JP3945102B2 - 蓄熱式暖房装置の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱式暖房装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱式の床暖房装置は、部屋の使用開始前の所定の時間帯（一般に深夜電力時間帯）に、発熱体に通電して発熱させることで床下の蓄熱材に蓄熱し、上記の所定の時間帯外に蓄熱された熱を床から室内に放出して室内を暖房する。
【０００３】
割安な深夜電力時間帯に通電して蓄熱する上記のものは、蓄熱材が所定の温度（目標温度）に到達すると発熱体への通電を遮断し、所定の温度まで低下すると通電を再開する運転を上記の所定の時間帯内だけ行い、上記の所定時間帯以外での補足蓄熱はできないようにしているのが一般的である。
【０００４】
この時、季節、気候等の環境負荷条件が少なくて、深夜電力時間帯（午後１１時から午前７時まで）の間中、発熱体に通電していなくても済むことが予測される場合は、床暖房性能を確保できる蓄熱量が得られるだけの通電時間をタイマーにより確保する運転が行われる。
【０００５】
そして、環境負荷変動に対応することと、暖房性能を確保しながら通電時間制御の時間予測精度を向上させるために、従来は戸外に外気温を測温するセンサーを設置し、過去および現在の外気温データ及び床温度の変化特性データから予測した通電時間で制御する方法が提案されている。
【０００６】
また、簡易的な通電時間制御として、カレンダー機能の月日に対応した設定通電時間で運転する方法も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、月日に応じて通電時間を決定するカレンダー方式では急激な外気温変動や、季節はずれの気温変動などがあると、蓄熱量の過不足が発生してしまう。このために冬の暖かい日などは放熱量が減るため、蓄熱体温度が高く部屋も暑くなり、逆に春の寒い日などは放熱量が増えるため蓄熱体温度が低下し部屋も寒くなるという事態を招く。
【０００８】
外気温度を測温して通電時間を制御する方式の場合、外気温を測温するセンサを、屋内から屋外に配線配置する必要があり、防水等を考慮した複雑な施工を実施する必要があり、手間及び施工費用がかかる。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは外気温度を測温しなくても、環境負荷の変化に連動した必要蓄熱量を算出して通電時間を決定することができる蓄熱式暖房装置の制御方法を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
しかして請求項１の発明は、蓄熱体と、蓄熱体の温度を測温する温度センサと、発熱体とを備え、所定の時間帯に発熱体に通電して発生させた熱を蓄熱体に蓄熱し、蓄熱体に蓄熱された熱量の放熱によって暖房を行う蓄熱式暖房装置の制御方法であって、所定の時間帯の一定時間前の蓄熱体温度の時間換算データｔ１と、メモリーに記憶させた前日の同時刻の蓄熱体温度の時間換算データｔ０と、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
Ｔ＝Ｔ０＋ｋ＊ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１ （ｋ：補正係数）
により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことに特徴を有している。ここにおける時間換算データには、蓄熱式暖房装置における蓄熱体残熱量の残時間換算値を用いることができる。蓄熱体の蓄熱材は顕熱蓄熱材、潜熱蓄熱材専用または併用で使用してもよい。
【００１１】
そして、請求項１の発明においては、蓄熱体の温度情報と前日の通電実績情報から前述の予測式で必要通電時間を算出するために、暖房装置のセンサー設置施工を簡略化できるものであり、また、所定の時間帯の一定時間前の蓄熱体温度の時間換算データを用いるために、一定時刻に合わせた快適な暖房を確保する通電時間制御が可能である。
【００１２】
また請求項２の発明は、所定の時間帯以外の蓄熱体最低温度の時間換算データｔ１Ｌと、メモリーに記憶させた前日の蓄熱体最低温度の時間換算データｔ０Ｌと、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
Ｔ＝Ｔ０＋ｋ＊ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１Ｌ（ｋ：補正係数）
により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことに特徴を有している。所定の時間帯以外の最低蓄熱体温度の時間換算データを用いるために、一時的な断熱に起因して生じる蓄熱体温度情報の高いデータを無視することができて、季節や気候等の環境負荷にもっとも連動した情報を得ることができるものであり、この結果、必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房とすることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、上記の予測式における補正係数ｋとしてｋ＝１を用いることに特徴を有している。所定の時間帯内に環境負荷に連動させて発熱体への通電時間を制御する場合、発熱体に通電する時間数（長さ）により、暖房に必要な蓄熱体への蓄熱量に暖房装置ヘの通電時間中の放熱量を加えた熱量を供給するわけであるが、供給熱量は、一般の抵抗ヒータ線の発熱体ではヒータ低抗値は温度変化に対しほとんど変わらないことから、通電する時間数（長さ）に発熱体の設備容量（定格電力）を掛けた電力が熱量となる。すなわち、上記予測式の補正係数ｋがｋ＝１になるのは、発熱体に通電する時間数（長さ）の供給熱量が蓄熱式暖房装置の設備容量で一義的に決まっている場合であり、特に、顕熱蓄熱材を使用した蓄熱式暖房装置や敷設率の高い床暖房装置に有効であり、環境負荷に連動した必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房とすることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、上記予測式における補正係数ｋとしてｋ＞１を用いることに特徴を有している。発熱体への通電によって蓄熱体が所定の温度（蓄熱完了時の目標温度や蓄熱体および発熱体の過昇防止温度）に到達すると、通電終了までの間、発熱体の入り切り（ＯＮ−ＯＦＦ）運転するために、通電する時間数（長さ）が同じでも、暖房に必要な蓄熱体への蓄熱量に暖房装置ヘの通電時間中の放熱量を加えた値である供給熱量は、環境条件によって異なることになる。そして、上記予測式の補正係数ｋがｋ＞１になるのは、発熱体に通電する時間数（長さ）と供給熱量とが蓄熱式暖房装置の設備容量で一義的に決まっていない場合であり、簡易的な予測式の補正係数ｋがｋ＞１の蓄熱式暖房装置では、環境負荷に連動した必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房とすることができる。特に蓄熱温度の低い蓄熱材に有効であり、また、演算式の補正係数変更のみで暖房装置を共用化することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、蓄熱式暖房装置が蓄熱式床暖房装置であることに特徴を有している。蓄熱式床暖房装置は使用前に床下の蓄熱体に発熱体により蓄熱し、使用時にその蓄熱された熱を床から室内に放出して室内を暖房することから、蓄熱体（潜熱／顕熱蓄熱量容量）と発熱体（設備容量やＯＮ−ＯＦＦ運転）と部屋構造（天井、床下、壁等）と室内使用状況（たとえば、窓やドアの開閉等）および外気温度の条件を設定すれば、時間経過時の蓄熱体温度と室内温度の関係を暖房負荷計算から求めることができる。そして、放熱が終わる時刻（所定の時間帯前）の蓄熱体温度は所定の時間帯での発熱体への通電時間が長ければ高くなり、また外気温度が高ければ連動して高くなる。言い換えれば、所要時間帯前の蓄熱体温度を一定温度に制御することで、外気温度が高ければ通電時間が短く、低ければ通電時間が長くなる。尚、蓄熱体温度が一定のときの室温は外気温度が高ければ一定の部屋構造条件で高くなるが、快適温度領域内に収まる。
【００１６】
請求項６の発明は、室温の測定値に応じて、蓄熱体の目標温度を変化させることに特徴を有している。所定の時間帯前または通電時間帯中に外気温が急に変動したとき、連動して室温も変動することから、室温が低ければ蓄熱体の目標温度を高く、室温が高ければ低く設定することで、算出された通電時間での供給熱量とは別に蓄熱体への供給熱量を調整して必要供給熱量を確保するのである。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法において、所定の時間帯外に任意時間Ｔｎだけ発熱体に通電した場合、所定の時間帯外の最も低い蓄熱体温度の時間換算データｔ１Ｌと、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
Ｔ=Ｔｎ＋Ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１Ｌ （ｋ：補正係数）
により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことに特徴を有している。所定の時間帯（時間帯別電灯契約など）以外の時間帯において、外気温が急に低くなった時、任意時間だけ発熱体に通電することで暖房を確保する場合があるが、この時には蓄熱体温度が発熱体の通電により上昇するために、所定の時間帯前の温度が高くなることから、必要通電時間が短くなるよう運転する。任意の通電時間Ｔｎを加算する前述の予測式で必要通電時間を算出することで、通電時間が補正されるわけである。
【００１８】
請求項８の発明は、蓄熱体温度の時間換算データを暖房能力切替設定別に具備していることに特徴を有している。蓄熱式暖房装置は前述のように環境負荷を予測して運転する必要があるが、住宅構造や使い勝手で人の温冷感は異なるために、暖房能力（好み設定）を切替える手段を具備させておくことになる。この時、蓄熱体温度の時間換算データを暖房能力（好み）の設定別に具備させることで、蓄熱式暖房装置の暖房能力切替が可能となる。
【００１９】
請求項９の発明は、蓄熱体温度の時間換算データを蓄熱体の蓄熱能力別に具備していることに特徴を有している。所定の時間帯に発熱体に通電して蓄熱体に蓄熱するが、寒冷地では所定の時間帯での通電では暖房に必要な熱量を蓄熱することができないことがあるため、寒冷地向けには蓄熱量の多い蓄熱体の使用や敷設率を増して対応している。従って、蓄熱体温度の時間換算データを蓄熱体の蓄熱能力別に必要通電時間を制御するコントローラに具備させることで、寒冷地仕様への対応を簡便に行うことができる。
【００２０】
請求項１０の発明は、算出した必要通電時間データと、計時したカレンダーのある期間毎に設定した通電時間とを比較し、大きいほうの通電時間を採用することに特徴を有している。蓄熱体温度を測温している箇所の局部的な断熱や、エアコンなどの他の暖房器の暖房のためにセンサ部分の蓄熱体からの放熱が減って蓄熱体温度が予想より高くなった場合、必要通電時間が減少し、暖房能力が低下してしまうことになるが、計時した期間毎に通常あり得る最低の設定通電時間以上にするために、暖房能力の低下を防止できる。
【００２１】
請求項１１の発明は、蓄熱体の温度を測温する温度センサを分散させて複数個配置し、最小の測温値から蓄熱体温度の時間換算データを導いて通電時間を算出することに特徴を有している。蓄熱体温度を測温している箇所の局部的な断熱やエアコンなどの暖房器の併用が原因で、誤った蓄熱体温度を測温してしまうことがあっても、複数個を分散配置した温度センサの最小の測温値を採用することで誤検知を低減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の例に基づいて説明する。尚本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００２３】
図１に蓄熱式暖房装置構成を示す。蓄熱体１と、一般の抵抗線である発熱体２と、発熱体２の設備容量電力供給の開閉器であるリレーボックス３、および制御コントローラ４で構成されている。蓄熱体１は顕熱蓄熱材を主としており、制御コントローラ４には必要な熱量に応じて通電時間を制御するためのマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）が搭載されている。マイコンは発熱体温度検知処理、通電時間制御、カレンダーの計時処理、温度・時間換算処理、および演算処理等の回路を具備している。また、蓄熱体の近傍には蓄熱体１の温度を測温するセンサ５が設置されている。
【００２４】
所定の時間帯が２３時から翌朝の７時まで（一般の深夜電力時間帯８時間）の標準施工での外気温と室温と蓄熱体温度の温度変化データを図２に示す。蓄熱体温度は所定の時間帯終了時の７時すぎが最も高く、所定の時間帯外に外気温や室温に連動して放熱され、発熱体への通電開始となる所定の時間帯前の２３時頃に最も低くなる。本発明においては、所定の時間帯前の一定時間前（たとえば２３時１分前）の蓄熱体温度を測温することで蓄熱体の持つ残熱量を推定する。
【００２５】
部屋の施工・構造条件が一定の場合、外気温度の環境負荷条件に連動した蓄熱体温度と前述の蓄熱体残熱量（主として顕熱分）の関係は、図３に示すように蓄熱体の持つ熱量で一義的に決まることから、蓄熱体残熱量を一定にし、外気温環境負荷の本日の放熱量と翌日の放熱量が同じになると仮定して、前日の通電供給熱量と前日の蓄熱体残熱量および本日の蓄熱体残熱量から、本日の通電供給熱量を算出する。
【００２６】
本日の環境負荷の放熱量は前日の蓄熱体残熱量ｑ０と前日の通電供給熱量Ｑ０の和から本日の蓄熱体残熱量ｑ１を引いた値となる。また、本日の通電供給熱量Ｑ１は、翌日の環境負荷の放熱量（本日の環境負荷の放熱量）から本日の蓄熱体残熱量ｑ１を引けば求められる。また、翌日の蓄熱体残熱量ｑ２は蓄熱量の過不足が生じない時、ゼロとなる。従って、（本日の通電供給熱量Ｑ１）＝（前日の通電供給熱量Ｑ０）＋（前日の蓄熱体残熱量ｑ０）−２*（本日の蓄熱体残熱量ｑ１）となり、
Ｑ１=Ｑ０＋ｑ０−２*ｑ１
本日の通電供給熱量Ｑ１を予測することができる。
【００２７】
外気温の環境負荷が変動した時の動作図を図４に示す。図４から判るように、環境負荷が変動すると通電供給熱量も変動し、翌日の蓄熱体温度が一定になるように熱量の制御が行われる。
【００２８】
通電供給熱量を通電時間で設定するには、発熱体のヒータ抵抗特性を考慮して行うが、一般のヒータ線では熱量／電力（発熱体の設備容量）の関係から一義的に決まる。また蓄熱体残熱量を時間関数である残時間で設定するには、暖房装置の供給可能な熱量と、時間帯の通電可能な時間との割合での時間換算で行う。この換算値は主として蓄熱体の特性および暖房装置の目標設定により決まる。冬の２３時１分前の室温を１８度に確保できる暖房装置を目標（このときの蓄熱体温度は５０度相当になる）と設定した場合の蓄熱体温度と残熱量時間との関係を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１は残時間を０．２５時間（１５分）単位で割り付けている。分単位で細かく割り付けすることもできるが、マイコン容量や演算確認評価の多大さ等を考慮して少なくしている。
【００３１】
以上のことから、所定の時間帯の一定時間前の蓄熱体温度の時間換算データをｔ１、メモリーに記憶させた前日の同時刻の蓄熱体温度の時間換算データをｔ０、前日の通電時間データをＴ０、必要通電時間をＴとすると、前述の予測式を時間置換した式は、
Ｔ＝Ｔ０＋ｔ０−２＊ｔ１
となる。この式に前述の通電時間および残時間を代入して求める。
【００３２】
必要通電時間の算出と通電開始時刻を設定した通電動作状態の一例を図５に示す。所定の時間帯前の時刻（２３時前）の測温した蓄熱体温度より本日の蓄熱体残熱量時間を前述の割り付け表（表１）より決定する。マイコンにメモリーしていた前日の情報（蓄熱体残熱量時間と供給熱量である通電時間）と本日の蓄熱体残熱量時間から、本日の供給熱量である通電時間を予測式にて算出する。通電時間帯（８時間）から前述の通電時間を引いた時間を通電時間帯開始時刻よりシフトさせ通電開始時刻を設定する。時刻タイマーが動作し前述時刻になると、発熱体への通電が開始され、所定の時間帯完了時刻（午前７時）で通電は停止する。また、２３時の１時間前、すなわち２２時の蓄熱体温度情報を用いる時には２２時の温度を管理することになる。よって、所定の時間帯の一定時間前の設定時刻での快適な暖房を確保することができる。
【００３３】
ところで、所定の時間帯以外（７時から２３時の間）での蓄熱体温度を測温するとき、外気温環境負荷に連動して蓄熱体は放熱されるために蓄熱体温度は徐々に低下するが、途中蓄熱体温度が上昇する場合も考えられる。図６中のＡは電力契約を時間帯別電灯契約している場合であり、所定の時間帯外に任意時間だけ発熱体に通電することができる。急に室温が低下して寒い時に追いだき運転することができるが、電気代は通常より割高に設定されている。追いだき運転する時刻により蓄熱体温度は所定時間帯の一定時間前の温度に対し、通常時よりも高いときがある。また、図６中のＢは蓄熱体温度を測温するセンサ設置場所が断熱されている場合で、熱がこもったために温度が上昇している。いずれの場合も、所定の時間帯の一定時間前の温度に基づくと、蓄熱残熱量が多いと判断してしまうことになるために、算出される必要通電時間も短くなってしまうことになり、通電時間予測精度が劣ってしまう。
【００３４】
これらの点に対処するには、所定の時間帯の一定時間前の蓄熱体温度を用いるのではなく、所定の時間帯以外の蓄熱体最低温度の時間換算データｔ１Ｌと、メモリーに記憶させた前日の蓄熱体最低温度の時間換算データｔ０Ｌと、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを
Ｔ＝Ｔ０＋ｋ＊ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１Ｌ （ｋ：補正係数）
で算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行えばよい。
【００３５】
ところで、上記の補正係数ｋがｋ＝１になるのは、発熱体に通電する時間数（長さ）の供給熱量が蓄熱式暖房装置の設備容量で一義的に決まっている場合である。最初の例で述べた構成の顕熱蓄熱材を用いた暖房装置で、一般の抵抗ヒータ線の発熱体へ通電する時間数と供給熱量の関係を図７に示す。図７から判るように通電時間数は発熱量（消費電力）と正比例の関係になっている。ヒータ温度特性で若干変化するが、発熱体の設備容量の発熱効率が約１００%（ｋ＝１）になっている。前述の関係にある場合、ｋ＝１の予測式を用いて必要通電時間を算出する。また残時間割り付けは前述の表１を使用する。
【００３６】
補正係数ｋがｋ＞１になるのは、発熱体に通電する時間数と供給熱量が蓄熱式暖房装置の設備容量で一義的に決まっていない場合であり、最初の例で述べた構成の顕熱蓄熱材を用いた暖房装置で、通電により蓄熱体が所定の温度（蓄熱完了時の目標温度や蓄熱体および発熱体の過昇防止温度）に到達すれば、所定の時間帯が終了するまでの間で発熱体の入り切り（ＯＮ−ＯＦＦ）運転する場合、発熱体へ通電する時間数と供給熱量の関係を図８に示す。図８から判るように通電時間数は発熱量（消費電力）と正比例の関係になっておらず、通電時間数が増えると、発熱体の設備容量の発熱効率が悪くなり、４時間から８時間の間では約５０%（ｋ＝２）になっている。これは蓄熱体の蓄熱ムラがある施工状態で顕著に現れ、蓄熱体が所定の温度に到達しても測温箇所以外の蓄熱体温度はまだ上昇していないためである。暖房装置の設備容量が十分あっても施工状態では見かけ上変わってしまう。
【００３７】
前述の関係にある場合、ｋ＝２の予測式を用いて必要通電時間を算出する。式を共用するためあらかじめ残時間を２倍して割り付けた表を表２に示す。このように補正することで環境負荷に連動した必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房をすることができる。
【００３８】
【表２】

【００３９】
図９は蓄熱式暖房装置が電気床暖房装置である場合を示しており、蓄熱体１は木質床材７の下層に設置される蓄熱ボードとして形成されている。所定の時間帯が２３時から翌朝の７時まで（一般の深夜電力時間帯８時間）の標準施工での外気温と室温と床表面温度と蓄熱体温度の温度変化データを図１０に示す。蓄熱体温度は所定の時間帯終了時の７時すぎが最も高く、時間帯外に外気温や室温に連動して放熱され、９時から１６時までの時間は主に蓄熱体の潜熱分の放熱であり、１６時以降は顕熱分の放熱が多くなっている。この顕熱分の放熱が増した通電時間帯前の２３時頃は最も低くなる。従って、最初の例と同じ考えで通電時間を予測することができる。
【００４０】
部屋の施工・構造条件が一定の場合、外気温度の環境負荷条件に連動した蓄熱体温度と蓄熱体残熱量（潜熱、顕熱分含む）の関係は図１１に示すように蓄熱体の持つ熱量で一義的に決まる。
【００４１】
必要通電時間の設定および蓄熱体残時間を設定し、冬の２３時１分前の室温を１８度、床温度２３度を確保できる暖房装置を目標（このときの蓄熱体温度は３７度相当になる）と設定した場合の蓄熱体温度と残熱量時間との関係を表３に示す。表３はｋ＝１．８である。
【００４２】
【表３】

【００４３】
必要通電時間の算出および通電開始時刻を設定した通電動作状態を図１２に示す。所定の時間帯前の時刻（２３時前）の測温した蓄熱体温度より本日の蓄熱体残熱量時間を表３の割り付け表より決定する。マイコンにメモリーしていた前日の情報（蓄熱体残熱量時間と供給熱量である通電時間）と本日の蓄熱体残熱量時間から、本日の供給熱量である必要通電時間を予測式にて算出する。所定の時間帯（８時間）から前述の必要通電時間を引いた時間を通電時間帯開始時刻よりシフトさせて通電開始時刻を設定する。時刻タイマーが動作し前述時刻になると、発熱体への通電が開始し、所定の時間帯完了時刻で通電は停止する。
【００４４】
室温を測定するための室温センサを設けてもよく、この場合は図１３に示すように、室温が所定の温度（例えば１８℃）以上であれば、蓄熱体の目標温度（発熱体上限温度Ｔ００）を低くし、逆に、室温が所定の温度以下であれば、蓄熱体の目標温度（発熱体上限温度Ｔ０１）を高くするとよい。
【００４５】
こうすることで、所定の時間帯前または通電時間帯中に外気温が急に変動しても、連動して変動する室温に応じて蓄熱体への蓄熱量が調整されることになる。たとえば室温が高くなった時には蓄熱体への蓄熱量が抑えられる。室温に応じた蓄熱量にコントロールされるものである。ここでは二段階の温度切替で説明したが、段階を増やすことでより細かい制御が可能となる。
【００４６】
また、寒冷前線の通過などで急に外気温が低下すると、蓄熱体からの放熱量が増え適正な暖房よりも低くなり、契約時間開始直前などは蓄熱体温度がもっとも低いため、室温も低く寒く感じる場合がある。この時、時間帯別電灯契約であれば、契約時間（深夜電力時間帯）外でも通電することが可能なため、所定の時間帯前に通電を行うと、室温の低下をカバーできる。しかし、通電を行うと契約時間直前の温度が最小温度とはならないので、前述のように、所定の時間帯の一定時間前の温度に基づくのではなく、所定の時間帯以外の蓄熱体最低温度に基づく予測に切り換えることが好ましい。これは、図１４に示すように、所定の時間帯（契約時間帯）外に運転されたかどうかを記録するとともに、この結果に基づいて、上記切り換えを行うことで対応することができる。なお、昨日の残熱量時間を０時間とする。
【００４７】
暖房能力を切り換えることができるようにしておくのも好ましく、これはユーザのボタン操作による切り換え（図１８に示す「標準」「高」「低」）によって、夜間開始時間の蓄熱体目標温度を切り替えられるようにしておくことで対応することができる。例えば、「標準」の場合には所定の時間帯開始時の蓄熱体温度が３７℃の時、残熱量時間を０時間とし、「高」の場合には所定の時間帯開始時の蓄熱体温度が４２℃の時、残熱量時間を０時間とし、「低」の場合には所定の時間帯開始時の蓄熱体温度が３２℃の時、残熱量時間を０時間とするのである。
【００４８】
このような設定によって通電開始時間帯前の蓄熱体温度の目標値を変更する制御を行って蓄熱量を加減することで、暖房能力を調整することができ、ユーザーの好みや、住宅構造に応じた暖房能力に調整することが可能となる。
【００４９】
また、蓄熱式床暖房では使用環境によって蓄熱体を変更して温暖地仕様や寒冷地仕様とする場合がある。寒冷地仕様では、温暖地仕様に比べて環境負荷も大きいために、蓄熱体の体積を増やして蓄熱量を増やすことで、暖房能力を確保する。このように蓄熱体が替わった場合にも適正な制御を行うことができるようにするには、図１６に示すように、時間換算テーブルを蓄熱体種別に応じて複数備えたものとし、蓄熱体種別によって時間換算テーブルを切り換えることができるようにしておけばよい。
【００５０】
さらに、蓄熱体の温度を測温するセンサが設置されている床上に座布団等が置かれた場合、断熱されるためにセンサ部の蓄熱体が放熱されにくくなる。また、エアコン等が併用された場合には、室温が高くなり蓄熱体が放熱されにくくなる。このように蓄熱体の放熱が進まずに温度が高いままとなれば、結果的に蓄熱残熱量があると判断されて、次の必要通電時間が本来の適正な時間よりも短くなってしまい、結果的に翌日は暖房能力が不足することになる。
【００５１】
この点については、次のようにすることで対処することができる。図１７は対処例の一例を示しており、ここでは必要通電時間の下限値Ｔｃをカレンダーの１〜１２月の月別に設定し、計算により算出された必要通電時間Ｔとその月の下限値Ｔｃとを大小比較し、大きいほうの時間を採用して通電を行うようにしている。月毎に定める下限値Ｔｃは、月平均気温を元に必要通電時間を割り出すことによって定めればよい。また、本例では下限値Ｔｃを月毎に設定したが、これは週毎あるいは日毎に設定してもよい。
【００５２】
上記問題の対処は、図１８に示すように、蓄熱体温度を測温するセンサを部屋内に２箇所設置し、計算に用いる蓄熱体温度としては２個のセンサから得られるデータのうち低いほうを採用することによっても行うことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１の発明及び請求項２の発明においては、蓄熱体温度を計測する温度センサからの情報のみで、環境負荷変動に応じた通電時間の設定を行うことができて、ランニングコストの低減を図ることができるとともに最適な暖房制御を行うことができるものであり、しかも暖房装置としては外気温の測定を必要としないために省施工のものとすることができる。加えるに、請求項１の発明にあっては、所定の時間帯の一定時間前の蓄熱体温度の時間換算データを用いるために、一定時刻に合わせた快適な暖房を確保する通電時間制御が可能であり、請求項２の発明にあっては所定の時間帯以外の最低蓄熱体温度の時間換算データを用いるために、一時的な断熱に起因して生じる蓄熱体温度情報の高いデータを無視することができて、季節や気候等の環境負荷にもっとも連動した情報を得ることができるものであり、この結果、必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房とすることができる。
【００５４】
請求項３の発明は、上記の予測式における補正係数ｋとしてｋ＝１を用いることから、発熱体に通電する時間数（長さ）の供給熱量が蓄熱式暖房装置の設備容量で一義的に決まっている場合において、特に、顕熱蓄熱材を使用した蓄熱式暖房装置や敷設率の高い床暖房装置において、環境負荷に連動した必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房とすることができる。
【００５５】
請求項４の発明は、上記予測式における補正係数ｋとしてｋ＞１を用いることから、発熱体に通電する時間数（長さ）と供給熱量とが蓄熱式暖房装置の設備容量で一義的に決まっていない場合、環境負荷に連動した必要通電時間の予測精度が向上し、快適な暖房とすることができる。
【００５６】
請求項５の発明は、蓄熱式暖房装置が、蓄熱体（潜熱／顕熱蓄熱量容量）と発熱体（設備容量やＯＮ−ＯＦＦ運転）と部屋構造（天井、床下、壁等）と室内使用状況（たとえば、窓やドアの開閉等）および外気温度の条件を設定すれば、時間経過時の蓄熱体温度と室内温度の関係を暖房負荷計算から求めることができる蓄熱式床暖房装置であることから、精度の良い制御を行うことができる。
【００５７】
請求項６の発明は、室温の測定値に応じて、蓄熱体の目標温度を変化させることから、算出された通電時間での供給熱量とは別に蓄熱体への供給熱量を調整して必要供給熱量を確保することができる。
【００５８】
請求項７の発明は、請求項２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法において、所定の時間帯外に任意時間Ｔｎだけ発熱体に通電した場合、所定の時間帯外の最も低い蓄熱体温度の時間換算データｔ１Ｌと、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
Ｔ=Ｔｎ＋Ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１Ｌ （ｋ：補正係数）
により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことから、所定の時間帯（時間帯別電灯契約など）以外の時間帯において、外気温が急に低くなったために、任意時間だけ発熱体に通電することがあっても、通電時間が補正されるために、精度の良い制御を行うことができる。
【００５９】
請求項８の発明は、蓄熱体温度の時間換算データを暖房能力切替設定別に具備していることから、住宅構造や使い勝手で人の温冷感が異なることに対応する暖房能力（好み設定）の切替えに応ずることができる。
【００６０】
請求項９の発明は、蓄熱体温度の時間換算データを蓄熱体の蓄熱能力別に具備していることから、寒冷地仕様への対応を簡便に行うことができる。
【００６１】
請求項１０の発明は、算出した必要通電時間データと、計時したカレンダーのある期間毎に設定した通電時間とを比較し、大きいほうの通電時間を採用することから、蓄熱体温度を測温している箇所の局部的な断熱や、エアコンなどの他の暖房器の暖房のためにセンサ部分の蓄熱体からの放熱が減って蓄熱体温度が予想より高くなった場合においても、暖房能力が低下してしまうことがなくなる。
【００６２】
請求項１１の発明は、蓄熱体の温度を測温する温度センサを分散させて複数個配置し、最小の測温値から蓄熱体温度の時間換算データを導いて通電時間を算出することから、この場合においても、蓄熱体温度を測温している箇所の局部的な断熱やエアコンなどの暖房器の併用が原因で、蓄熱体温度が予想より高くなる時にも、誤制御のおそれを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例におけるブロック図である。
【図２】外気温と室温と蓄熱体温度の変化を示す説明図である。
【図３】蓄熱体温度と蓄熱体残量（残熱量）との関係の説明図である。
【図４】外気温変更による動作移行の説明図である。
【図５】発明に係る制御に基づく動作の一例の説明図である。
【図６】蓄熱体の温度変化の一例を示す説明図である。
【図７】通電時間数と供給熱量（電力）の時間置換数との関係（ただしｋ＝１）の説明図である。
【図８】通電時間数と供給熱量（電力）の時間置換数との関係（ただしｋ＝２）の説明図である。
【図９】床暖房装置の場合のブロック図である。
【図１０】外気温と室温と床表面温度と蓄熱体温度の変化を示す説明図である。
【図１１】蓄熱体温度と蓄熱体残量（残熱量）との関係の説明図である。
【図１２】発明に係る制御に基づく動作の一例の説明図である。
【図１３】制御の一例のフローチャートである。
【図１４】制御の他例のフローチャートである。
【図１５】制御のさらに他例のフローチャートである。
【図１６】制御の別の例のフローチャートである。
【図１７】制御のさらに別の例のフローチャートである。
【図１８】制御の他の例のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 蓄熱体
２ 発熱体
５ センサ

Claims (11)

1. 蓄熱体と、蓄熱体の温度を測温する温度センサと、発熱体とを備え、所定の時間帯に発熱体に通電して発生させた熱を蓄熱体に蓄熱し、蓄熱体に蓄熱された熱量の放熱によって暖房を行う蓄熱式暖房装置の制御方法であって、所定の時間帯の一定時間前の蓄熱体温度の時間換算データｔ１と、メモリーに記憶させた前日の同時刻の蓄熱体温度の時間換算データｔ０と、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
   Ｔ＝Ｔ０＋ｋ＊ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１ （ｋ：補正係数）
   により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことを特徴とする蓄熱式暖房装置の制御方法。
2. 蓄熱体と、蓄熱体の温度を測温する温度センサと、発熱体とを備え、所定の時間帯に発熱体に通電して発生させた熱を蓄熱体に蓄熱し、蓄熱体に蓄熱された熱量の放熱によって暖房を行う蓄熱式暖房装置の制御方法であって、所定の時間帯以外の蓄熱体最低温度の時間換算データｔ１Ｌと、メモリーに記憶させた前日の蓄熱体最低温度の時間換算データｔ０Ｌと、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
   Ｔ＝Ｔ０＋ｋ＊ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１Ｌ （ｋ：補正係数）
   により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことを特徴とする蓄熱式暖房装置の制御方法。
3. 補正係数ｋをｋ＝１とすることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
4. 補正係数ｋをｋ＞１とすることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
5. 蓄熱式暖房装置が蓄熱式床暖房装置であることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
6. 室温の測定値に応じて、蓄熱体の目標温度値を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
7. 所定の時間帯外に任意時間Ｔｎだけ発熱体に通電した場合、所定の時間帯外の最も低い蓄熱体温度の時間換算データｔ１Ｌと、前日の通電時間データＴ０とを用いて、必要通電時間Ｔを次の予測式
   Ｔ=Ｔｎ＋Ｔ０−２＊ｋ＊ｔ１Ｌ （ｋ：補正係数）
   により算出して該算出結果に基づいて発熱体への通電を行うことを特徴とする請求項２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
8. 蓄熱体温度の時間換算データを、暖房能力切替設定別に具備していることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
9. 蓄熱体温度の時間換算データを、蓄熱体の蓄熱能力別に具備していることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
10. 算出した必要通電時間データと、計時したカレンダーのある期間毎に設定した通電時間とを比較し、大きいほうの通電時間を採用することを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。
11. 蓄熱体の温度を測温する温度センサを分散させて複数個配置し、最小の測温値から蓄熱体温度の時間換算データを導いて通電時間を算出することを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱式暖房装置の制御方法。

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