイブリッド式暖房マット１００とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水流通用配管が埋設される溝、及び、該溝に埋設した温水流通用配管を具備する基材マットと、該基材マットの上面に積層される電気式面状発熱体と、を備えることを特徴とする、ハイブリッド式暖房マット。
【請求項２】
前記電気式面状発熱体が、カーボン式フィルムヒータ、フィルム式アルミニウムエッチングヒータ、及び／又は、ニクロム線式面状ヒータであることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド式暖房マット。
【請求項３】
前記電気式面状発熱体の少なくとも一方の面に、金属箔板が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載のハイブリッド式暖房マット。
【請求項４】
前記温水流通用配管内を流れる温水が、温水熱源機により温められるとともに、該温水熱源機と前記温水流通用配管とを連結する連絡配管を介して、前記温水が前記温水流通用配管へ供給され、
前記温水流通用配管と前記連絡配管とが、分岐ヘッダーを介して接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マット。
【請求項５】
前記温水流通用配管が埋設された前記溝内に、さらに電気式コードヒータが配設されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マット。
【請求項６】
温水流通用配管が埋設される溝、及び、該溝に埋設した温水流通用配管を具備する基材マットと、該基材マットの上面に積層される電気式面状発熱体と、を備えるハイブリッド式暖房マットの制御方法であって、
前記温水流通用配管への通湯、及び／又は、前記電気式面状発熱体への通電を制御することにより、該電気式面状発熱体の上方へと伝えられる熱量が制御されることを特徴とする、ハイブリッド式暖房マットの制御方法。
【請求項７】
前記ハイブリッド式暖房マットを敷設した居室の温度と、該居室の室温設定値との乖離量に応じて、前記温水流通用配管への前記通湯、及び／又は、前記電気式面状発熱体への前記通電が制御されることを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッド式暖房マットの制御方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マットと、該ハイブリッド式暖房マットへと供給される温水を温めるための熱を発生すべき温水熱源機と、前記ハイブリッド式暖房マットが敷設された居室の室温を制御可能な制御手段と、を具備することを特徴とする、ハイブリッド式暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド式暖房マット、その制御方法、及びハイブリッド式暖房システムに関し、特に、構造がシンプルで暖房マットの暖房立上り時間を短縮することが可能な、ハイブリッド式暖房マット、その制御方法、及びハイブリッド式暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、床暖房マットには熱源として温水が使用されている。温水式床暖房に於いては、室温が低い場合、高温水を床暖房マットに循環させて暖房立上り時間を早める手法が一般的である。
【０００３】
ここで言う暖房立上り時間とは、床温が２８℃以上になるまでに要する時間のことである。例えば、６０℃程度の低温水を循環させる標準的な床暖房システムでは、室温が５〜８℃の時に暖房運転を開始すると、負荷にもよるが、暖房立上り時間が１時間半程度かかってしまう。タイマ運転等を使えば、この立上り時間を考慮して設定することにより、暖房不足による不快感を抑えることが可能になる。しかし、タイマ運転等を使わない場合は、何らかの方法で立上り時間を短縮しないと、利用者からの不評に繋がり、床暖房普及の阻害要因となりかねない。
【０００４】
そこで、温水熱源機に給湯暖房ガス熱源機を使用したシステムでは、給湯用の高温水（≒８０℃）を運転開始初期のみ所定時間床暖房側に循環利用することで立上り時間の短縮を図っている。
【０００５】
このような手法は、ガス熱源機に限らず、例えば特許文献１に開示されているように、ヒートポンプ式電気温水器を使用した床暖房システムでも提案されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているように、最近では高温水を循環させる時間、即ち、立上り時間を固定されたものとせず、目標湯温を、設定された床暖房レベル（床加熱能力）と外気温とに基づいて、床暖房レベルが大きいほど高く且つ外気温度が低いほど高く設定するとともに、その継続時間を床暖房レベルが大きいほど長くなるように設定するような、より合理的な方法も提案されている。かかる方法を適用可能な熱源機としては、電気ボイラー等を挙げることができる。
【０００７】
また、電気式面状発熱体を熱源とした床暖房用パネルに関する技術を開示した文献として、例えば、特許文献３を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００２−２８６２３１号公報
【特許文献２】特開平１０−２２０７８３号公報
【特許文献３】特開２００２−２３５９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１や特許文献２に開示されている手法は確かに優れているが、システムが複雑になり、コスト高は避けられない。また、故障率も上がり、結果として利用者に不利益をもたらしかねないという問題がある。
【０００９】
これらのシステムで使用可能な熱源機としては、手法によって異なるが、ガスボイラー、灯油ボイラー、電気ボイラー、電気等を挙げることができる。いずれの熱源機を用いた場合も、上記問題を含んでいる。
【００１０】
灯油ボイラーは、エネルギーコストが安い点を除けば、上記問題、つまり、システムが複雑になり、コスト高となる問題を含んでいる。また、故障率が上がり、結果として利用者に不利益をもたらしかねないという問題を解決するには至っていない。
【００１１】
一方、電気ボイラーの場合は、単純に加熱能力を大きく設計することで、その制御性の高さを活かして、立上り時間を改善することが可能である。しかし、電気ボイラーを用いて立上り時間を改善するには、必要以上に加熱能力を上げざるを得ず、電気契約アンペア数の増大に伴う基本料金の増加、ランニングコスト高は避けられず、これも結果的に利用者不利益となりかねない。
【００１２】
他方、特許文献３に開示されているように、電気式面状発熱体のみを熱源とした場合には、電気代が高い、また、温水と比べてこもり熱により床表装材が熱劣化しやすく、床表装材の交換頻度が多いという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、構造がシンプルで暖房マットの暖房立上り時間を短縮することが可能な、ハイブリッド式暖房マット、その制御方法、及びハイブリッド式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】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討した結果、温水流通用配管を埋設した基材マットの上面に、電気式面状発熱体を設けることにより上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成した。
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。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、温水流通用配管（１、１、…）が埋設される溝（５、５、…）、及び、溝（５、５、…）に埋設した温水流通用配管（１、１、…）を具備する基材マット（１０）と、基材マット（１０）の上面に積層される電気式面状発熱体（２０）と、を備えることを特徴とする、ハイブリッド式暖房マット（１００）により、上記課題を解決するものである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）において、電気式面状発熱体（２０）が、カーボン式フィルムヒータ、フィルム式アルミニウムエッチングヒータ、又は、ニクロム線式面状ヒータのいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
ここに、「カーボン式フィルムヒータ、フィルム式アルミニウムエッチングヒータ、及び／又は、ニクロム線式面状ヒータである」とは、これら３種類のヒータのうち、選択された１種類のみが使用される形態のほか、２種類又は３種類のヒータが使用される形態も含まれることを意味している。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）において、電気式面状発熱体（２０）の少なくとも一方の面に、金属箔板（３０）が設けられることを特徴とする。
【００１９】
ここに、金属箔板（３０）は、優れた熱伝導性を有するものであれば特に限定されるものではなく、その具体例としては、アルミニウム箔、錫箔、銅箔、ステンレス鋼箔、及びこれらを組み合わせた積層体等を挙げることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）において、温水流通用配管（１、１、…）内を流れる温水が、温水熱源機（３００）により温められるとともに、温水熱源機（３００）と温水流通用配管（１、１、…）とを連結すべき連絡配管（７）を介して、温水が温水流通用配管（１、１、…）へ供給され、温水流通用配管（１、１、…）と連絡配管（７）とが、分岐ヘッダー（５０）を介して接続されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）において、温水流通用配管（１、１、…）が埋設された溝（５、５、…）内に、さらに電気式コードヒータ（２、２、…）が配設されることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、温水流通用配管（１、１、…）が埋設される溝（５、５、…）、及び、溝（５、５、…）に埋設した温水流通用配管（１、１、…）を具備する基材マット（１０）と、基材マット（１０）の上面に積層される電気式面状発熱体（２０）と、を備えるハイブリッド式暖房マット（１００）の制御方法であって、温水流通用配管（１、１、…）への通湯、及び／又は、電気式面状発熱体（２０）への通電を制御することにより、電気式面状発熱体（２０）の上方へと伝えられる熱量が制御されることを特徴とする、ハイブリッド式暖房マット（１００）の制御方法により、上記課題を解決するものである。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）の制御方法において、ハイブリッド式暖房マット（１００）を敷設した居室（７００）の温度と、居室（７００）の室温設定値との乖離量に応じて、温水流通用配管（１、１、…）への通湯、及び／又は、電気式面状発熱体（２０）への通電が制御されることを特徴とする。
【００２４】
ここに、居室（７００）の温度とは、居室（７００）内の温度を検知可能な温度検知手段（４５０）により把握される、居室（７００）の温度を意味している。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）と、ハイブリッド式暖房マット（１００）へと供給される温水を温めるための熱を発生すべき温水熱源機（３００）と、ハイブリッド式暖房マット（１００）が敷設された居室（７００）の室温を制御可能な制御手段（５００）と、を具備することを特徴とする、ハイブリッド式暖房システム（１０００）により、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、温水流通用配管（１、１、…）内を流れる温水、及び／又は、電気式面状発熱体（２０）の熱を用いて、床温を上昇させることができる。したがって、シンプルな構造で、暖房立上り時間を短縮させ得る、ハイブリッド式暖房マット（１００）を提供することが可能になる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、電気式面状発熱体（２０）が、カーボン式フィルムヒータ、フィルム式アルミニウムエッチングヒータ、又は、ニクロム線式面状ヒータのいずれかであるので、ハイブリッド式暖房マット（１００）の構造をシンプルにすることが容易になる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、電気式面状発熱体の少なくとも一方の面に、金属箔板（３０）が設けられるので、温水流通用配管（１、１、…）内を流れる温水、及び／又は、電気式面状発熱体（２０）の熱を均一に伝えることが可能な、ハイブリッド式暖房マット（１００）とすることが可能になる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、連絡配管（７）と温水流通用配管（１、１、…）とが、分岐ヘッダー（５０）を介して接続されているので、分岐ヘッダー（５０）により、各温水流通用配管（１、１、…）へ温水が均等に分配される。そのため、かかる形態のハイブリッド式暖房マット（１００）によれば、床の温度斑を防止することが可能になる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、溝（５、５、…）内に、温水流通用配管（１、１、…）及び電気式コードヒータ（２、２、…）が配設されるので、温水流通用配管（１、１、…）内を流れる温水の温度低下が抑制されるとともに、居室側への放熱量が補助される。したがって、かかる形態とすれば、暖房マットの暖房立上り時間をより一層短縮し得る、ハイブリッド式暖房マット（１００）を提供することが可能になる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、温水流通用配管（１、１、…）への通湯、及び／又は、電気式面状発熱体（２０）への通電を制御することにより、電気式面状発熱体（２０）の上方へと伝えられる熱量が制御される。したがって、本発明によれば、シンプルな構造を有する暖房マットの暖房立上り時間を短縮し得る、ハイブリッド式暖房マット（１００）の制御方法を提供することが可能になる。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、居室（７００）の室温設定値と実際の温度との乖離量に応じて、温水流通用配管（１、１、…）への通湯、及び／又は、電気式面状発熱体（２０）への通電が制御されるので、室温設定値との乖離量を低減し得る、ハイブリッド式暖房マット（１００）の制御方法を提供することが可能になる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、ハイブリッド式暖房システム（１０００）に、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド式暖房マット（１００）が備えられている。そのため、シンプルな構造を有し、かつ、暖房立上り時間を短縮可能な、ハイブリッド式暖房システム（１０００）を提供することが可能になる。
【００３４】
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】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明するが、以下に説明するものは本発明の実施形態の一例であって、本発明はその要旨を超えない限り、以下の説明になんら限定されるものではない。
【００３６】
１．ハイブリッド式暖房マット
図１は、本発明のハイブリッド式暖房マットの形態例を概略的に示す断面図であり、本発明のハイブリッド式暖房マットが床に敷設される場合を示している。
図示のように、本発明のハイブリッド式暖房マット（以下において、単に「暖房マット」と記述する。）１００は、基材マット１０及び当該基材マット１０の上面に配設される電気式面状発熱体２０を備えている。暖房マット１００は、根太８０、８０の上に配設された下地合板７０の上面に配設され、当該暖房マット１００の上面には表装材６０、６０、…が配設されている。そして、本発明にかかる基材マット１０には、溝５、５、…が形成されており、温水流通用配管１、１、…、及び電気式コードヒータ２、２、…が、溝５、５、…に配設されている。さらに、電気式面状発熱体２０と表装材６０、６０、…との間には、金属箔板３０が配設されている。
以下、基材マット１０、温水流通用配管１、溝５、電気式面状発熱体２０、金属箔板３０、電気式コードヒータ２、及び、表装材６０について、詳細に説明する。
【００３７】
＜基材マット１０＞
基材マット１０の材質は特に限定されないが、断熱性に富んだ発泡剛性樹脂製の板状部材が好ましい。具体的には、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体、ポリメチルメタクリレート発泡体、ポリカーボネート発泡体、ポリフェニレンオキサイド発泡体、ポリスチレン及びポリエチレンの混合物からなる発泡体などが挙げられる。中でも、コストや加工性の点から、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体などが好適である。また、基材マット１０の厚さは、温水流通用配管１、１、…を配設可能とする等の観点から、９〜５０ｍｍとすることが好ましい。
【００３８】
＜温水流通用配管１＞
温水流通用配管１、１、…は、その内側空間に温水を流通させて外部に熱を供給するように機能する。そのため、本発明にかかる温水流通用配管１、１、…は、可撓性、機械的強さ、耐熱性、耐薬品性などに優れている必要がある。これらの観点から、温水流通用配管１、１、…の具体例としては、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、これら樹脂管の壁面に金属線を埋設したもののほか、銅管などを挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管である。また、温水流通用配管１、１、…の直径は、施工対象によっても異なるが、一般的には、外径を５〜３０ｍｍ、内径を３〜２０ｍｍとすることが好ましい。
【００３９】
＜溝５＞
基材マット１０の一方の面には、温水流通用配管１、１、…を埋設するための溝５、５、…が、基材マット１０の側面に沿って、複数本刻設されている。
【００４０】
溝５、５、…の開口部の幅は、温水流通用配管１、１、…の外径と同じ寸法、又はこれより僅かに大きくするのが好ましい。本発明において、溝５、５、…は、通常、その延在方向に直交する断面形状がＵ字形状又はコの字形状となるように形成される。特に、温水流通用配管１、１、…から表面への伝熱性、温水流通用配管１、１、…を溝５、５、…に埋設する際の施工性の面から、溝５、５、…は断面Ｕ字形状とすることが好ましい。
【００４１】
溝５、５、…の深さは、当該溝５、５、…に温水流通用配管１、１、…のみを埋設する場合には、温水流通用配管１、１、…の外径とほぼ同じ寸法とするのが好ましい。溝５、５、…の深さが温水流通用配管１、１、…の外径より大きいと、放熱管を埋設した際に、温水流通用配管の上側に隙間ができる。このため、温水の熱を効果的に表面側に伝熱することができず、伝熱効率が低下しやすくなる。一方、溝５、５、…に、温水流通用配管１、１、…、及び、電気式コードヒータ２、２、…を埋設する場合には、上記隙間が形成されないような外径とすることが好ましい。
【００４２】
＜電気式面状発熱体２０＞
本発明の暖房マット１００で使用可能な電気式面状発熱体２０の種類としては、カーボン式フィルムヒータ、フィルム式アルミニウムエッチングヒータ、ニクロム線式面状ヒータ等が挙げられる。
【００４３】
電気式面状発熱体２０としてカーボン式フィルムヒータを用いる場合には、公知のものを使用することができる。その代表的な構造としては、ポリエステルなどの絶縁フィルムからなる下地材で作られたシートの上に、一定の厚さ及び間隔で、概略短冊状をした所定の抵抗値を有する発熱用のカーボンペーストが印刷されたもの等を例示することができる。ここで、当該カーボンペーストには、その間に所定の幅の空白が所定のピッチで設けられている。各々のカーボンは、カーボンに電流を流すと発熱する発熱部として機能する。加えて、下地材の左右両側の部分には、各カーボンに電流を供給するための導体としてのフラットケーブル部が設けられている。また、カーボン及び導体が設けられた下地材には、それらカーボン及び導体を外側から覆って保護するための仕上げ材としての保護シートがラミネートされた形で取り付けられている。
【００４４】
電気式面状発熱体２０としてフィルム式アルミニウムエッチングヒータを用いる場合にも、公知のものを使用することができる。その代表的な構造としては、アルミニウム金属箔からなる電気抵抗体をエッチングすることにより発熱回路を形成し、当該電気抵抗体からなる発熱回路の端部に、外部電源と接続するための電極構造を設け、さらにその両面をポリエステルフィルムでラミネート被覆したもの等を例示することができる。
【００４５】
さらに、電気式面状発熱体２０としてニクロム線式面状ヒータを用いる場合にも、公知のものを使用することができる。その代表的な構造としては、ニクロム線発熱体を耐熱ビニルで被覆したコード状ヒータに、外部との接続を行う電極構造を設け、熱設計に応じた発熱パターンでアルミニウムシートに熱融着したもの等を例示することができる。
【００４６】
＜基材マット及び電気式面状発熱体の固定方法＞
電気式面状発熱体２０は、通常、基材マット１０の上面の全域に敷設される。基材マット１０上への電気式面状発熱体２０の固定は、電気式面状発熱体２０の発熱部、または発熱回路が存在しない箇所にステープル、若しくはウレタン系接着剤等を用いて固定する。この他、電気式面状発熱体２０の発熱部、または発熱回路が存在しない箇所に、孔を開けても良い。孔を開けることによって、基材マット１０と電気式面状発熱体２０との間の接着剤に含まれる空気を、当該孔から抜くことが可能になる。空気を抜くことができれば、接着性の向上、および表装材に荷重が加わった際の音鳴りを防止することが可能となる。
【００４７】
＜金属箔板３０＞
金属箔板３０は、温水、及び／又は、電気式面状発熱体２０からの熱を均等に行き渡らせ、表装材６０表面上の温度分布をより均一にするために、表装材６０と電気式面状発熱体２０との間、基材マット１０と電気式面状発熱体２０との間に敷設することができる。したがって、金属箔板３０は、熱伝導性に優れた材料で形成されていることが好ましく、当該材料の具体例としては、アルミニウム、錫、銅、ステンレス鋼、及びこれらを組み合わせた積層体などを挙げることができる。これらの金属箔板の中でも、製造の容易さやコストなどを勘案すると、アルミニウム箔が最も好ましい。
【００４８】
＜電気式コードヒータ２＞
電気式コードヒータ２、２、…は、温水流通用配管１、１、…内を流れる温水を加熱可能であり、かつ、溝５、５、…に配設可能であれば、その形態は特に限定されない。
本発明にかかる電気式コードヒータの具体例としては、ガラス繊維芯材に所定のピッチでニクロム線を螺旋状に巻きつけ、さらにその外側を耐熱シリコンゴムで被覆した公知のもの等を挙げることができる。
【００４９】
＜表装材６０＞
電気式面状発熱体２０の上面（図１では、金属箔板３０の上面）には、表装材６０が敷設される。表装材６０は、温水流通用配管１、１、…を埋設した基材マット１０、および電気式面状発熱体２０を保護すると共に、表面外観の意匠性と耐久性を高めるために敷設される。
表装材６０としては、通常、フローリング、タイル、カーペット、畳等が使用される。
【００５０】
表装材６０としてフローリングを使用する場合、当該フローリングの表面には、通常、天然木材板、天然木材板又は木目模様などの模様を印刷したプラスチックフィルム、不織布、強化紙などが貼着される。好ましくは、天然木材板又は強化紙である。
【００５１】
また、表装材６０としてカーペットを使用する場合には、カーペット上から加えられる点荷重によって、電気式面状発熱体２０や基材マット１０等が破損することを防止する観点から、表装材６０と電気式面状発熱体２０との間に、合板を敷設するのが好ましい。合板を敷設する場合、その厚さは通常５〜１２ｍｍ、好ましくは９〜１２ｍｍとする。
【００５２】
表装材６０の厚さは、強度を確保する等の観点から３ｍｍ以上とすることが好ましい。加えて、温水流通用配管１、１、…、電気式面状発熱体２０からの伝熱効率を高くする等の観点から、１５ｍｍ以下の厚さとすることが好ましい。
【００５３】
なお、図１には、金属箔板３０及び電気式コードヒータ２、２、…を備えた形態の暖房マット１００を例示したが、本発明の暖房マットは当該形態に限定されるものではなく、金属箔板３０及び／又は電気式コードヒータ２、２、…が備えられない形態とすることも可能である。
【００５４】
また、上記説明では、床に敷設される形態の暖房マット１００について記述したが、本発明の暖房マット１００の敷設箇所は床に限定されるものではなく、壁や天井に敷設されていても良い。本発明の暖房マット１００を壁に敷設する場合には、表装材６０が室内側となるように配置する。これに対し、天井に敷設する場合には、表装材６０が下面となるように配置する。本発明の暖房マットを壁に敷設する場合には、上記表装材として、壁紙を用いれば良く、また、天井に敷設する場合には、上記表装材として、天井紙を使用すれば良い。
【００５５】
２．ハイブリッド式暖房システム
図２は、本発明のハイブリッド式暖房システムの形態例を示す概略図である。図２において、図１と同様の構成を採る部材・部位には、図１にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５６】
図示のように、本発明のハイブリッド式暖房システム（以下において単に「暖房システム」と記述する。）１０００は、居室７００に敷設された暖房マット１００と、温水流通用配管１、１、…に供給される温水を温める温水熱源機３００と、居室７００の室温を制御可能な制御手段５００と、電気式面状発熱体２０への通電を制御する電気切替手段６００と、を具備している。温水熱源機３００によって加熱された温水は、連絡配管７及び分岐ヘッダー５０を通って温水流通用配管１、１、…へ供給される。入力手段４００及び温度検知手段４５０を備える居室７００内で放熱することにより、温度が低下した温水は、分岐ヘッダー５０及び連絡配管７を通って温水熱源機３００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。ここに、連絡配管７、７と温水流通用配管１、１、…とは、分岐ヘッダー５０を介して接続されている。
【００５７】
本発明の暖房システム１０００において、温水熱源機３００、及び、電気切替手段６００の動作は、制御手段５００によって制御される。制御手段５００には、上記動作の制御を実行するＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ５０１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、ＣＰＵ５０１に対する記憶装置は、例えば、温水熱源機３００、及び電気切替手段６００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ＲＯＭ５０２と、ＣＰＵ５０１の作業領域として機能するＲＡＭ５０３等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ５０１が、ＲＯＭ５０２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、本発明の暖房システム１０００における制御手段５００が機能する。
【００５８】
温度検知手段４５０及び入力手段４００からの出力信号は、入力ポート５０５を介して、入力信号としてＣＰＵ５０１へと到達する。一方で、タイマ５０４により発せられた時間に関する信号も、ＣＰＵ５０１へと到達する。入力手段４００は、本発明の暖房システム１０００の使用者が、システム１０００の起動／停止を選択したり、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、あるいは、タイマ運転機能のＯＮ／ＯＦＦを設定したりするための装置（例えば、操作パネル等）である。ＣＰＵ５０１は、上記各種入力要素からの信号、及びＲＯＭ５０２に記憶された室温設定値に関するプログラム等に基づいて、出力ポート５０６を介して、温水熱源機３００、及び、電気切替手段６００に対する動作指令を制御する。電気切替手段６００は、ＣＰＵ５０１から与えられた動作指令に応じて、交流電源８００から電気式面状発熱体２０へと流れる電気のＯＮ／ＯＦＦ切替を制御する。
【００５９】
以下、連絡配管７、分岐ヘッダー５０、温水熱源機３００、及び、交流電源８００について、説明する。
【００６０】
＜連絡配管７＞
連絡配管７は、温水熱源機３００と分岐ヘッダー５０及び温水流通用配管１、１、…とを結ぶ配管である。配管の内側空間に温水を流通させて、分岐ヘッダー５０及び温水流通用配管１、１、…へ温水を供給するように機能する。配管は、可撓性、機械的強さ、耐熱性、耐薬品性などに優れている必要がある。これらの観点から、連絡配管７の具体例としては、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、管の壁面に金属線を埋設した樹脂管のほか、銅管などを挙げることができる。これらの中でも好ましいのは、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管である。
【００６１】
＜分岐ヘッダー５０＞
分岐ヘッダー５０、５０は、連絡配管７と温水流通用配管１、１、…とを接続している。上述のように、温水熱源機３００から連絡配管７を経由してくる温水は、連絡配管７と温水流通用配管１、１、…とを接続する分岐ヘッダー５０に入る。その後、基材マット１０に埋設された温水流通用配管１、１、…へ分配される。分配された温水は、基材マット１０内に埋設された温水流通用配管１、１、…を循環する。その後、分岐ヘッダー５０へ戻され、再び温水熱源機３００へと戻る。すなわち、分岐ヘッダー５０により、基材マット１０内へ均等に温水を分配することができ、表装材６０上での温度斑を防止できる。
分岐ヘッダーの構成材料は、上記機能を果たし得るものであれば特に限定されない。所定の耐熱性、強度、及び耐久性を備えていれば、金属、合成樹脂、セラミック等を使用可能である。通常、金属製、樹脂製のものが使用される。
【００６２】
＜温水熱源機３００＞
温水熱源機３００が、ガス、灯油等を使う燃焼式熱源機の場合は、上記ＣＰＵ５０１の動作指令に応じ、通常、６０℃の温水を供給、停止させる機能を有する。これに対し、温水熱源機３００が、電気式熱源機の場合は、上記ＣＰＵ５０１の動作指令に応じ、温水温度を通常６０℃になるように、電源をＯＮ／ＯＦＦさせる機能を有する。
【００６３】
＜交流電源８００＞
本発明において、交流電源８００は、一般家庭用電源（１５Ａ、１００Ｖ）を使用できる。
【００６４】
上記説明では、入力手段４００とは別に、温度検知手段４５０及び制御手段５００が備えられる形態について記述したが、本発明の暖房システムは当該形態に限定されるものではなく、温度検知手段及び制御手段の機能が内蔵された入力手段が備えられる形態とすることも可能である。
【００６５】
３．ハイブリッド式暖房マットの制御方法
上述のように、本発明の暖房マット１００及び暖房システム１０００には、温水流通用配管１、１、…、及び電気式面状発熱体２０が備えられている。そのため、これらの一方又は双方の状態を制御することにより、暖房マット１００の温度状態を調整することが可能になる。例えば、居室７００が低温状態にあり、入力手段４００によって設定される室温設定値との乖離量が多い場合には、温水熱源機３００から６０℃の温水が供給されるように制御するとともに、交流電源８００から電気式面状発熱体２０へ通電するように電気切替手段６００の動作を制御する。かかる制御を実施すれば、暖房マットの立上り時間を短縮することが可能になる。そして、当該運転を継続し、室温設定値と温度検知手段４５０によって検知された実際の室温との乖離量が低減した場合には、温水熱源機３００及び／又は電気切替手段６００の動作を制御して、通湯及び／又は通電を停止すればよい。このようにすれば、居室７００の温度を精度良く制御できるので、使用者の不快感を抑制することが可能になる。
【００６６】
以下に、室温５℃の状態から、室温設定値を２０℃、乖離量を２℃として、本発明のハイブリッド式暖房システム１０００を起動した場合の制御方法について、記述する。
【００６７】
ハイブリッド式暖房システム１０００を起動した後、温度検知手段４５０によって検知される室温が１８℃に到達するまでは、通湯及び誘電をＯＮにする。１８℃に到達した後、ＣＰＵ５０１からの指令に基づいて電源切替手段６００を作動させ、通電をＯＦＦにする。そして、２０℃に到達するまでの間、熱源は温水のみとする。２０℃に到達した後は、例えば、室温が上昇し、温度検知手段４５０によって検知された室温と入力手段４００によって設定した設定温度（２０℃）との乖離量が乖離量設定値（２℃）を超えて２２℃以上となった場合には、制御手段５００から温水熱源機３００へ、通湯を停止させる電気信号を送る。逆に、室温が低下し、上記設定温度（２０℃）との乖離量が乖離量設定値（２℃）を超えて１８℃未満となった場合には、制御手段５００から電源切替手段６００へ動作指令を送り、電気式面状発熱体２０への通電を再開する。
【００６８】
上記のように制御することで、室温設定値に到達の際、いわゆるソフトランディングが可能となるほか、室温設定値を超える度合いが小さくなる。この結果、居室内の人に快適性を与えることが可能になる。
【００６９】
図３は、制御方法の形態例を簡略化して示すフローチャートである。図３において、Ｔｓは設定温度、Ｔｍは温度検知手段によって検知される室温、Ｔｋは上記乖離量設定値を表している。図３では、システム起動時にＴｓ−Ｔｍ＞Ｔｋの関係が成り立つことを仮定している。さらに、システムを起動させることにより室温が上昇している場合には通湯のみでも室温の上昇を継続可能である反面、通湯及び通電の停止により室温が低下している場合には、通湯及び通電の実施のみにより室温を再び上昇させ得る状況を仮定している。以下、図３を参照しつつ、本実施形態にかかる制御方法について説明する。
【００７０】
上述のように、暖房システム起動時において、Ｔｓ及びＴｍには、Ｔｓ−Ｔｍ＞Ｔｋの関係が成り立つ。そのため、システム起動後に、居室７００の室温Ｔｍを上昇させるべく、温水熱源機３００により通湯が開始され（ステップＳ１）、引き続き、電気切替手段６００により電気式面状発熱体２０への通電が開始される（ステップＳ２）。そして、居室７００に備えられる温度検知手段４５０によって検知された室温Ｔｍと、設定温度Ｔｓとが、Ｔｓ−Ｔｍ≦Ｔｋを満たすか否かが判断される（ステップＳ３）。ステップＳ３において、肯定判断された場合には、居室７００の室温が上昇し、設定温度Ｔｓに近づいてきている。そのため、ＣＰＵ５０１の指令に基づいて電気切替手段６００の動作を制御して、電気式面状発熱体２０への通電を停止する一方（ステップＳ４）、通湯は継続する。本実施形態において、室温が上昇している場合には、通湯のみでも室温の上昇を継続可能であるため、通電のみを停止しても室温はゆるやかに上昇する。
【００７１】
ステップＳ４の後に、Ｔｍ−Ｔｓ＞Ｔｋであるか否かが判断される（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、室温Ｔｍが上昇しすぎているため、これ以上の室温上昇を防止すべく、ＣＰＵ５０１の指令に基づいて温水熱源機３００の動作を制御して、通湯を停止する（ステップＳ６）。このようにして通電及び通湯が停止されると、室温の上昇が止まり、やがて室温が下降に転じる。
【００７２】
ステップＳ６の後に、Ｔｍ＜Ｔｓであるか否かが判断され（ステップＳ７）、室温ＴｍがＴｓよりも低下したか否かが確認される。ステップＳ７において肯定判断された場合には、室温Ｔｍが設定温度Ｔｓ未満となっているため、室温の下降を抑制すべく通湯が再開される（ステップＳ８）。しかし、上述のように、室温下降時に通湯のみを再開しても室温の下降を止めることはできず、室温はゆるやかに下降し続ける。
【００７３】
ステップＳ８の後に、Ｔｓ−Ｔｍ＞Ｔｋであるか否かが判断される（ステップＳ９）。ステップＳ９において肯定判断された場合には、室温Ｔｍが下降しすぎている。そのため、入力手段４００によってシステム停止が選択されているか否か、すなわち、運転を継続するか否か（以下において、単に「運転を継続するか否か」と記述する。）が判断される（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において肯定判断された場合には、これ以上の室温下降を防止して再び室温を上昇させるべく、通電が再開され（ステップＳ１１）、ステップＳ３へと戻される。
【００７４】
一方、ステップＳ３において否定判断された場合には、室温Ｔｍが設定温度Ｔｓに近い温度である。そのため、室温Ｔｍをさらに上昇させるか否かを決定すべく、運転を継続するか否かが判断される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において肯定判断された場合には、室温Ｔｍをさらに上昇させる必要があるため、ステップＳ１へと戻され、通湯及び通電が継続される。これに対し、ステップＳ１２において否定判断された場合には、通電が停止され（ステップＳ１３）、さらに通湯が停止された後（ステップＳ１４）、システムが停止される。
【００７５】
また、ステップＳ５において否定判断された場合には、室温Ｔｍは設定温度Ｔｓの近傍である。そのため、室温Ｔｍをさらに上昇させるか否かを決定すべく、運転継続の是非が判断される（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において肯定判断された場合には、室温Ｔｍをさらに上昇させるべく、ステップＳ５へと戻される。これに対し、ステップＳ１５において否定判断された場合には、通湯が停止された後（ステップＳ１６）、システムが停止される。
【００７６】
他方、ステップＳ７において否定判断された場合には、室温Ｔｍが設定温度Ｔｓ以上であるため、引き続き、かかる状態で運転を停止するか否かがが判断される（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において肯定判断された場合には、運転を継続するため、ステップＳ７へと戻される。これに対し、ステップＳ１７において否定判断された場合には、システムが停止される。
【００７７】
また、ステップＳ９において否定判断された場合には、室温Ｔｍは設定温度Ｔｓ以下であるものの、設定温度Ｔｓの近傍である。そのため、室温Ｔｍの下降を抑制すべきか否かを決定すべく、運転を継続するか否かが判断される（ステップＳ１８）。ステップＳ１８において肯定判断された場合には、室温Ｔｍの下降を抑制するために、ステップＳ８へと戻される。これに対し、ステップＳ１８において否定判断された場合には、一旦再開された通湯が停止された後（ステップＳ１９）、システムが停止される。加えて、ステップＳ１０において否定判断された場合も、一旦再開された通湯が停止された後（ステップＳ２０）、システムが停止される。
【００７８】
なお、上記説明では、通電を停止するか否かを判断してから、通湯の継続が判断される制御形態について記述したが、本発明の制御方法は当該形態に限定されるものではなく、通湯継続の判断がされてから通電の有無が判断される形態であっても良い。
【００７９】
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ハイブリッド式暖房マット、その制御方法、及びハイブリッド式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】
【００８０】
【図１】ハイブリッド式暖房マットの形態例を概略的に示す断面図である。
【図２】ハイブリッド式暖房システムの形態例を示す概略図である。
【図３】ハイブリッド式暖房マットの制御方法の形態例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１  温水流通用配管
２  電気式コードヒータ
５  溝
７  連絡配管
１０  基材マット
２０  電気式面状発熱体
３０  金属箔板
５０  分岐ヘッダー
６０  表装材
１００  ハイブリッド式暖房マット
３００  温水熱源機
４００  入力手段
４５０  温度検知手段
５００  制御手段
６００  電源切替手段
１０００  ハイブリッド式暖房システム
【図１】
2007003148.tif 000003
【図２】
2007003148.tif 000004
【図３】
2007003148.tif 000005