JP6408412B2 - 床暖房システム - Google Patents

Description

本発明は、熱媒流通管を備えた板状基材の表面に均熱用の金属製均熱シートを設けて放熱パネルを構成し、均熱シートを上側に位置させる状態で放熱パネルを敷設するとともに、その放熱パネルの上面に床仕上げ材を敷設し、熱媒流通管に流す熱媒の温度を制御する熱媒温度制御手段を床暖房リモコンに備えた床暖房システムに関する。

床暖房システムとしては、一般に、次のように構成されている。
すなわち、暖房対象空間である室内などに、放熱パネルと合板製のダミーパネルとが敷設され、それらのパネルの上部に床仕上げ材が敷設されている。
放熱パネルが、上面側に温水パイプなどの熱媒流通管を備えた板状基材の表面にアルミ箔などの均熱用の金属製均熱シートを設けて構成され、この放熱パネルが均熱シートを上側に位置させる状態で敷設されている。

このような床暖房システムでは、放熱パネルに供給する熱量を増やせば増やすほど室内への放熱量を増加させて暖房性能を高めることができる。ところが、放熱量を増やし過ぎると床仕上げ材の表面の温度が高くなり過ぎ、放熱パネルに供給する熱量を設定する必要がある。
また、床仕上げ材として、厚みの異なるものが使用されており、厚みが大きいときに供給熱量が少ないと、能力不足となり、運転開始初期においては、床仕上げ材の表面温度が所定の温度にまで上昇する時間が長くなって快適性が低下する不都合があった。一方、厚みが小さいときに運転開始初期の供給熱量が過剰になると、床仕上げ材の表面の温度が高くなり過ぎるとともに、一定温度にまで下がるのに時間を要し、皮膚を床仕上げ材の表面に密着させた状態で比較的長い時間寝てしまったようなときに低温やけどを生じる虞があるといった不都合があった（特許文献１参照）。

前述のような不都合を回避するために、従来では、床暖房システムの設置計画の段階で、敷設予定の床仕上げ材の厚みなどを考慮して運転開始初期の供給熱量の設定や制御方法の設定を決定し、それに対応する床暖房リモコンを選定していた。
床仕上げ材としては、一般的に、硬質の木質フローリングと、クッション材を重ね合わせた防音フローリングとがあり、いずれのものでも床仕上げ材の厚みが設定厚み以下の場合には、運転開始初期に流す熱媒としての温水の温度が例えば６０℃に設定される。一方、床仕上げ材の厚みが設定厚みを超える場合に、運転開始初期に流す熱媒としての温水の温度が例えば７５℃に設定される。これらの流す温水の温度を低い方に設定したものを一般床仕上げ材対応用床暖房リモコンとし、流す温水の温度を高い方に設定したものを特定床仕上げ材対応用床暖房リモコンとし、二種類の床暖房リモコンを準備していた。
すなわち、木質フロ−リングと防音フローリングのいずれであれ、その厚みの大小で床暖房リモコンを極力適切に選定できるようにしている。

特開２０１１−１７４６８２号公報

しかしながら、従来の場合、例えば、戸数が多いマンションにおいて、設計段階では、厚みが大きい防音フローリングの予定で、それに対応する特定床仕上げ材対応用床暖房リモコンを戸数分発注していたが、施工途中において施主側の都合で厚みの小さい防音フローリングに変更になったような場合、それに対応する一般床仕上げ材対応用床暖房リモコンを再発注せざるを得ず、多数の特定床仕上げ材対応用床暖房リモコンが無駄になるとともに不必要に経費が嵩むといった不都合があった。

また、防音フローリングの床仕上げ材の場合、クッション材に起因して熱が伝わりにくく、木質フローリングより薄くても、特定床仕上げ材対応用床暖房リモコンが必要となる場合がある。ところが、木質フローリングの場合と勘違いして一般床仕上げ材対応用床暖房リモコンを選定してしまい、運転開始初期の所定温度までの立ち上がりが遅くなって快適性を損なう不都合があった。逆に、一般床仕上げ材対応用床暖房リモコンが必要な場合に誤って特定床仕上げ材対応用床暖房リモコンを選定してしまい、床仕上げ材の表面の温度が高くなり過ぎ、前述したような低温やけどを招くといった不都合があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、木質フローリングおよび防音フローリングのいずれに対しても、一つの床暖房リモコンで運転開始初期における初期値の設定を適切に行えるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、運転開始初期における適切な初期値の設定を忘れることなく確実に行えるようにすることを目的とする。

請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
熱媒流通管を備えた板状基材の表面に均熱用の金属製均熱シートを設けて放熱パネルを構成し、前記均熱シートを上側に位置させる状態で前記放熱パネルを敷設するとともに、前記放熱パネルの上面に床仕上げ材を敷設し、前記熱媒流通管に流す熱媒の温度を制御する熱媒温度制御手段を床暖房リモコンに備えた床暖房システムであって、
前記床仕上げ材の上から、前記床仕上げ材に荷重を掛けない状態と荷重を掛けた状態それぞれで前記均熱シートの位置を検出し、その検出結果に基づいて前記床仕上げ材の厚みを計測し、計測厚みデータを前記床暖房リモコンに送る厚み計と、
前記床暖房リモコンに備えられて、前記厚み計からの計測厚みデータに基づいて前記床仕上げ材が木質フローリングか防音フローリングかの種別を判別する木質・防音判別手段と、
前記床暖房リモコンに備えられて、前記木質・防音判別手段による前記床仕上げ材の種別の判別後に、前記厚み計からの計測厚みデータに基づいて運転開始初期に所定温度の熱媒を設定時間強制的に流す第１の制御方式か運転開始初期に第１の制御方式よりも高温の熱媒を設定時間強制的に流す第２の制御方式のいずれかを選択する制御方式選択手段と、
を備えさせ、運転開始初期において、前記厚み計からの計測厚みデータに基づいて前記制御方式選択手段で選択された制御方式に対応する初期設定値を前記熱媒温度制御手段に設定するように構成したことを特徴としている。

（作用・効果）
請求項１に係る発明の床暖房システムの構成によれば、床仕上げ材の放熱パネル側に、放熱パネルの熱媒流通管からの熱を平面方向に迅速かつ均一に伝達拡散させるためにアルミ箔などの金属製均熱シートが用いられていることに着目し、床仕上げ材に荷重を掛けない状態と荷重を掛けた状態それぞれで均熱シートの位置を検出することで床仕上げ材の厚みを計測し、その計測厚みデータに基づき、床暖房リモコンにおいて荷重の有無によって厚みに変化がある場合はクッション材が重ね合わせられた防音フローリングであり、厚みに変化が無ければ硬質の木質フローリングであると床仕上げ材の種別を判別する。
更に、床仕上げ材が木質フローリングか防音フローリングかの種別を判別した後において、それぞれの種別で、厚み計からの計測厚みデータに基づき、床暖房リモコンにおいて厚みが設定厚みより大きいかどうかを判断し、小さいときには所定温度の熱媒を流す第１の制御方式を選択し、逆に大きいときには第１の制御方式よりも高温の熱媒を流す第２の制御方式を選択する。
したがって、従来、一般床仕上げ材対応用床暖房リモコンと特定床仕上げ材対応用床暖房リモコンというように第１および第２の制御方式それぞれで個別に構成していた床暖房リモコンを一つの床暖房リモコンで構成でき、しかも、厚み計からの計測厚みデータに基づいて床仕上げ材の種別に対応した初期設定値を熱媒温度制御手段に自動的に設定することができ、木質フローリングおよび防音フローリングのいずれに対しても、一つの床暖房リモコンで運転開始初期における初期値の設定を適切に行うことができるから、設定ミスに起因する能力不足や低温やけどの虞を回避できて快適性を向上できる。
しかも、床暖房リモコンの選定作業を不要にできるとともに設計変更にも容易に対応できて経済的である。

請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載の床暖房システムにおいて、
熱媒温度制御手段の制御による試運転を行う試運転スイッチと、
床暖房リモコンに備えられて、制御方式選択手段で選択された制御方式に対応する初期設定値が前記熱媒温度制御手段に設定されるまで前記試運転スイッチによる試運転を禁止する試運転禁止手段と、を備えて構成する。

（作用・効果）
請求項２に係る発明の床暖房システムの構成によれば、床仕上げ材の種別に対応した運転開始初期における初期値を設定していないと試運転を行えないから、不測に設定を忘れるといったことなく、運転開始初期における初期値を適切に設定してから試運転に移行することになり、快適性を一層向上できる。

本発明に係る床暖房システムの設備構成を示す概略縦断面図である。 図１の一部切欠き平面図である。 要部の縦断面図である。 本発明に係る床暖房システムにおける床仕上げ材の種別判別方法の説明に供する図３の要部の拡大断面図であり、（ａ）は厚み計を床仕上げ材上に載置した状態を示し、（ｂ）は厚み計に荷重を掛けた状態を示す。 本発明に係る床暖房システムの制御系の構成を示すブロック図である。 本発明に係る床暖房システムの制御系の動作説明に供するフローチャートである。 本発明に係る床暖房システムの制御系の動作説明に供するフローチャートである。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る床暖房システムの設備構成を示す概略縦断面図、図２は、図１の一部切欠き平面図であり、暖房対象空間である室内１などの床に、放熱パネル２と合板製のダミーパネル３とが敷設され、それらのパネル２，３の上部に床仕上げ材４が敷設されている。

図３の要部の縦断面図、および、図４の要部の拡大断面図に示すように、放熱パネル２が、上面側に温水パイプなどの熱媒流通管５を備えた板状基材６の表面に、アルミ箔などの均熱用の均熱シート７を設けて構成され、この放熱パネル２が均熱シート７を上側に位置させる状態で敷設されている。

図４の（ａ）の要部の拡大断面図に示すように、床仕上げ材４上に厚み計８を載置し、床仕上げ材４に荷重を掛けない状態で床仕上げ材４の厚みを計測して非荷重厚みとし、一方、図４の（ｂ）の要部の拡大断面図に示すように、床仕上げ材４に荷重Ｗを掛けた状態で床仕上げ材４の厚みを計測して荷重厚みとし、非荷重厚みと荷重厚みとの差に基づいて床仕上げ材４の種別を判別するようになっており、次に説明する。

図５は、床暖房システムの制御系の構成を示すブロック図であり、厚み計８が床暖房リモコン９に接続され、その床暖房リモコン９に熱源機１０が接続されている。後述する運転開始初期の設定値の設定が完了した後は、厚み計８は床暖房リモコン９との接続を解除される。
厚み計８は、コイルに電流を流し、金属体との距離によって発生する渦電流の値が変化することを利用して、出力電圧値を計測することにより、均熱シート７までの距離、すなわち床仕上げ材４の厚みを計測するように構成されている。

熱源機１０には、試運転スイッチ１１、熱媒流通管５に流す温水を生成する燃焼バーナ１２、その燃焼バーナ１２に供給する燃料ガスの流量を調整するガス流量制御弁１３、ガス流路を開閉して燃料ガスの供給または供給停止を行うガス流路開閉弁１４、熱媒流通管５に流す温水の流量を調整する循環ポンプ１５、および、熱媒流通管５に供給する温水の温度を測定する水温センサ１６が備えられている。

床暖房リモコン９には、室温センサ１７、温度設定部１８、運転スイッチ１９、制御部２０、ブザー２１および運転ランプ２２が備えられている。
制御部２０には、床仕上げ材４の種別を判別する床仕上げ材種別判別手段２３、制御方式格納部２４、通水温度制御手段２５および試運転禁止手段２６が備えられている。
床仕上げ材種別判別手段２３には、床仕上げ材４が木質フローリングか防音フローリングかを判別する木質・防音判別手段２７と、制御方式選択手段２８とが備えられている。
制御方式選択手段２８では、次の第１の制御方式か第２の制御方式かを選択するようになっている。
第１の制御方式：運転開始初期に温度７５℃の温水を６０分間強制的に流し、６０分経過した後の定常状態では、床暖房リモコン９の温度設定レベルに応じて温度６０℃の温水を断続的に流す
第２の制御方式：運転開始初期に温度７５℃の温水を６０分間強制的に流し、６０分経過した後の定常状態では、床暖房リモコン９の温度設定レベルに応じて温度７５℃の温水を断続的に流す
これらの第１および第２の制御方式それぞれにおける、運転開始初期から定常状態にわたって制御される温水温度ならびに通湯時間のことを「運転開始初期の設定値」と称する。
運転開始初期ならびに定常状態における温水温度と通湯時間は、床仕上げ材４の厚みを考慮して設定される。

制御方式格納部２４には、前述した第１および第２の制御方式それぞれに対応する運転開始初期の設定値が格納され、床仕上げ材種別判別手段２３の制御方式選択手段２８で床仕上げ材４の種別に対応した制御方式を選択するに伴い、その選択された制御方式の運転開始初期の設定値が通水温度制御手段２５に設定されるようになっている。
通水温度制御手段２５では、運転スイッチ１９のＯＮで運転を開始するに伴い、水温センサ１６で測定される温水温度が運転開始初期の設定値で設定される温水温度になるように、熱源機１０のガス流量制御弁１３および循環ポンプ１５を制御するようになっている。また、定常状態を経た後は、室温センサ１７で測定される室温が温度設定部１８で設定される室温になるように、熱源機１０のガス流量制御弁１３、ガス流路開閉弁１４および循環ポンプ１５を制御するようになっている。
試運転禁止手段２６では、試運転スイッチ１１がＯＮに操作されても、床仕上げ材種別判別手段２３の制御方式選択手段２８で床仕上げ材４の種別に対応した制御方式を選択し、その選択された制御方式の運転開始初期の設定値が通水温度制御手段２５に設定されるまで、試運転が開始されることを禁止するようになっている。

次に、床仕上げ材種別判別手段２３の動作につき、図６のフローチャートを用いて説明する。
先ず、厚み計８を床仕上げ材４の上に載置して〔図４の（ａ）参照〕作業者が床暖房リモコン９に厚み計８を接続するに伴い、その接続されたことをステップＳ１で判断してステップＳ２に移行し、運転ランプ２２を点滅して運転開始初期の設定値の設定中であることを報知してからステップＳ３に移行する。
ステップＳ３において、厚み計８によって、荷重を掛けない状態で床仕上げ材４の厚み（実際は厚みに対応した出力電圧値であるが、以下、厚みとして説明する）を計測し、それを非荷重厚みＴ１として床仕上げ材種別判別手段２３の木質・防音判別手段２７に受信させて格納するとともに、非荷重厚みＴ１の受信が完了したことをブザー２１で知らせる（Ｓ４）。

次いで、作業者に、厚み計８を介して床仕上げ材４に荷重Ｗを掛けさせ、その荷重Ｗを掛けた状態で床仕上げ材４の厚みを計測し、それを荷重厚みＴ２として床仕上げ材種別判別手段２３の木質・防音判別手段２７に受信させる（Ｓ５）とともに、荷重厚みＴ２の受信が完了したことをブザー２１で知らせる（Ｓ６）。
次いで、非荷重厚みＴ１と荷重厚みＴ２の差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出して（Ｓ７）から、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、差ΔＴがゼロ（０）に近いかどうかを判断する。すなわち、このステップ８が、床仕上げ材種別判別手段２３の木質・防音判別手段２７に相当する。差ΔＴがゼロ（０）に近いとき、すなわち、荷重Ｗを掛けても厚みに変化が無いときには、床仕上げ材４の種別が硬質の木質フローリングであると判別し、一方、差ΔＴがゼロ（０）に近くないとき、すなわち、荷重Ｗを掛けたときに収縮して厚みに差を生じるときには、クッション材が重ね合わされた防音フローリングであると判別する。

ステップＳ８において、木質フローリングであると判別したときには、ステップＳ９に移行し、厚み計８で計測された床仕上げ材４の厚みが１５ｍｍ以下かどうか判断する。この判断における厚みデータとしては、非荷重厚みＴ１、荷重厚みＴ２、あるいは、両厚みＴ１，Ｔ２の平均値のいずれかを有効データとして使用すれば良い。
床仕上げ材４の厚みが１５ｍｍ以下であるときには、ステップＳ１０に移行して、制御方式選択手段２８で第１の制御方式を選択し、制御方式格納部２４から第１の制御方式に対応する運転開始初期の設定値を取り出して通水温度制御手段２５に設定する。
一方、床仕上げ材４の厚みが１５ｍｍを超えるときには、ステップＳ１１に移行して、制御方式選択手段２８で第２の制御方式を選択し、制御方式格納部２４から第２の制御方式に対応する運転開始初期の設定値を取り出して通水温度制御手段２５に設定する。

ステップＳ８において、防音フローリングであると判別したときには、ステップＳ１２に移行し、厚みの差ΔＴが、例えば２ｍｍなどの設定厚みＴｓ以下かどうか判断する。
厚みの差ΔＴが設定厚みＴｓ以下であるときには、ステップＳ１３に移行して、制御方式選択手段２８で第１の制御方式を選択し、制御方式格納部２４から第１の制御方式に対応する運転開始初期の設定値を取り出して通水温度制御手段２５に設定する。
一方、厚みの差ΔＴが設定厚みＴｓを超えるときには、ステップＳ１４に移行して、制御方式選択手段２８で第２の制御方式を選択し、制御方式格納部２４から第２の制御方式に対応する運転開始初期の設定値を取り出して通水温度制御手段２５に設定する。
ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１４のいずれかを経た後は、ステップＳ１５に移行し、運転ランプ２２の点滅を停止するとともにブザー２１を鳴らし、運転開始初期の設定値の設定処理が完了したことを報知し、かつ、フラッグを立てて（Ｆ→１）後述するステップＵ２（図７参照）に割り込んで終了する。
上記ステップＳ９およびＳ１２が床仕上げ材種別判別手段２３の制御方式選択手段２８に相当する。

次に、試運転禁止手段２６の動作につき、図７のフローチャートを用いて説明する。
先ず、試運転スイッチ１１がＯＮされるのを待ち（Ｕ１）、ＯＮに操作されたときに、ステップＵ２を経てステップＵ３に移行し、フラッグが立てられているかどうか（Ｆ＝１かどうか）を判断する。
前述したステップＳ１５での割り込みによってフラッグが立てられていなければ、すなわち、運転開始初期の設定値の設定処理が完了していなければ、ステップＵ１に戻し、フラッグが立てられるまでステップＵ１〜Ｕ３を循環する。

運転開始初期の設定値の設定処理が完了してフラッグが立てられているとき（Ｆ＝１）には、ステップＵ４に移行して試運転を開始する。その後、試運転が終了したかどうか（Ｕ５）を判断し、試運転が終了するとステップＵ６に移行してフラッグを下ろして（Ｆ→０）から試運転禁止手段２６の動作を終了する。この試運転の終了判断処理としては、例えば、試運転に要する時間の経過で判断するなど、各種の処理が可能である。

上記構成により、試運転スイッチ１１がＯＮに操作されても、床仕上げ材種別判別手段２３の制御方式選択手段２８で床仕上げ材４の種別に対応した制御方式を選択し、その選択された制御方式に対応する運転開始初期の設定値が通水温度制御手段２５に設定されるまで、試運転が開始されることを禁止する。このため、実際の床仕上げ材４の種別に対応した運転開始初期の設定値が設定された状態で適切に試運転を行うことができる。

上記実施例では、防音フローリングで、厚みの差ΔＴが設定厚みＴｓ以下かどうか判断することによって第１の制御方式または第２の制御方式を選択するようにしているが、例えば、荷重を掛けない状態での非荷重厚みＴ１あるいは荷重を掛けた状態での荷重厚みＴ２それぞれで、厚みと必要な制御方式との関係を求めておき、判別可能な境界値となる厚みを設定厚みとし、非荷重厚みＴ１あるいは荷重厚みＴ２と設定厚みとを比較し、設定厚み以下のときに第１の制御方式を選択し、設定厚みを超えるときに第２の制御方式を選択するようにしても良い。

２…放熱パネル
４…床仕上げ材
５…熱媒流通管
６…板状基材
７…均熱シート
８…厚み計
９…床暖房リモコン
１１…試運転スイッチ
２５…通水温度制御手段（熱媒温度制御手段）
２６…試運転禁止手段
２７…木質・防音判別手段
２８…制御方式選択手段

Claims (2)

1. 熱媒流通管を備えた板状基材の表面に均熱用の金属製均熱シートを設けて放熱パネルを構成し、前記均熱シートを上側に位置させる状態で前記放熱パネルを敷設するとともに、前記放熱パネルの上面に床仕上げ材を敷設し、前記熱媒流通管に流す熱媒の温度を制御する熱媒温度制御手段を床暖房リモコンに備えた床暖房システムであって、
   前記床仕上げ材の上から、前記床仕上げ材に荷重を掛けない状態と荷重を掛けた状態それぞれで前記均熱シートの位置を検出し、その検出結果に基づいて前記床仕上げ材の厚みを計測し、計測厚みデータを前記床暖房リモコンに送る厚み計と、
   前記床暖房リモコンに備えられて、前記厚み計からの計測厚みデータに基づいて前記床仕上げ材が木質フローリングか防音フローリングかの種別を判別する木質・防音判別手段と、
   前記床暖房リモコンに備えられて、前記木質・防音判別手段による前記床仕上げ材の種別の判別後に、前記厚み計からの計測厚みデータに基づいて運転開始初期に所定温度の熱媒を設定時間強制的に流す第１の制御方式か運転開始初期に第１の制御方式よりも高温の熱媒を設定時間強制的に流す第２の制御方式のいずれかを選択する制御方式選択手段と、
   を備えさせ、運転開始初期において、前記厚み計からの計測厚みデータに基づいて前記制御方式選択手段で選択された制御方式に対応する初期設定値を前記熱媒温度制御手段に設定するように構成したことを特徴とする床暖房システム。
2. 請求項１に記載の床暖房システムにおいて、
   熱媒温度制御手段の制御による試運転を行う試運転スイッチと、
   床暖房リモコンに備えられて、制御方式選択手段で選択された制御方式に対応する初期設定値が前記熱媒温度制御手段に設定されるまで前記試運転スイッチによる試運転を禁止する試運転禁止手段と、
   を備えている床暖房システム。

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