JP2005332128A - 暖房システム及びその制御方法、並びに、そのためのコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 速熱運転制御により暖房対象の温度が過剰に高くなり過ぎるのを防止する暖房システムを提供する
【解決手段】 暖房システム１０は、熱源である電気ヒータ１１と、電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサ１２と、ヒータ温度検知センサ１２が検知するヒータ温度が目標温度に到達するように電気ヒータ１１の通電制御を行う通電制御部１３と、を備える。通電制御部１３は、運転開始時に、ヒータ温度検知センサ１２が検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、ヒータ温度検知手段１２が検知したヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットするように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源である電気ヒータと、その温度を検知するヒータ温度検知センサと、を備えた暖房システム及びその制御方法、並びに、そのためのコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体に関する。

床暖房システムにおいて、運転開始時に、電気ヒータの設定温度よりも高い温度を目標温度として昇温させ、それによって短時間で床を暖めるようにした速熱運転制御が採用されたものが広く知られている。また、それに加えて、いろいろな制御機能を付加したものも市場に投入されている。

例えば、特許文献１には、電源投入後、ヒーターへの通電により設定温度より高い高温度まで上昇するよう制御する急速暖房手段と、ヒーターへの通電を制御して設定温度に保つ第１の定温制御手段とを有する温度制御装置において、高温度に保つ第２の定温制御手段を具備し、急速暖房手段の作動時に、設定温度から高温度までの温度上昇が基準時間以内に行われた場合は、その後所定時間にわたって高温度に保つ第２の定温制御手段による温度制御を行い、設定温度から高温度までの温度上昇が基準時間以内に行われなかった場合は、その後第２の定温制御手段による温度制御を行わずに第１の定温制御手段による温度制御を行うことが開示されている。そして、これによれば、急速暖房時に電気暖房器具の温度上昇率が速すぎて基準時間以内に一定幅の温度上昇が行われた場合に、所定時間にわたって、設定温度よりも高い一定の温度に基づいて定温制御を行うこととしたので、急速暖房後、直ちに設定温度に基づく定温制御に入る場合と比べて電気暖房器具の加熱不足を補い、電気暖房器具の温度を十分高めることができ、また、基準時間以内に一定幅の温度上昇が行われなかった場合には定温制御を行わないために使用者が長時間同じ場所に座っている部分が局所的に高温となるのを防止することができる、と記載されている。

特許文献２には、布団本体のヒータ部に対して所望の設定温度よりも高い目標温度に基づいて通電して速暖運転を行う場合の布団本体の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段により検知された布団本体の温度が目標温度に達するまでの時間を計測する時間計測手段と、この時間計測手段により計測された時間と予め定められた速暖の基準時間とを比較し、この比較結果に応じて速暖運転の解除又は延長を選択する速暖時間選択手段とを備えた採暖装置が開示されている。そして、これによれば、簡単な構成で使用状況に則した速暖運転を行うことができる、と記載されている。

特許文献３には、カーペット本体に内蔵されたヒータへの通電を、ヒータ近傍の温度を検出する本体温度センサおよび室温センサからの検出信号に基づいてオンオフ制御する電気カーペットの温度調節方法において、急速暖房モード開始後最初にヒータへの通電をオフさせる第１回目オフ温度を、設定オフ温度よりも所定のシフト量だけ高く設定し、その後にオフ温度を設定オフ温度に戻すように制御すると共に、上記所定のシフト量を、本体温度センサによる検出温度に基づいて演算された単位時間当たりの検出温度上昇率が高いほど増大させ且つ室温が低いほど増大させるように、上記検出温度上昇率及び室温に基づいて制御することが開示されている。そして、これによれば、ヒータ近傍での検出温度上昇率および室温に基づいて、カーペットカバー等や床面の熱伝達特性を判断し、これに応じてシフト量を制御して第１回目オフ温度を設定するので、電気カーペットの設置条件の相違にかかわらず、快適な急速暖房を行うことができる、と記載されている。

特許文献４には、カーペット本体に内蔵されたヒータへの通電をオンオフ制御すると共に、電源立ち上げ後最初にヒータへの通電をオフさせる第１回目オフ温度を、設定オフ温度 よりも所定温度だけ高く設定している電気カーペットの温度調節方法において、カーペット本体の温度を、上記第１回目オフ温度から段階的に設定オフ温度 に近づけることが開示されている。そして、これによれば、電源立上げ後に一旦立上げたカーペット本体の温度を、段階的に設定オフ温度に近づけるので、ヒータのオフ状態が長時間続くことがなく、したがって、急速暖房後の表面温度の低下を抑制でき、人に不快感を与えることがない、と記載されている。

なお、一般的には、床暖房システムでは、床温度又はヒータ温度によって温度管理が行われるが、通常は、後者により管理されている。これは、床には平滑性が要求されるために温度検知センサを取り付けて床表面に凹凸が形成されるのが好ましくなく、また、床内部に温度検知センサを設けるとすると、床強度を考慮する必要が生じると共に、床の加工、センサの設置等が煩雑であり、コスト高、床の大型化を招き、さらに、床表面と反対側に温度検知センサを設けるとすると、床表面の温度との相異から正確な制御ができないためである。
特許第２６０４１７０号公報 特開平１１−２３７９２４号公報 特許第２６５３２７１号公報 特許第２６２６３１２号公報

ところで、速熱運転制御がなされる床暖房システムでは、運転開始時に床温度、すなわち、ヒータ温度がある程度高い場合であっても、速熱運転制御がなされるので、場合によっては、床温度が過剰に高くなり過ぎてしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、速熱運転制御により暖房対象が過剰に高くなり過ぎるのを防止する暖房システム及びその制御方法、並びに、そのためのコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体を提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、熱源である電気ヒータと、
上記電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサと、
上記ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度が目標温度に到達するように上記電気ヒータの通電制御を行う通電制御部と、
を備えた暖房システムであって、
上記通電制御部は、運転開始時に、上記ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、上記ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットするように構成されている。

上記のシステム構成によれば、ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いとき、つまり、例えば床温度などの暖房対象の温度が比較的低いときには、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットして速熱運転制御を行うものの、ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のとき、つまり、例えば床温度などの暖房対象の温度が比較的高いときには、設定温度を目標温度にセットするために速熱運転制御を行わない。従って、運転開始時に温度がある程度高い場合には、速熱運転制御がなされず、それによって暖房対象が過剰に高くなり過ぎるのを防止することができる。

ここで、閾温度は、具体的な２０℃や２５℃のような固定した温度であっても、設定温度よりも例えば１０℃とか１５℃低い温度といった設定温度によって変動する温度であってもよい。

本発明の暖房システムは、上記通電制御部が、運転開始時に、上記ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低く、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットした場合に、上記ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度が目標温度に到達した後に、設定温度を目標温度にセットするように構成されているものであってもよい。

上記のシステム構成によれば、目標温度が設定温度よりも高くセットされるものの、ヒータ温度が目標温度に到達した後に、その設定温度を目標温度にセットし直すので、床などの暖房対象が過剰に昇温するのを防止することができる。

本発明の暖房システムは、特に用途が限定されるものではないが、例えば、床暖房に用いることができる。

本発明の暖房システムの通電制御部は、特に限定されるものではないが、例えば、壁付け型コントローラで構成される。

本発明の暖房システムのように、熱源である電気ヒータと、該電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサと、を備えたものの本発明の制御方法は、運転開始時に、上記ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、上記ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットし、該ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度がその目標温度に到達するように上記電気ヒータの通電制御を行うものである。

本発明の暖房システムのように、熱源である電気ヒータと、該電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサと、を備えたものをコンピュータ制御するための本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータに、
上記ヒータ温度検知センサの検知したヒータ温度に関連づけられた情報を取得する手順と、
上記取得したヒータ温度に関連づけられた情報に基づいて、そのヒータ温度が所定の閾温度よりも低いか否かを判断する手順と、
上記判断に基づいて、ヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、ヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットする手順と、
上記セットした目標温度に基づいて、上記ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度がその目標温度に到達するように上記電気ヒータの通電制御を行う手順と、
を実行させるものである。

このようなコンピュータプログラムは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたものがコンピュータにインストールされ、或いは、オンラインでコンピュータにダウンロードされることによりコンピュータで実行可能な状態となる。

本発明によれば、ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときには、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットして速熱運転制御を行うものの、ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のときには、設定温度を目標温度にセットするために速熱運転制御を行わないので、暖房対象が過剰に高くなり過ぎるのを防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る床暖房システム１０の構成を示す。

この床暖房システム１０は、熱源を構成する電気ヒータ１１、その電気ヒータ１１の温度を検知するヒータ温度検知センサ１２、及び、通電制御部１３を備える。ヒータ温度検知センサ１２は、電気ヒータ１１に取り付けられていると共に通電制御部１３に接続されている。通電制御部１３は、マイクロコンピュータで構成されており、ヒータ温度検知センサ１２が検知するヒータ温度が後述のようにセットされる目標温度に到達するように電気ヒータ１１の通電制御を行う。通電制御部１３は、例えば、壁付け型コントローラで構成される。

図２は、この床暖房システム１０による床構造２０を示す。

この床構造２０は、断熱材層２１、コンクリートスラブ２２、ワイヤメッシュ２３が埋設されたモルタル層２４が順に下層から積層され、その上に床仕上材２５が設けられたものである。そして、コンクリートスラブ２２とモルタル層２４との層間にヒーティングケーブルからなる電気ヒータ１１が布線されている。また、コンクリートスラブ２２を通って設けられた配線１４が電気ヒータ１１に接続されている。

この床暖房システム１０では、通電制御部１３において、電気ヒータ１１の設定温度を自在に変更することができるようになっており、以下の制御を行う。なお、電気ヒータ１１の設定温度は、熱の散逸等による損失があるため、床の設定温度よりもやや高い温度であり、床の設定温度と１対１対応となっている。従って、床の設定温度を変えることによって電気ヒータ１１の設定温度が変わるようになっている。

図３は、通電制御部１３による制御を示すフローチャートである。

床暖房システム１０の運転が開始されると、まず、ステップＳ１で、ヒータ温度検知センサ１２の検知したヒータ温度の情報を取得し、続くステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、そのヒータ温度の情報に基づいて、ヒータ温度が所定の閾温度よりも低いか否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ３に進み、ＮＯの場合にはステップＳ８に進む。ここで、閾温度は、具体的な２０℃や２５℃のような固定した温度であっても、設定温度よりも例えば１０℃とか１５℃低い温度といった設定温度によって変動する温度であってもよい。

ステップＳ３では、目標温度を電気ヒータ１１の設定温度よりも高い所定温度にセットし、続くステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、電気ヒータ１１に通電し、続くステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ヒータ温度検知センサ１２の検知したヒータ温度の情報を取得し、続くステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、そのヒータ温度の情報に基づいて、ヒータ温度が目標温度以上であるか否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ７に進み、ＮＯの場合にはステップＳ４に戻る。

ステップＳ７では、目標温度が維持されるように電気ヒータ１１を所定時間だけオン／オフ制御し、続くステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、目標温度を電気ヒータ１１の設定温度にセットし、続くステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、電気ヒータの通電を停止し、続くステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、ヒータ温度検知センサ１２の検知したヒータ温度の情報を取得し、続くステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、そのヒータ温度の情報に基づいて、ヒータ温度が目標温度である設定温度以上であるか否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ９に戻り、ＮＯの場合にはステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、電気ヒータ１１に通電し、ステップＳ１０に戻る。

以上の制御は、通電制御部１３としてのコンピュータにインストールされた下記のコンピュータプログラムの情報処理によって実行されるものである。

そのコンピュータプログラムの要部は、コンピュータである通電制御部１３に、
ヒータ温度検知センサ１２の検知したヒータ温度の情報を取得する手順と、
その取得したヒータ温度の情報に基づいて、ヒータ温度が所定の閾温度よりも低いか否かを判断する手順と、
その判断に基づいて、ヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、ヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットする手順と、
セットした目標温度に基づいて、ヒータ温度検知センサ１２が検知するヒータ温度がその目標温度に到達するまで電気ヒータ１１の通電制御を行う手順と、
を実行させるものである。

また、電気ヒータ１１の通電制御を行う手順においては、
ヒータ温度が所定の閾温度よりも低く、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットした場合、
電気ヒータ１１に通電する手順と、
ヒータ温度検知センサ１２の検知したヒータ温度の情報を取得する手順と、
そのヒータ温度の情報に基づいて、ヒータ温度が目標温度以上であるか否かを判断する手順と、
その判断に基づいて、ヒータ温度が目標温度以上であるときに、目標温度が維持されるように電気ヒータ１１を所定時間だけオン／オフ制御し、その後、目標温度を電気ヒータ１１の設定温度にセットし直すと共に、電気ヒータ１１への通電を停止し、目標温度が維持されるように電気ヒータ１１をオン／オフ制御する一方、ヒータ温度が設定温度よりも低いときに、もとの目標温度に基づいて電気ヒータ１１への通電を継続する手順と、
を実行させ、
ヒータ温度が所定の閾温度以上であって、設定温度を目標温度にセットした場合、
電気ヒータ１１に通電すると共に、目標温度が維持されるように電気ヒータ１１をオン／オフ制御する手順と、
を実行させるものである。

さらに、電気ヒータ１１をオン／オフ制御する手順においては、
電気ヒータ１１を停止する手順と、
ヒータ温度検知センサ１２の検知したヒータ温度の情報を取得する手順と、
そのヒータ温度の情報に基づいて、ヒータ温度が目標温度以上であるか否かを判断する手順と、
その判断に基づいて、ヒータ温度が目標温度以上であるときに、電気ヒータ１１への通電のを停止を継続する一方、ヒータ温度が目標温度よりも低いときに、電気ヒータ１１に通電する手順と、
を繰り返し実行させるものである。なお、ステップＳ７での電気ヒータ１１のオン／オフ制御では、これに所定時間が経過したか否かの判断が加わる。

通電制御部１３へのこのようなコンピュータプログラムのインストールは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体から行っても、また、オンラインでダウンロードして行ってもよい。

以上の構成の床暖房システム１０によれば、図４（ａ）に示すように、ヒータ温度検知センサ１２が検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いとき、つまり、床温度が比較的低いときには、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットして電気ヒータ１１に通電する速熱運転制御を行う。従って、設定温度を目標温度にセットして電気ヒータ１１に通電した場合（図中の一点鎖線）に比べて床温度の昇温速度が速く、短時間で床を暖めることができる。なお、床温度が床設定温度に達したときに、目標温度が電気ヒータ１１の設定温度にセットし直されるように設定がなされている。

一方、図４（ｂ）に示すように、ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のとき、つまり、床温度が比較的高いときには、設定温度を目標温度にセットして電気ヒータ１１に通電するために速熱運転制御を行わない。従って、運転開始時に温度がある程度高い場合には、速熱運転制御がなされず、それによって床温度が過剰に高くなり過ぎるのを防止することができる。

また、ヒータ温度検知センサ１２が検知したヒータ温度が所定の閾温度以上のときには、目標温度が電気ヒータ１１の設定温度よりも高くセットされるものの、ヒータ温度が目標温度に到達した後に、電気ヒータ１１の設定温度を目標温度にセットし直すので、床が過剰に昇温するのを防止することができる。

なお、本発明を適用することができる床構造としては、本実施形態のものに限定されるものではなく、図５に示すように蓄熱材１５に電気ヒータ１１が取り付けられた蓄熱式床暖房システムなどあらゆるタイプのものに適用することができる。

本発明は、熱源である電気ヒータと、その温度を検知するヒータ温度検知センサと、を備えた暖房システムに有用である。

本発明の実施形態に係る床暖房システムの構成を示す図である。 床構造を示す断面図である。 床暖房システムの制御を示す説明図である。 時間とヒータ温度との関係を示すグラフである。 他の実施形態に係る床構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 床暖房システム
１１ 電気ヒータ
１２ ヒータ温度検知センサ
１３ 通電制御部
１４ 配線
１５ 蓄熱材
２０ 床構造
２１ 断熱材層
２２ コンクリートスラブ
２３ ワイヤメッシュ
２４ モルタル層
２５ 床仕上材

Claims (7)

1. 熱源である電気ヒータと、
   上記電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサと、
   上記ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度が目標温度に到達するように上記電気ヒータの通電制御を行う通電制御部と、
   を備えた暖房システムであって、
   上記通電制御部は、運転開始時に、上記ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、上記ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットするように構成されている、暖房システム。
2. 請求項１に記載された暖房システムにおいて、
   上記通電制御部は、運転開始時に、上記ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低く、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットした場合に、上記ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度が目標温度に到達した後に、設定温度を目標温度にセットするように構成されている、暖房システム。
3. 請求項１に記載された暖房システムにおいて、
   用途が床暖房である、暖房システム。
4. 請求項１に記載された暖房システムにおいて、
   上記通電制御部が壁付け型コントローラである、暖房システム。
5. 熱源である電気ヒータと、該電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサと、を備えた暖房システムの制御方法であって、
   運転開始時に、上記ヒータ温度検知センサが検知したヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、上記ヒータ温度検知手段が検知したヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットし、該ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度がその目標温度に到達するように上記電気ヒータの通電制御を行う、暖房システムの制御方法。
6. 熱源である電気ヒータと、該電気ヒータの温度を検知するヒータ温度検知センサと、を備えた暖房システムをコンピュータ制御するためのコンピュータプログラムであって、
   コンピュータに、
   上記ヒータ温度検知センサの検知したヒータ温度に関連づけられた情報を取得する手順と、
   上記取得したヒータ温度に関連づけられた情報に基づいて、そのヒータ温度が所定の閾温度よりも低いか否かを判断する手順と、
   上記判断に基づいて、ヒータ温度が所定の閾温度よりも低いときに、設定温度よりも高い温度を目標温度にセットする一方、ヒータ温度が閾温度以上のときに、設定温度を目標温度にセットする手順と、
   上記セットした目標温度に基づいて、上記ヒータ温度検知センサが検知するヒータ温度がその目標温度に到達するように上記電気ヒータの通電制御を行う手順と、
   を実行させるコンピュータプログラム。
7. 請求項６に記載されたコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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