JP5558803B2

JP5558803B2 - 床暖房コントローラ、床暖房システム、床暖房制御方法

Info

Publication number: JP5558803B2
Application number: JP2009291918A
Authority: JP
Inventors: 惠介大塚
Original assignee: 株式会社アルシステム
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: EP2339244A2; MA32441B1; JP2011133155A; EP2339244A3; CN101979925A

Description

本発明は、電気床暖房を行う床暖房コントローラ、特に、複数の床暖房のゾーンを制御する床暖房コントローラ、床暖房システム、床暖房制御方法等に関する。

近年、床暖房システムはその快適性から普及しており、複数の部屋に床暖房ヒータを敷設して部屋ごとに暖房したり、あるいは、リビングルームのような部屋に複数の床暖房ヒータを敷設するなどして、ゾーンごとに暖房を行ったりすることも多くなってきている。

特許文献１には、複数の床暖房用電気ヒータを１台で制御する複数チャンネルの床暖房用コントローラ装置の例が記載されている。

特開２００９−１８６０３８号公報

複数の床暖房ヒータを敷設する場合、各床暖房ヒータをそれぞれ別の電源（通電回路）に接続し、同時に複数ヒータに通電して昇温させようとすると必要となる電流が大きくなる。

現在、省電力化や快適性等の観点から、電力供給を少なくしながら効率良く複数の床暖房のゾーンを温めることが求められている。また、この際、操作の手間を省くとともに、容易に制御できることが望ましい。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、床暖房システムにおいて２つの床暖房のゾーンを少ない電気容量で効率よく暖める床暖房コントローラ等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムで用いられ、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラであって、前記床暖房コントローラは、前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、を具備し、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の比は、１：３程度であることを特徴とする床暖房コントローラである。

前述した目的を達成するための第２の発明は、第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムで用いられ、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラであって、前記床暖房コントローラは、前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、を具備し、前記初回連続通電時間は２５〜３０分程度、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の合計は３２０秒程度、前記パターン通電を繰り返す回数は６回程度であることを特徴とする床暖房コントローラである。

前述した目的を達成するための第３の発明は、第１のヒータ及び第２のヒータと、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラを有する床暖房システムであって、前記床暖房コントローラは、前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、を具備し、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の比は、１：３程度であることを特徴とする床暖房システムである。

前述した目的を達成するための第４の発明は、第１のヒータ及び第２のヒータと、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラを有する床暖房システムであって、前記床暖房コントローラは、前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、を具備し、前記初回連続通電時間は２５〜３０分程度、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の合計は３２０秒程度、前記パターン通電を繰り返す回数は６回程度であることを特徴とする床暖房システムである。

前述した目的を達成するための第５の発明は、第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムにおいて、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房制御方法であって、前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電工程と、第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電工程と、を具備し、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の比は、１：３程度であることを特徴とする床暖房制御方法である。

前述した目的を達成するための第６の発明は、第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムにおいて、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房制御方法であって、前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電工程と、第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電工程と、を具備し、前記初回連続通電時間は２５〜３０分程度、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の合計は３２０秒程度、前記パターン通電を繰り返す回数は６回程度であることを特徴とする床暖房制御方法である。

上記構成により、初回連続通電により一方の床暖房ゾーンをまず温めておき、その後、初回パターン通電にて当該床暖房ゾーンの温度降下を抑えつつもう一方の床暖房ゾーンを温める。これにより、電力供給を少なくしつつ２つの床暖房ゾーンを効率的に温めることができる床暖房コントローラ等を提供することができる。また、第１のヒータ通電時間と第２のヒータ通電時間の比を、１：３程度とし、初回連続通電時間を２５〜３０分程度、第１のヒータ通電時間と第２のヒータ通電時間の合計を３２０秒程度、パターン通電を繰り返す回数を６回程度すると、床暖房ゾーンの温度降下を抑えつつ快適な温度を維持しながら、もう一方の床暖房ゾーンを快適な温度にまで温めることができる。また、通電時間等の設定は暖房開始とともにこれを行うように予め定めておくことができ、操作者が適切な通電時間設定とするため操作を行う手間も省ける。

本発明により、床暖房システムにおいて２つの床暖房のゾーンを少ない電気容量で効率よく暖める床暖房コントローラ等を提供することができる。

本発明に係る床暖房システム１の概要を示す図床暖房コントローラ５のハードウエア構成の一例を示す図床暖房コントローラ５の外観の一例を示す図床暖房コントローラ５によるパターン制御のシーケンスを示す図床暖房コントローラ５のパターン制御によるゾーン７及びゾーン９の模式的な温度変化を示すグラフ

以下、図面に基づいて本発明に係る床暖房システムの実施形態を詳細に説明する。最初に、図１を参照しながら、本発明に係る床暖房システム１について説明する。図１は、本発明に係る床暖房システム１の概要を示す図である。

床暖房システム１は、部屋の床に敷設され、ゾーン７に設けられるヒータ６（第１のヒータ）と、ゾーン９に設けられるヒータ８（第２のヒータ）と、床暖房コントローラ５を有する。

ヒータ６及びヒータ８は、それぞれ、床暖房を行うための通電部分と通電により発熱する導電性カーボン等の発熱体を有する。ヒータ６及びヒータ８は、断熱材等の上に敷設され、その上にフローリング、ソフトシート、タイル、石材、カーペット、薄畳、コルク等が敷設されている。

床暖房コントローラ５は、予め設定したパターンにより、電源３からヒータ６及びヒータ８への通電のオン／オフを周期的に制御するパターン制御を行う。なお、床暖房コントローラ５は、ゾーン７及びゾーン９の温度センサにより測定した床内温度と、予め設定した温度を常時比較することにより、ヒータ６及びヒータ８への通電のオン／オフを制御する温調制御を行うこともできるが、上記のパターン制御を行う場合は、温度センサ等を特に必要としない。

なお、電源３は例えば一般的な家庭用コンセントに対応する定格容量１５Ａの電源であり、その通電回路は、床暖房コントローラ５で、または電源３と床暖房コントローラ５の間で分割され、ヒータ６とヒータ８のそれぞれに対応する床暖房コントローラ５の出力端子（不図示）からヒータ６とヒータ８の通電部分にそれぞれ接続する。

また、ゾーン７、ゾーン９の実際の配置には多種多様なものがあり、ゾーン７、ゾーン９をそれぞれ別の部屋に配置する、または同一の部屋にゾーン７、ゾーン９を並べて配置する以外にも、例えばゾーン７の周囲にゾーン９を配置したり、ゾーン７とゾーン９を複数の小ゾーンで構成し、ゾーン７の小ゾーンとゾーン９の小ゾーンを交互に配置したりする場合もある。これらの場合にも、ヒータ６、ヒータ８は各ゾーンに対応するように設けられ、ヒータ６、ヒータ８に応じて２つに分割された上記の通電回路からの電力供給を受けて作動する。

次に、図２、３を参照しながら、床暖房コントローラ５について説明する。
図２は、床暖房コントローラ５のハードウエア構成の一例を示す図、図３は、床暖房コントローラ５の外観の一例を示す図である。

床暖房コントローラ５は、制御部１１、入力部１３、電源部１５、表示部１７、切替部１９等を有する。

制御部１１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、記憶装置等で構成され、床暖房コントローラ５全体の動作を制御する。本実施形態では、後述するシーケンスに沿って初回連続通電、初回パターン通電のパターン制御を行うための、通電時間や各ヒータへの通電のＯＮ／ＯＦＦ等を予め定めたプログラムが記憶され、これにより制御が行われる。従って、後述する初回連続通電、初回パターン通電の制御において、操作者が通電時間等を定める必要はない。

入力部１３は、ユーザからの入力、設定を受け付ける。図３に示すように、入力部１３は、運転／停止１ボタン４１、運転／停止２ボタン４２、タイマボタン４３、予約／追加ボタン４４、設定ボタン４５、減ボタン４６、増ボタン４７等を有する。

運転／停止１ボタン４１は、ヒータ６の運転を開始あるいは停止する。運転／停止２ボタン４２は、ヒータ８の運転を開始あるいは停止する。タイマボタン４３は、設定時間帯のみ床暖房システム１の連続運転を行うタイマ運転等を行う。予約／追加ボタン４４は、床暖房システム１の指定時間のみ連続運転を行う追加運転、あるいは、床暖房システム１の停止状態から設定時刻になると連続運転を開始する予約運転等を行う。設定ボタン４５は、連続運転の温度レベルを設定したり、タイマ運転、追加運転、予約運転等の詳細の設定等を行う。減ボタン４６、増ボタン４７は、温度レベルの増減の設定、タイマ運転、追加運転、予約運転などの時刻の増減の設定等を行う。

電源部１５は、電源３から床暖房コントローラ５への通電を制御し、操作用の電源を確保する。

表示部１７は、図３に示すようなＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）表示器で、床暖房システム１の運転モードや、通電状態、時刻、温度、エラー内容等を表示する。

切替部１９は、リレー等を含み、予め定めた後述するパターン制御のプログラム、または入力部１３の運転／停止１ボタン４１、運転／停止２ボタン４２等の操作により、あるいは、タイマ運転、追加運転、予約運転等の設定等に従って、制御部１１からの指示により、電源３からゾーン７のヒータ６あるいはゾーン９のヒータ８への通電のオン／オフ制御を行う。

次に、図４、５を参照しながら、床暖房コントローラ５による床暖房制御方法について説明する。図４は、床暖房コントローラ５によるパターン制御のシーケンスを示す図、図５は、床暖房コントローラ５のパターン制御によるゾーン７及びゾーン９の模式的な温度変化を示すグラフである。

図４に示すように、床暖房システム１の作動開始後、床暖房コントローラ５は初回連続通電を行い、初回連続通電時間ＴＰＯＮの間、ゾーン７のヒータ６への通電をオンとする。初回連続通電時間ＴＰＯＮは２５〜３０分程度とし、例えば２５分と設定する。初回連続通電により、ゾーン７はほぼ目標温度として設定されている温度以上に昇温する。

初回連続通電後、床暖房コントローラ５は初回パターン通電を行う。初回パターン通電では、まずヒータ８オン時間ＴＰＰＮ２（第２のヒータ通電時間）の間、ゾーン９のヒータ８への通電をオン、ゾーン７のヒータ６への通電をオフとし、次にヒータ６オン時間ＴＰＰＮ１（第１のヒータ通電時間）の間、ヒータ６への通電をオン、ヒータ８への通電をオフとするパターン通電を行う。これを１タームとし、初回パターン繰り返し回数ＴＰＣＮとして予め定めた回数を繰り返す。なお、ＴＰＰＮ１、ＴＰＰＮ２は、ＴＰＯＮよりも短くなるようにしておく。

例えば、１タームを３２０秒とし、ＴＰＰＮ２は２４０秒、ＴＰＰＮ１は８０秒として、１タームあたりの通電時間を示す通電率をヒータ６が２５％、ヒータ８を７５％とする（ＴＰＰＮ１とＴＰＰＮ２の比を１：３とする）こと、またはこれらの値程度とすることが好ましい。また、初回パターン繰り返し回数ＴＰＣＮは、６回または６回程度とすることが好ましい。これにより、ゾーン７の温度降下を抑えつつ快適な温度を維持しながら、ゾーン９を快適な温度にまで温めることができる。

以上の制御は、通電時間や通電のＯＮ／ＯＦＦ等を予め定めたプログラムにより制御部１１がユーザの設定にかかわらず行うものとする。上記の通電時間等は、当該プログラムを変更することにより変更が可能である。

図５は、室温を２０度、ＴＰＯＮを２５分、ＴＰＰＮ２を２４０秒、ＴＰＰＮ１を８０秒、１タームを３２０秒、ＴＰＣＮを６回として、初回連続通電、初回パターン通電による制御を行った場合の、ゾーン７及びゾーン９の床面の温度変化を模式的に示したグラフである。初回連続通電によりゾーン７がほぼ設定温度まで昇温した後、初回パターン通電によりゾーン９が昇温する。初回パターン通電では、ヒータ６の通電率は２５％と低いため、ゾーン７の温度が緩やかに降下するが、ある時点で所定時間に供給される熱量と放出される熱量が平衡に近づき、温度降下の進行がほぼ止まる。また、ヒータ８の通電率は７５％と高いため、ゾーン９の温度は上昇し、初回パターン通電終了時、ゾーン７、ゾーン９共に同程度の快適な温度となる。

ヒータ６の通電率を２５％より低くした場合、初回パターン通電終了時にはゾーン７の温度が下がりすぎてしまう。逆に、ヒータ６の通電率を２５％より高くし、ヒータ８の通電率を７５％より低くした場合、初回パターン通電終了時、ゾーン９は十分に昇温せず、床暖房の効率は低下する。

初回パターン通電後は、ユーザ設定パターン通電、即ちユーザにより設定された通常のパターン通電に移行する。この際、パターン通電では、１タームの時間は同じ値とし、ヒータ６及びヒータ８をそれぞれ２５〜６５％の間でユーザが定めた通電率にてパターン制御する。ヒータ６の通電がオフとなる時間ＴＯＦ１に入ると、ヒータ８の通電を開始する。

ここで、ヒータ６及びヒータ８の通電率の和は１００％を超えないようにする。例えば、ヒータ８の通電率が６５％に設定される場合、ヒータ６の通電率が３５％以上とならないように（設定できないように）しておく。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、２つのヒータを有する床暖房システムにおいて、ユーザの設定にかかわらず、床暖房コントローラは初回連続通電、初回パターン通電を行うことにより一定時間内は各ヒータの通電のオン／オフを適切なシーケンスにて自動制御し、少ない電気容量で２つの床暖房のゾーンを効率よく暖める。また、初回連続通電、初回パターン通電の制御において、操作者が適切な通電時間等を定める必要がなく、操作者の設定の手間が省ける。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る床暖房コントローラ等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………床暖房システム
３………電源
５………床暖房コントローラ
６、８………ヒータ
７、９………ゾーン
１１………制御部
１３………入力部
１５………電源部
１７………表示部
１９………切替部

Claims

第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムで用いられ、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラであって、
前記床暖房コントローラは、
前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、
第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、
を具備し、
前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の比は、１：３程度であることを特徴とする床暖房コントローラ。
第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムで用いられ、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラであって、
前記床暖房コントローラは、
前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、
第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、
を具備し、
前記初回連続通電時間は２５〜３０分程度、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の合計は３２０秒程度、前記パターン通電を繰り返す回数は６回程度であることを特徴とする床暖房コントローラ。
第１のヒータ及び第２のヒータと、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラを有する床暖房システムであって、
前記床暖房コントローラは、
前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、
第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、
を具備し、
前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の比は、１：３程度であることを特徴とする床暖房システム。
第１のヒータ及び第２のヒータと、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房コントローラを有する床暖房システムであって、
前記床暖房コントローラは、
前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電手段と、
第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電手段と、
を具備し、
前記初回連続通電時間は２５〜３０分程度、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の合計は３２０秒程度、前記パターン通電を繰り返す回数は６回程度であることを特徴とする床暖房システム。
第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムにおいて、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房制御方法であって、
前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電工程と、
第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電工程と、
を具備し、
前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の比は、１：３程度であることを特徴とする床暖房制御方法。
第１のヒータ及び第２のヒータを有する床暖房システムにおいて、前記第１のヒータ及び第２のヒータへの通電のオン、オフを制御する床暖房制御方法であって、
前記床暖房システムの作動開始後、所定の初回連続通電時間の間、第１のヒータへの通電をオン、第２のヒータへの通電をオフとする初回連続通電工程と、
第２のヒータ通電時間の間、前記第２のヒータへの通電をオン、前記第１のヒータへの通電をオフとし、第１のヒータ通電時間の間、前記第１のヒータへの通電をオン、前記第２のヒータへの通電をオフとするパターン通電を、前記初回連続通電時間の後、所定回数繰り返す初回パターン通電工程と、
を具備し、
前記初回連続通電時間は２５〜３０分程度、前記第１のヒータ通電時間と前記第２のヒータ通電時間の合計は３２０秒程度、前記パターン通電を繰り返す回数は６回程度であることを特徴とする床暖房制御方法。