JP2008133979A

JP2008133979A - エアコン連動床暖房コントローラ

Info

Publication number: JP2008133979A
Application number: JP2006319060A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Tamura; 俊樹田村; Futoshi Maeda; 太前田; Satoshi Nakajima; 聡中島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】立上り時の初期室温や初期床温が変動した場合であっても、床暖房のオーバーシュートや暖房不足を生じることなく、目標とする床温に正確に到達させることができ、経済的に快適な暖房環境を得ること。
【解決手段】エアコン２の制御指令を赤外信号Ｓとして送信する赤外信号送信手段と、床暖房装置１を制御する床温制御信号を送信する床温制御信号送信手段と、立上り時の初期室温を検知する室温センサーと、目標室温・目標床温を設定する設定手段と、上記初期室温・目標室温・目標床温に応じて床暖房の立上り時間を可変にする立上り制御手段とを具備したエアコン連動床暖房コントローラ３である。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアコンと床暖房装置とを連動運転させるエアコン連動床暖房コントローラに関するものである。

居室の暖房において、一般にエアコンによる温風暖房や、床暖房による床表面からの暖房などがあるが、快適性と省エネ性の観点から考えた場合、それぞれメリットとデメリットがある。つまりエアコン単独での温風暖房では、運転コストが安く、省エネであるが、温風が不快であるうえに、暖気は部屋の上部にたまり、足元が冷たくて快適であるとはいえない。また、床暖房装置単独では、輻射熱を利用するため部屋をムラなく均一にかつ足元を効率的に暖めることができ、頭寒足熱で快適性はあるが、運転コストが高く、省エネ性に優れているとはいえない。更に言えば、床暖房装置単独運転の場合、立上り時に速暖性を得るためには、床温と室温とを上昇させる必要があり、そのため床暖房の設定温度を高くしてオーバーロードした床暖房をする必要があり、消費電力がその分高くなる。しかも定常状態の運転でもジュール熱を利用するため、多くの熱量を消費して熱交換効率が悪く、消費電力が高くなるという問題がある。

そこで、従来より、一台のコントローラから床暖房装置とエアコンに制御信号を送信することで、床暖房装置とエアコンとを同時運転させるシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記特許文献１に示された従来例では、床暖房運転開始時に予め決められた立上り時間（ヒーター通電率を１００％）が経過するか或いは目標室温に達するまでのいずれか早い時期まで床暖房を行なう方式であるため、外気温の変化や、エアコンなどの暖房の使われ方等によって、立上り時の初期床温が変動する場合には、目標とする床温に正確に到達させることができない問題があった。

そこで、本発明者らは本発明に至る過程で、床暖房の立上り時間を目標とする床温に応じて変える方式を考えた。例えば以下の表１のように床暖設定を７段階に分け、各設定ごとに立上り時間（ヒーター通電率１００％）と安定導電率と床温とを設定する。目標とする床温を３０℃にする場合は、床暖設定を「５」とすることにより、図６の基準ラインＬで示すように、初期室温１５℃から目標とする床温３０℃に到達させることができる。

ところが、例えば厳寒日で初期室温及び初期床温が共に１０℃程度の状態から、設定「５」の立上り時間３０分の運転を行なうと、図６のラインＬ１のように３０分経っても目標床温（３０℃）には到達せず、暖まりが遅くなるという問題が生じ、一方、エアコンで部屋を暖めた後の初期室温及び初期床温が２０℃程度の状態から、設定「５」の立上り時間３０分の運転を行なうと、図６のラインＬ２のように３０分後には床温が目標床温（３０℃）をオーバーしてしまい、消費電力がその分高くなるという問題が生じた。
特開２００１−２３５２０８号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、立上り時の初期室温や初期床温が変動した場合であっても、床暖房のオーバーシュートや暖房不足を生じることなく、目標とする床温に正確に到達させることができ、経済的に快適な暖房環境が得られるエアコン連動床暖房コントローラを提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するために本発明は、エアコン２と床暖房装置１とを連動運転させるエアコン連動床暖房コントローラであって、エアコン２の制御指令を赤外信号Ｓとして送信する赤外信号送信手段１５と、床暖房装置１を制御する床温制御信号を送信する床温制御信号送信手段１６と、立上り時の初期室温を検知する室温センサー１７と、目標室温・目標床温を設定する設定手段１８と、上記初期室温・目標室温・目標床温に応じて床暖房の立上り時間を可変にする立上り制御手段１９とを具備することを特徴としている。

このような構成とすることで、外気温の変化や、エアコン２などの暖房の使われ方等によって、立上り時の初期室温や初期床温が変動した場合であっても、立上り制御手段１９により初期室温・目標室温・目標床温に応じて最適な立上り時間に変更でき、目標とする床温に正確に到達させることができるようになる。

本発明に係るエアコン連動床暖房コントローラは、立上り時の初期室温を検知する室温センサーと、目標室温・目標床温を設定する設定手段と、初期室温・目標室温・目標床温に応じて床暖房の立上り時間を可変にする立上り制御手段とを備えることにより、初期室温や初期床温が変動した場合であっても、床暖房のオーバーシュートや暖房不足を生じることなく、目標とする床温に正確に到達させることができる結果、より快適でより経済的な暖房環境を提供できるものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１は一室内に設置されるエアコン２と床暖房装置１とを連動運転させる本発明のエアコン連動床暖房コントローラ３（以下「床暖房コントローラ３」と略す）の説明図である。エアコン２は、赤外線受信機能を有する汎用エアコンであり、床暖房コントローラ３の赤外線送信ユニット４からの赤外信号Ｓが壁面に取り付けられたエアコン２（室内機の赤外線受信部）に送信されることで、エアコン２の温度設定、風量設定、運転のオン・オフ等、様々な制御を行なうようになっている。

床暖房装置１は、例えば床板の下面に電熱マットを敷設し、床暖房コントローラ３にて電熱マットを電気的に制御するヒーター加熱式の床暖房パネルで構成されている。勿論、ヒーター加熱式に限らず、床板の下面に暖房用配管を配管し、暖房用配管内に流す温水量を制御する温水式床暖房パネルであってもよい。

上記床暖房コントローラ３は、図１、コントローラ本体９と赤外線送信ユニット４とに分離されており、赤外線送信ユニット４はコントローラ本体９から離間した位置に取り付けられる。コントローラ本体９は使用者（子供も含む）が操作しやすい高さ位置、例えば床面から１ｍ程度の高さの壁面に取り付けられるが、使用者が操作する必要のない赤外線送信ユニット４は、例えばエアコン２に近い高さ位置、例えば、エアコン２のほぼ正面位置に対向する高さ位置に壁付けされている。

上記コントローラ本体９には、例えば床暖房装置１のみを単独運転するための床暖房用操作部と、エアコン２のみを単独運転するためのエアコン用操作部と、床暖房装置１とエアコン２とを連動運転するための床暖房−エアコン連動運転用操作部とが設けられている。さらにコントローラ本体９内部には、図２に示すように、床暖房装置１を制御する床温制御信号を送信する床温制御信号送信手段１６と、立上り時の初期室温を検知する室温センサー１７と、目標室温・目標床温を設定する設定手段１８と、初期室温・目標室温・床温に応じて床暖房の立上り時間を可変にする立上り制御手段１９とが内蔵されている。ここで立上り時間とは例えばヒーター加熱式床暖房の場合はヒーター通電率を１００％にする時間をいう。

上記コントローラ本体９と床暖房装置１とは電源コード１０で接続され、床暖房の制御指令が電源コード１０を介して床暖房装置１の制御装置に送信されるようになっている。

上記赤外線送信ユニット４には、エアコン２の制御指令を赤外信号Ｓとして送信するための赤外信号送信手段１５が内蔵されている。本例の赤外線送信ユニット４は、図５に示すように、壁面に固定される固定枠５と、固定枠５に取り付けられる赤外線送信部６とからなる。赤外線送信部６は、コントローラ本体９からのエアコン２の制御指令の情報を赤外信号Ｓ（リモコン信号）に変換するものであり、本例では半球面状の透明筐体６ａ内に複数のＬＥＤ７（例えば４個のＬＥＤ７ａ〜７ｄ）が縦一列に配置されて構成されている。さらにＬＥＤ７を配置した赤外線送信部６を、壁面に固定される固定枠５に対して左右方向Ｄに回転可能に支持してあり、これにより赤外信号Ｓをエアコン２に向けて確実に送信できるようにしている。なお赤外線送信部６を左右方向Ｄに回転させる仕組みとして、赤外線送信部６の上下両端部に上下の軸部８を突設し、固定枠５の上下両側位置で上下の軸部８を回転自在に軸支させている。

ここで、上記コントローラ本体９に内蔵される立上り制御手段１９には、例えば、以下の表２で示される床暖設定「１」〜「７」の内容が記憶されている。

立上り制御手段１９は、上記表２の床暖設定ごとに定めた立上り時間を、立ち上がり時の初期室温・目標室温・目標床温に応じて実験で求められた最適の立上り時間に変更する。図３はΔ室温差（目標室温と初期室温の差）がΔ１３℃、Δ床温差（目標床温と初期床温の差）がΔ１６℃のときの最適な立上り時間が３１分であることを実験により求めたものであり、各種のΔ室温差と各種のΔ床温差とにそれぞれ最適な立上り時間の実験データが立上り制御手段１９に記憶されている。なお実験条件は、部屋の広さを８畳、新省エネ基準断熱方式、床暖房敷設率６３％、エアコン８畳用を使用した。

例えば、床暖房コントローラ３の設定手段１８による設定が例えば目標室温２３℃、床暖設定「２」の場合において、立ち上がり初期に室温センサー１７にて初期室温１０℃が検知されると、Δ室温差Δ１３℃（＝２３℃−１０℃）と、Δ床温差Δ１６℃（＝２６℃−１０℃）とから、立上り制御手段１９は、床暖設定「２」の立上り時間（１０分）を、図３の実験で予め求められた立上り時間（３１分）に変更する。図４は床暖設定「２」（Δ３℃）時の床暖房−エアコン連動運転を実行する場合の一例を示しており、ラインＬ３は室温、Ｌ４は床温を示し、立上り時間１０分経過時点（図４のＡ）では目標室温に達しておらず、変更された立上り時間３１分間経過時点（図４のＢ）では目標床温に達していることがわかる。

しかして、上記構成の床暖房コントローラ３に、室温センサー１７と設定手段１８と立上り制御手段１９とを内蔵したことにより、外気温の変化や、エアコン２などの暖房の使われ方等によって、立上り時の初期室温や初期床温が変動した場合であっても、初期室温・目標室温・床温に応じて床暖房の最適な立上り時間に変更でき、これにより、床暖房のオーバーシュートや暖房不足を生じることなく、目標とする床温に正確に到達させることが可能となり、結果、より快適でより経済的な暖房環境を提供できるものである。

ところで、立上り初期において床暖房装置１とエアコン２とを同時に運転を開始する同時運転制御も可能であるが、省エネ性を考慮して、最初にエアコン２を単独運転し、室温が一定以上に上昇してから床暖房装置１の運転を開始する時間差運転制御方式を採用するのが望ましい。つまり、予めエアコン２の単独運転によって室温を上昇させ、室温が一定温度以上になると床暖房装置１の運転を開始する。この段階では室温と床温がエアコン２により温まっているので、床暖房装置１によって床温を一定温度まで上昇させるのに多くの熱量が必要でなく、そのうえ、立上り制御手段１９によって初期室温・目標室温・床温に応じて床暖房の立上り時間を可変にすることによって、結果的に立上り時の消費電力をより低く抑えることができる。

また本例では、コントローラ本体９と赤外線送信ユニット４とが別体で構成されているため、仮りにコントローラ本体９とエアコン２との間に障害物が存在したり、或いは、エアコン２よりも低い位置（或いは遠い位置）にコントローラ本体９が配置されている場合であっても、赤外線送信ユニット４をコントローラ本体９から離して、赤外信号Ｓをエアコン２に確実に送信できる位置に設置することができ、これにより、赤外線送信ユニット４の設置位置の自由度を持たせることができるので、エアコン２との位置、角度、距離などに制約されずに、赤外線送信ユニット４からの赤外信号Ｓを円滑にエアコン２に送信できるようになる。

さらに本例では、一台のコントローラ本体９に対して、設置するエアコン２の数量に応じて複数個の赤外線送信ユニット４を増設可能としている。図１の例では、一台のコントローラ本体９に２個の赤外線送信ユニット４を２本の電線１１で接続して、２台のエアコン２を独立して動作可能としたものであり、これにより床暖房コントローラ３の台数を増やすことなく、エアコン２の増設に容易に対応できるようになる。なお図１中の１２は漏電ブレーカ、１３はコントローラ本体９と床暖房装置１と接続するリレーユニット、１４は増設された床暖房装置１とコントローラ本体９とを接続する増設リレーユニットである。また、赤外線送信ユニット４の数はエアコン２の台数に合わせて適宜変更自在であり、１個或いは３個以上であってもよい。またコントローラ本体９と赤外線送信ユニット４間の接続は有線ではなく、無線であってもよい。

本発明の一実施形態を示し、エアコン連動床暖房コントローラを用いて一室内に設置される床暖房装置とエアコンとを連動運転させるシステムの説明図である同上のエアコン連動床暖房コントローラの立上り制御手段に関連するブロック図である。 Δ室温差がΔ１３℃、Δ床温差がΔ１６℃のときの立上り時間３１分を実験で求めた場合の説明図である。同上の床暖房−エアコン連動運転を床暖設定「２」で実行する場合の床暖房の立上り時間（分）と床温（℃）と消費電力（ｋＷｈ）との関係を示すグラフである。（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の赤外線送信ユニットの正面図、側面図、平面図である。床暖房の立上り時間を目標床温に応じて変える場合の参考例を示すグラフである。

符号の説明

１床暖房装置
２エアコン
３エアコン連動床暖房コントローラ
１５赤外信号送信手段
１６床温制御信号送信手段
１７室温センサー
１８設定手段
１９立上り制御手段
Ｓ赤外信号

Claims

エアコンと床暖房装置とを連動運転させるエアコン連動床暖房コントローラであって、エアコンの制御指令を赤外信号として送信する赤外信号送信手段と、床暖房装置を制御する床温制御信号を送信する床温制御信号送信手段と、立上り時の初期室温を検知する室温センサーと、目標室温・目標床温を設定する設定手段と、上記初期室温・目標室温・目標床温に応じて床暖房の立上り時間を可変にする立上り制御手段とを具備することを特徴とするエアコン連動床暖房コントローラ。