JP2019070514A - ヒーターパネル及び暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】人の居るまたは需要の有る部屋を比較的短時間で暖房して快適な空間を得るとともに、ヒートショックによる悪影響を避けつつ、不要な発熱を削減し省エネルギー化を図る。【解決手段】人が位置する床あるいは隣接する床のヒーターパネル１００が駆動される。面ヒーター１２４から放出された熱のうち、床の下地側に逃げる未利用熱を利用して吸熱相変換した潜熱・蓄熱材１２２に対してトリガー信号が印加される。面ヒーター１２４からの放出熱と、潜熱・蓄熱材１２２の発核による液相から固相への変化に伴う放出熱とによって、床が温められ、温度が上昇する。面ヒーター１２４の熱は、熱伝導材１２６を介して良好に床側に伝達される。また、遮熱・断熱材１２０によって下地側への伝達が抑止されているため、潜熱・蓄熱材１２２からの熱や面ヒーター１２４からの熱は、良好に床側に伝達される。【選択図】図２

Description

本発明は、床暖房などに好適なヒーターパネル及び暖房システムに関し、特に、潜熱・蓄熱材を利用したヒーターパネル及び暖房システムの改良に関する。

蓄熱材を使用する床暖房システムは、一般的に、電気料金の安い深夜の時間帯を利用して電気ヒーターに通電してあるいは電気式及びヒートポンプ式温水器により加熱された温水等により蓄熱材に蓄熱し、昼間に放熱して室内を暖めるようにしている。このような従来の蓄熱式床暖房システムとしては、例えば、下記特許文献１記載の「蓄熱式電気床暖房システム」がある。これによれば、深夜電力供給時間帯に蓄熱運転を行う蓄熱運転時間を設定し、床下温度と設定温度との比較結果に基づいてヒーターに対する通電制御が行われる。すなわち、床下温度が設定温度より高い場合にはヒーターに対する通電を停止し、床下温度が設定温度より低くなったときはヒーターに対する通電を行って、蓄熱材に蓄熱が行われる。

従来の蓄熱式床暖房システムは、上述のように深夜電力を使用してランニングコストを低減することから、１日１サイクルの蓄熱と放熱を繰り返して行うようになっており、蓄熱材の熱容量が比較的に大きく、且つ、蓄熱材の結晶成長速度が半日で全量の発熱をするような遅い特性で、温まり難いが冷め難い構造となっている。しかし、外界の温度など熱環境変動に対して、室内は緩慢に温度が変動し安定性が有るものの、熱エネルギーの建物内外の収支としては、特に建物の断面でヒーターや蓄熱材の外界側の建材構造の断熱性等の熱伝達率と厚みと内外の温度差に依存するので、蓄熱材やその他の建材の熱容量が大きいことにより必ずしも省エネルギーとはならず、総熱流量は変わらない。

特開2000-81219号公報

ところで、床暖房システムは、清浄で快適な空間を実現できる反面、床面を温めるのに時間を要し、即時対応の面で劣るとともに、ランニングコストが高くなってしまう。特に、急激な温度差によって体に及ぼす影響（ヒートショック）を避けるため、家全体を２４時間温めるようにすると、上述した安価な深夜電力を使用する蓄熱式の床暖房システムであっても、建物の断熱性や外気温の低下など気象条件の変化により室内の床下の設定温度を下回る場合は、日中の電力で保温する必要も有り、膨大なエネルギーが必要となる。また、国のエネルギー政策より電力需要を低減する目的でもある高断熱高気密のＺＥＨ(NetZeroEnergyHouse)基準の住宅や魔法瓶の様な真空断熱でさえ、現代の科学技術では、熱の拡散を外界との温度差が有る気象条件でエネルギーを使用しないでゼロにすることは不可能である。このため、人の居ない部屋や場所まで暖房する全室２４時間暖房システムは、不要なエネルギーを使用し、家の外皮全体から膨大なエネルギーロスを累積してしまい、効率の良いシステムとは言えない。

本発明は、以上のような点に着目したもので、その目的は、人の居る需要の有る部屋や場所のみを比較的短時間で温度を上昇させて快適な空間を得ることである。他の目的は、ヒートショックによる悪影響を避けつつ、不要な発熱を削減し、省エネルギー化を図ることである。

本発明のヒーターパネルは、発熱手段から放出された熱によって暖房を行うヒーターパネルであって、前記発熱手段と、前記発熱手段から放出された熱のうち、前記暖房対象の面と反対側に逃げる未利用熱を利用して吸熱相変換した潜熱・蓄熱状態から発核したときに潜熱を放出する潜熱・蓄熱材と、前記発熱手段から放出された熱や、前記潜熱・蓄熱材から放出された熱が、前記暖房対象の面と反対側に逃げるのを抑止するための遮熱・断熱手段を積層したことを特徴とする。

主要な形態の一つによれば、前記発熱手段と、前記暖房対象の面との間に熱伝導材を設け、且つ、前記発熱手段と前記暖房対象の面と反対側の前記遮熱・断熱手段との間に前記潜熱・蓄熱材を設けたことを特徴とする。他の形態の一つによれば、前記発熱手段を通電によって発熱する面ヒーターとしたことを特徴とする。

本発明の暖房システムは、前記いずれかのヒーターパネルを１枚ないし複数使用する暖房システムであって、人を感知する人感知センサと、これによって人が感知されたときに、感知された位置のヒーターパネル及び感知された位置のヒーターパネルと予めプログラムや使用者による設定で連携するように関連付けられた範囲の暖房対象のヒーターパネルの温度や室温により演算され設定した状態の時限に応じて発熱駆動するとともに、暖房対象ヒーターパネルの温度や室温により演算され設定した状態の時限に応じて、前記潜熱・蓄熱材を発核させ、潜熱の放出を行う駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

あるいは、前記いずれかのヒーターパネルを１枚ないし複数使用する暖房システムであって、人を感知する人感知センサと、これによって人が感知されたときに、
ａ，感知された位置のヒーターパネル，
ｂ，この感知された位置のヒーターパネルに連携するように予め設定されたヒーターパネルがあるときは、そのヒーターパネル，
の温度や室温に基づいて演算され設定した状態の時限に応じて、前記ａのヒーターパネルと、該当するときは前記ｂのヒーターパネルとを、それぞれ発熱駆動するとともに、前記潜熱・蓄熱材を発核させて潜熱の放出を行う駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

あるいは、前記いずれかのヒーターパネルを１枚ないし複数使用する暖房システムであって、人を感知する人感知センサと、これによって人が感知されたときに、ヒーターパネルの温度や室温に応じて、感知された位置のヒーターパネルを発熱駆動するとともに、前記潜熱・蓄熱材を発核させて潜熱の放出を行う駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つによれば、前記駆動制御手段は、発熱駆動するヒーターパネルの周囲のヒーターパネルも発熱駆動することを特徴とする。他の形態の一つは、前記駆動制御手段は、人の動きを予測し、予測結果に基づいて、発熱駆動するヒーターパネルを選択することを特徴とする。更に他の形態によれば、前記駆動制御手段は、ゾーン全体を集中制御するコントローラ制御部と、前記各ヒーターパネルを駆動制御する駆動制御部に分離し、駆動制御部を前記ヒーターパネル毎に設けるとともに、それらの駆動制御手段をネットワーク接続し、前記潜熱・蓄熱材の発核制御及び前記発熱手段の発熱制御を分散して行うようにしたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、発熱手段と、潜熱・蓄熱材と、遮熱・断熱手段とを積層して、発熱手段から放出される熱に加えて、潜熱・蓄熱材の発核によって放出される熱を利用することとしたので、比較的短時間で温度を上昇させて快適な空間を得ることができる。また、人の位置に応じてヒーターパネルを駆動することとしたので、ヒートショックによる悪影響を避けつつ、省エネルギー化を図ることができる。

本発明の一実施例における室内の一例を示す図である。 前記実施例におけるヒーターパネルの積層構造を示す分解斜視図である。 前記ヒーターパネルの積層構造を示す主要断面図である。 前記ヒーターパネルの動作を示すグラフである。 前記実施例における制御系統の構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明のヒーターパネルを設置した室内（リビング）の一例が示されており、テレビＴＶ，ソファＳＦが配置されている。また、床下には、ヒーターパネル１００が必要数敷設されている。ヒーターパネル１００は、例えば、畳１枚（１畳）程度の大きさに設定されている。壁面には、床の温度の目標値などを設定する設定パネル２００が設けられており、天井には、人ＨＭを感知する人感知センサ３００が配置されている。更に、適宜位置に、室温センサ３１０も設けられている。

次に、図２及び図３を参照しながら、ヒーターパネル１００について説明する。図２には、ヒーターパネル１００の積層構造が示されており、図３には主要断面でみた積層構造が示されている。これらの図において、床面の下地１０２上には、適宜の大きさの枠１１０が設けられる。枠１１０は、木製又は木質樹脂製で、例えば３列に仕切られた収納部１１２を有しており、端部には配線用のスペース１１４が設けられている。なお、既設の建物の床にヒーターパネル１００を設置するときは、下地１０２が既設の床となる。

収納部１１２には、下地側への熱の放出を低減する遮熱・断熱材１２０が敷設されており、その上に、潜熱・蓄熱材１２２が配置されている。図示の例では、一つの収納部１１２に、３つの潜熱・蓄熱材１２２が収納されている。潜熱・蓄熱材１２２の上には、面ヒーター１２４が設けられており、その上には面ヒーター１２４からの熱を床側に伝達する熱伝導材１２６が敷設されている。図示の例では、３列の収納部１１２に対して１枚の熱伝導材１２６となっている。そして、この熱伝導材１２６の上に、床の表面仕上げ材としてのフロア材１２８が敷設されている。

以上の各部のうち、遮熱・断熱材１２０は、下地側への熱の放出を遮蔽するためのもので、例えば、本件出願人による赤外線放射に対する遮熱性と真空による断熱性を有する真空セラミック断熱コーティング（商品名「Vacio」）を施した発泡ポリスチレンを積層したものが使用される。次に、潜熱・蓄熱材１２２としては、潜熱・蓄熱状態で外部からの刺激を受けると発核し、液相から固相に相変化する潜熱・蓄熱材をパッケージ化（パック詰め）したものが使用される。本実施例では、制御信号の刺激によって発核させるため、発核制御素子（電気刺激を与える場合は電極）１２２Ｅ（１対のうち一方のみ図示）が設けられている。面ヒーター１２４としては、公知の各種のものが適用可能であるが、例えば遠赤外線を出力するカーボンヒーターが使用される。

面ヒーター１２４には、一定温度以上となったときに通電を遮断する過昇防止スイッチ(バイメタル又は温度ヒューズ)１２４Ｂと、温度を計測する温度センサ（サーミスタ又は熱電対）１２４Ｓが設けられている。面ヒーター１２４は、予め使用者が設定パネル２００で設定した床の温度と、温度センサ１２４Ｓの検知温度との差分が、予め設定された目標値の許容の偏差範囲に入るように、ＰＩＤ比例演算による時限でＯＮ，ＯＦＦ制御が行われる。熱伝導材１２６としては、熱の導伝性や耐食性や強度に優れたガルバニューム鋼板が使用される。

以上のような積層構造のヒーターパネル１００は、枠１１０や配線部分も含めて、例えば１２ｍｍ程度の厚さとする。従来の床暖房用のパネルは、厚さが概ね１２ｍｍ程度であることから、本実施例のヒーターパネル１００の厚さも１２ｍｍ程度とすることで、従来工法とほぼ同様の工法で設置することができる。

従来の床暖房システムは、蓄熱材を使用して冷めにくくすることで、エネルギーコストの削減を図っているが、蓄熱材が冷めにくいと、逆に温めるのに時間がかかるようになる。一方、早く温めるためにヒーターの熱容量を大きくすると、低温ヤケドが生ずる恐れがある。そこで、本実施例では、早く温めるため、熱伝導が、面ヒーター１２４を床面付近に設けることで室内側には熱伝導が大きく、遮熱・断熱材１２０を設けることで床下側には熱伝導が小さくなるように工夫するとともに、蓄熱材の熱容量を小さくして短時間で温まるようにするため、潜熱・蓄熱材１２２として過冷却潜熱・蓄熱状態となる成分（例えば、主に無機系水和塩の酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏ）等で融点５８℃〜約−２０℃まで過冷却潜熱・蓄熱状態になるものがある）を入れたものを使用することができる。潜熱・蓄熱材１２２は、融点以上で吸熱して融解し、溶け切った状態で潜熱・顕熱を吸収し、周囲が冷えると顕熱のみを拡散し、一定の温度（約０℃以下）までは潜熱を保持した過冷却潜熱・蓄熱の状態となる。そして、過冷却潜熱・蓄熱状態の潜熱・蓄熱材１２２に刺激を与えると、発核して液相が固相に変化し、このとき潜熱を放出する。

なお、発核によって熱が放出される際に、オーバーシュートが生ずると、低温火傷が生ずる恐れがあるので、オーバーシュートが生ずることがないよう、成分をコントロールする。図４(A)には、その様子が示されており、潜熱・蓄熱材１２２からの放出熱は、発核のトリガーＯＮから温度上昇し、融点温度に近づくと自励的に発熱量が抑えられオーバーシュートを生ずることなく平坦となっているので本質安全な特性である。

次に、図４(B)を参照しながら、ヒーターパネル１００の基本的な暖房動作を説明する。時刻ｔ0で床暖房システムが稼働すると、面ヒーター１２４がＯＮとなって発熱を開始するとともに（同図(B-2)参照）、潜熱・蓄熱材１２２の発核制御素子１２２Ｅに対してトリガー信号が印加される（同図(B-3)参照）。このため、面ヒーター１２４からの放出熱と、潜熱・蓄熱材１２２の発核による液相から固相への変化に伴う放出熱とによって、床が温められ、温度が上昇する（同図(B-1)参照）。

この場合において、面ヒーター１２４は、床側に設置されていることから、面ヒーター１２４の熱は、熱伝導材１２６を介して良好に床側に伝達される。また、面ヒーター１２４や潜熱・蓄熱材１２２から放出された熱は、遮熱・断熱材１２０によって下地側への伝達が抑止されているため、良好に床側に伝達される。なお、面ヒーター１２４の熱は、潜熱・蓄熱材１２２にも伝わり、潜熱・蓄熱材１２２に吸収される。

面ヒーター１２４は、時刻ｔ1まで発熱を続けるが、潜熱・蓄熱材１２２の発核による発熱量は周囲との温度勾配及び融点との温度差の減少に比例して徐々に低下するため、オーバーシュートすることなく時刻ｔ1における床の温度はピークよりも若干低下している。また、潜熱・蓄熱材１２２の温度は、発核による熱の放出後時刻ｔ1まで融点以上で吸熱融解して周囲温度が低下することに伴い、顕熱を放出しながら潜熱は保持したまま徐々に低下し、やがて過冷却潜熱・蓄熱状態となる。

そして、時刻ｔ2において、床の温度が設定温度Ｔcを下回ると、再び潜熱・蓄熱材１２２の発核制御素子１２２Ｅに対してトリガー信号が印加され、発核によって熱が放出されて床の温度が上昇する。時刻ｔ3になると、面ヒーター１２４がＯＮとなり、時刻ｔ4に至るまで面ヒーター１２４による放熱によって床の温度は上昇すると同時に潜熱・蓄熱材１２２の温度は時刻ｔ4まで融点以上で吸熱融解して周囲温度が低下する事に伴い顕熱を放出しながら潜熱は保持したまま徐々に低下し、やがて過冷却状態となる。同様に、時刻ｔ5において、床の温度が設定温度Ｔcを下回ると、再び潜熱・蓄熱材１２２の発核制御素子１２２Ｅに対してトリガー信号が印加され、発核によって熱が放出されて床の温度が上昇する。

このような動作を繰り返すことで、床は、設定温度Ｔcを下回ることがないように、良好に制御される。

次に、図５を参照しながら、制御系統の構成について説明する。複数のヒーターパネル１００を駆動制御する駆動コントローラ５００は、例えば家屋の各階毎に設けられている。駆動コントローラ５００には、駆動用の電源５０２のほか、ヒーターパネル１００の潜熱・蓄熱材１２２の発核制御素子１２２Ｅや、過昇防止スイッチ１２４Ｂを介して面ヒーター１２４がそれぞれ接続されている。また、上述した温度センサ１２４Ｓ，設定パネル２００，人感知センサ３００，室温センサ３１０も、同様に駆動コントローラ５００に接続されている。駆動コントローラ５００は、相互に接続されてネットワークを構成しており、各階における制御状態が他の階に通知されるようになっている。なお、ＡＩセンサ部６００については後述する。

次に、制御系統の全体動作を説明すると、人感知センサ３００や室温センサ３１０の検出結果，設定パネル２００の設定値は、駆動コントローラ５００に入力される。駆動コントローラ５００では、まず、人感知センサ３００の検出結果に基づいて、人ＨＭがどこにいるのかを検出するとともに、その部屋の温度を室温センサ３１０の出力から得る。そして、設定パネル２００の設定値と比較し、室内の温度が低いときは、人ＨＭが検出された位置もしくはその近傍のヒーターパネル１００に対して電源５０２から駆動用の電力や発核用の電気信号を供給し、ヒーターパネル１００による暖房を、図４に示したように行う。

その際の具体的な態様としては、
ａ，人ＨＭが位置する床下のヒーターパネル１００のみを駆動する。例えば、図１の例においては、人ＨＭがソファＳＦにいるので、ソファＳＦの下に位置するヒーターパネル１００を駆動する。人ＨＭがテレビＴＶを見ており、ソファＳＦから動かなければ、部屋全体を温める必要はなく、人ＨＭを中心とした１〜２畳程度を温めれば十分である（エリアコントロール）。
ｂ，人ＨＭが位置する床下のヒーターパネル１００のみならず、それに隣接するヒーターパネル１００も駆動する。図１の例では、ソファＳＦの下に位置するヒーターパネル１００を駆動するのみならず、部屋の中のヒーターパネル１００の全体を駆動する。
ｃ，人ＨＭが位置する床下のヒーターパネル１００を最大出力で駆動するものの、それよりも低い出力（例えば７０％程度）で隣接するヒーターパネル１００を駆動する。図１の例では、ソファＳＦの下に位置するヒーターパネル１００を最大出力で駆動するとともに、隣接するヒーターパネル１００を７０％の出力で駆動する。
ｄ，人ＨＭが位置する部屋のヒーターパネル１００を最大出力で駆動するものの、他の部屋や他の階の部屋のヒーターパネル１００は、それよりも低い出力（例えば５０％程度）で駆動する。この場合、人ＨＭを検知した階の駆動コントローラ５００から、他の階の駆動コントローラ５００に対して、その旨の制御信号を出力する。
ｅ，人ＨＭが位置する部屋のヒーターパネル１００を最大出力で駆動するものの、同じ階の他の部屋のヒーターパネル１００は、それよりも低い出力（例えば７０％程度）で駆動し、他の階のヒーターパネル１００は、更に低い出力（例えば５０％程度）で駆動する。
といった各種の独立又は連携した駆動方法が可能である。

以上のように、本実施例によれば、次のような効果がある。
ａ，発熱手段と、潜熱・蓄熱材と、遮熱・断熱手段とを積層して、発熱手段から放出される熱に加えて、潜熱・蓄熱材の発核によって放出される熱を利用することとしたので、前記駆動制御手段により、前記ヒーターパネルが発熱停止状態から発熱駆動に切換わり冷えた状態から温度上昇する場合は、発熱手段の前記暖房対象の面と反対側に設けた潜熱・蓄熱材の発核によって放出される熱により発熱手段に対し前記暖房対象の反対側の温度が潜熱・蓄熱材の融点までの前記暖房対象の表面で低温火傷をしない範囲で急峻に上昇するため、発熱手段に対し前記暖房対象の面側と反対側のそれぞれの温度分布の温度勾配が前記暖房対象の反対面側が上がることで発熱手段から放出される熱がより多く前記暖房対象の面側に伝達されることから、前記暖房対象の面を発熱手段と潜熱・蓄熱材の発核放熱特性と赤外線放射に対する遮熱性と真空断熱の断熱性を含む断熱手段とを積層した複合特性により、見かけ従来の床暖房システムにおける前記暖房対象の表面の温度が低温火傷をしてしまう範囲で急峻に上昇する程度の大きな熱量の発熱手段を使用した場合と同程度の高速過渡応答性を有する比較的短時間で温度を上昇させて快適な空間を得ることができる。

ｂ，また、人の位置に応じてヒーターパネルを駆動することとしたので、ヒートショックによる悪影響を避けつつ、人の居ない所に使用していた従来の未利用熱エネルギーを削減し、さらに、前述の温度上昇の過渡応答時だけでなく、暖房対象のヒーターパネルが温度を一定に保温する定常状態においても、発熱手段から放出される熱の内前記暖房対象の面と反対側のロスとして逃げていた未利用熱を蓄熱材に潜熱・蓄熱状態の潜熱として蓄熱し時間差を設けた時限制御で発核・放熱する間の前記発熱手段を停止して置き換えることで、発熱手段から放出される従来の未利用熱エネルギーも削減することで、省エネルギー化を図ることができる。

ｃ，また、比較的温暖な気候の地域や建物の基礎的断熱性や気密性が高く室温が常に約１５℃以上に保持されることで、前記ａの温度上昇の高速過渡応答性の必要性が少ない場合では、前記ｂの温度を一定に保温する定常状態において、前記潜熱・蓄熱材の発熱特性が、図４(A)のように潜熱の放熱の温度が融点程度の温度から下降する時には、結晶成長速度の時定数が低温から加熱する時に比べ、数倍から１０倍以上と大きい特性で、放熱速度が前記ヒーターパネルの温度変化に従い遅い為、前記潜熱・蓄熱材の融点を上下に超えて前記発熱手段の温度制御を潜熱の蓄熱と放熱の効率の良い温度サイクルで繰り返すことで、前記過冷却・潜熱・蓄熱材の代わりに、暖房対象のヒーターパネルの前記発熱手段の駆動制御の温度の変化による発核制御が安定的に可能な、核化物質が残留又は、添加され過冷却状態になり難い無機系水和塩、例えば硫酸ナトリウム１０水和物(Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏ)や有機系のパラフィン（Ｃ_１８Ｈ_３６）等の非過冷却・潜熱・蓄熱材を使用することにより、前記過冷却・潜熱・蓄熱材同様に発熱手段から放出される熱の内前記暖房対象の面と反対側のロスとして逃げていた従来の未利用熱エネルギーを削減することで、省エネルギー化を図ることができる。

ｄ，面ヒーター１２４を床面側に配置するとともに、潜熱・蓄熱材１２２の発核現象を利用して暖房ないし保温を行うこととしたので、短時間で効率的に床面の温度を上げることができる。
ｅ，床下側に遮熱・断熱材１２０を配置するとともに、床面側に熱伝導材１２６を配置し、面ヒーター１２４と遮熱・断熱材１２０の間に潜熱・蓄熱材１２２を配置することとしたので、面ヒーター１２４や潜熱・蓄熱材１２２から放出された熱が効率よく床面側に伝わるようになり、短時間で床面の温度を上昇させることができる。
ｆ，従来のように、全館２４時間暖房を行うのではなく、暖房が必要なエリアを特定し、人の移動に合わせて該当部分のヒーターパネル１００を駆動することとしたので、効率的に暖房を行って無駄を省くことができる。
ｇ，ヒーターパネル１００を、従来工法と同様のパネル方式としたので、新築や既築を問わず、種々の床構造に対応して設置することができる。

ｈ，暖房対象ヒーターパネルの温度や室温により演算され設定した状態の時限に応じて、前記潜熱・蓄熱材を発核させ、潜熱の放出を行うこととした。すなわち、図４(B-1)〜(B-3)に一部示したように、単に温度や室温に応じてだけではなく、予めプログラムや使用者の入力設定等により暖房対象となる人を感知した位置のヒーターパネルとそれに隣接するヒーターパネルでは、それぞれのヒーターパネルを連携して制御する場合でも、温度設定等が異なる状態や潜熱・蓄熱材の加熱時には設定温度に達した後温度や室温により演算され時限までの潜熱・蓄熱状態になるようにタイマー制御されその完了後暖房対象ヒーターパネルが再加熱設定温度に成るまで、発熱を停止する駆動制御を、人を感知している間は繰返し行い、人が感知できなくなった状態（移動したか、数mmも全く動かなくなった状態等）では、暖房対象ヒーターパネル発熱駆動又は発核駆動（発核駆動後の時限の場合は、更に１周期潜熱・蓄熱材が、潜熱・蓄熱状態まで加熱駆動した後の時限で発熱駆動の停止及び発核駆動を行わず（季節終了制御以外は）暖房対象だったヒーターパネルの駆動制御を停止待機状態する）の状態の時限に応じて、発熱駆動又は発核駆動を行わず、潜熱・蓄熱状態を保持するか、季節の終了時等には、蓄熱を放熱するように発核駆動をして終了するなど暖房対象ヒーターパネルの温度や室温だけでなく潜熱・蓄熱材の蓄熱の相変化状態の想定時限を予めプログラムと人感知センサの感知時限や使用者の入力設定等により複合して発熱駆動又は発核駆動をすることとしたので、効率的な発熱を削減し、快適な空間を得ることができる。但し、使用者による停止スイッチ等の指令又は、停電等使用状態やプログラムによっては、上記の制御動作とは異なり、即停止になる場合が有る。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、図５に示すようにＡＩセンサ部６００が設けられている。なお、図示の例では、各階ごとにＡＩセンサ部６００を設けているが、建物全体で一つとしてもよい。

前記実施例では、人感知センサ３００によって人ＨＭを検知し、そのエリアの暖房を行うこととしたが、本実施例では、人感知センサ３００の代わりにＡＩセンサ部６００を設け、ＡＩセンサ部６００において、人ＨＭの動きの画像情報を蓄積し、それを画像処理することで、人の特徴抽出による位置情報や人の動き方の移動情報を学習して認識する。その情報を駆動コントローラ５００に通知し、上述した演算制御に利用する。その際に、季節や時間帯なども考慮する。そして、人ＨＭの移動先を予測し、これにより、人ＨＭの移動先のゾーンのヒーターパネル１００を駆動して予め床を温めておくようにする。また、予測結果を該当する他の駆動コントローラ５００にも通知することで人ＨＭの移動先のエリアのヒーターパネル１００を駆動して予め床を温めておくようにする。

例えば、
ａ，午後１０時になると、人ＨＭがリビングから寝室に移動することが多い場合、午後９時半になったら寝室のヒーターパネル１００を駆動し、寝室を予め温めておく。
ｂ，午前７時から９時までは、ダイニングと玄関との間の人ＨＭの行き来が激しい場合、ダイニングと玄関までのエリアのヒーターパネル１００を駆動する。
ｃ，人ＨＭの活動の様子を把握し、人ＨＭが激しく動いているときは、運動している可能性が高いので、ヒーターパネル１００による暖房の出力を下げるようにする。室内に複数の人ＨＭがいるような場合も同様である。
といった具合である。

このように、人の動きを予め予測し、その結果に基づいてヒーターパネル１００を駆動することで、より効率的な床暖房が可能となり、ヒートショックを抑制しつつ、快適な空間と省エネルギーの両立を実現することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、ヒーターパネル１００を建物の床面に設置したが、必要に応じて、壁面や天井に設置するようにしてもよい。
(2)前記実施例で示した人感知センサ３００としては、赤外線センサ，感圧センサ，レーザセンサ，画像センサなど、各種のセンサを適用してよい。
(3)前記実施例では、潜熱・蓄熱材１２２の発核を制御信号による刺激によって行うが、電気，圧力，振動，磁気，重力，気・液相変化を伴う潜熱・蓄熱材融液の流体キャビテーション現象及び加速度の変化や温度の変化による刺激又は核化物質の接触など、各種の刺激としてよい。

(4)前記実施例では、制御信号の刺激によって発核させるための発核制御素子１２２Ｅを電気刺激を与える場合は電極としたが、前記(3)に合わせ、核物理量を変化させる加熱ヒーター，冷熱半導体，電磁石，圧電素子，機械的運動機構等の素子とこれらを組合わせた各種アクチュエーターを適用してもよい。
(5)前記実施例では、熱源を通電によって発熱する面ヒーター１２４としたが、太陽光・太陽熱・ガス・電気・地中熱・建物外皮の赤外線放射吸収による建材等蓄熱によって得た発電気（蓄電気を含む）や温水や水又は、流動性蓄熱材，ヒートポンプなどを利用してもよい。

(6)前記実施例では、ヒーターパネル１００の大きさを一畳程度の広さとしたが、必要に応じて適宜の大きさとしてよい。
(7)前記実施例では、遮熱・断熱材１２０として、赤外線放射に対する遮熱性と真空断熱の断熱性を有するものとして真空セラミックによる断熱コーティングを施した発泡ポリスチレンを積層したものを使用したが、各種同様のものを適用してもよい。
(8)前記実施例で示した面ヒーター１２４として、赤外線高放射率の特性のもの、例えば本件出願人によるカーボン抵抗面状発熱体(商品名「サンノミーＳＵタイプ」)を用いてもよい。

(9)前記駆動コントローラ５００は、前記ヒーターパネル１００に、前記面ヒーターパネル１００を通電によって発熱する制御と潜熱・蓄熱状態の潜熱・蓄熱材１２２を発核制御する通信機能を有する回路を搭載し、各ヒーターパネル１００に分散制御とネットワーク機能を持たせることにより、設置施工現場の各ヒーターパネル１００と駆動コントローラ５００間の配線を各制御線と電源線をそれぞれ１本化することで、大幅に配線作業を簡素化することができる。すなわち、前記実施例では、複数のヒーターパネル１００に対して駆動コントローラ５００を設けることで、前記潜熱・蓄熱材１２２の発核制御及び前記面ヒーター１２４の発熱制御を集中的に制御するようにしたが、駆動コントローラ５００を集中制御するコントローラ制御部と駆動制御部に分離し、駆動制御部を各ヒーターパネル１００毎に設けるとともに、それらのコントローラ制御部と駆動制御部をネットワーク接続し、前記ヒーターパネル１００における前記潜熱・蓄熱材１２２の発核制御及び前記面ヒーター１２４の発熱制御を分散して行うようにしてもよい。このようにすることで、設置施工現場における各ヒーターパネル１００の駆動制御部とコントローラ制御部の間の配線を各制御線と各電源線にそれぞれ１本化することができ、大幅に配線作業を簡素化することができる。

(10)前記実施例では、人の動きを感知したが、人に動物も含めるようにしてよい。
(11)本発明の適用対象は、住宅が一般的であるが、それに限定されるものではなく、各種の建物，施設に対して適用してよい。

本発明によれば、発熱手段と、潜熱・蓄熱材と、遮熱・断熱手段とを積層して、発熱手段から放出される熱に加えて、潜熱・蓄熱材の発核によって放出される熱を利用することとしたので、比較的短時間で温度を上昇させて快適な空間を得ることができる。また、人の位置に応じてヒーターパネルを駆動することとしたので、ヒートショックによる悪影響を避けつつ、省エネルギー化を図ることができるため、床及び床以外の内壁・天井にも内面表面の接触伝熱と遠赤外線放射効果により、暖房の必要な人の位置に応じた近傍を直接暖房できることから、建物の形態や運用方法に対し適宜応用することで、居室以外のトイレや廊下と玄関及び空調暖房の効きにくい高天井や大面積のロビーやイベント会場等の施設や作業場等の保温・暖房システムに好適である。

１００：ヒーターパネル
１０２：下地
１１０：枠
１１２：収納部
１１４：スペース
１２０：遮熱・断熱材
１２２：潜熱・蓄熱材
１２２Ｅ：発核制御素子
１２４：面ヒーター
１２４Ｂ：過昇防止スイッチ
１２４Ｓ：温度センサ
１２６：熱伝導材
１２８：フロア材
２００：設定パネル
３００：人感知センサ
３１０：室温センサ
５００：駆動コントローラ
５０２：電源
６００：センサ部
ＨＭ：人
ＳＦ：ソファ
ＴＶ：テレビ

Claims (7)

1. 発熱手段から放出された熱によって暖房を行うヒーターパネルであって、前記発熱手段と、前記発熱手段から放出された熱のうち、前記暖房対象の面と反対側に逃げる未利用熱を利用して吸熱相変換した潜熱・蓄熱状態から発核したときに潜熱を放出する潜熱・蓄熱材と、前記発熱手段から放出された熱や、前記潜熱・蓄熱材から放出された熱が、前記暖房対象の面と反対側に逃げるのを抑止するための遮熱・断熱手段を積層したことを特徴とするヒーターパネル。
2. 前記発熱手段と、前記暖房対象の面との間に熱伝導材を設け、且つ、前記発熱手段と前記暖房対象の面と反対側の前記遮熱・断熱手段との間に前記潜熱・蓄熱材を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒーターパネル。
3. 前記発熱手段を通電によって発熱する面ヒーターとしたことを特徴とする請求項１又は２記載のヒーターパネル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒーターパネルを1枚ないし複数使用する暖房システムであって、
   人を感知する人感知センサと、これによって人が感知されたときに、感知された位置のヒーターパネル及び感知された位置のヒーターパネルと予めプログラムや使用者による設定で連携するように関連付けられた範囲の暖房対象のヒーターパネルの温度や室温により演算され設定した状態の時限に応じて発熱駆動するとともに、暖房対象ヒーターパネルの温度や室温により演算され設定した状態の時限に応じて、前記潜熱・蓄熱材を発核させ、潜熱の放出を行う駆動制御手段と、
   を備えたことを特徴とする暖房システム。
5. 前記駆動制御手段は、発熱駆動するヒーターパネルの周囲のヒーターパネルも発熱駆動することを特徴とする請求項４記載の暖房システム。
6. 前記駆動制御手段は、人の動きを予測し、予測結果に基づいて、発熱駆動するヒーターパネルを選択することを特徴とする請求項４又は５記載の暖房システム。
7. 前記駆動制御手段は、ゾーン全体を集中制御するコントローラ制御部と、請求項１〜３のいずれか一項に記載の各ヒーターパネルを駆動制御する駆動制御部に分離し、駆動制御部を前記ヒーターパネル毎に設けるとともに、それらの駆動制御手段をネットワーク接続し、前記潜熱・蓄熱材の発核制御及び前記発熱手段の発熱制御を分散して行うようにしたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の暖房システム。

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