JPH09196395A - 床暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 床下に熱源を設けて床面を暖房する床暖房装
置において、着座中の温度上昇を抑制するために人体荷
重によって部分的な温度調整を可能にする。 【解決手段】 内部に、隣どうしが接触して摺動する上
側発熱体２３および下側発熱体２４およびバネ２６を内
蔵する床暖房パネルを採用して、着座中の荷重によって
前記発熱体２３，２４の接触面積を減少させて通電電流
を制限し、荷重のかかった部位の発熱量を減少させて、
着座中の温度上昇を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は床暖房装置、より詳
しくは、床下に電気ヒーターを敷設して通電させたり温
水を循環させることによって、床下から加熱して床表面
温度を上昇させる床暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の床暖房装置の概略構成図、
図８は同制御回路図で、同図において、２は床暖房パネ
ル、３は使用者が設定値等を入力あるいは動作状況を表
示告知する操作表示部、５１は温度調節用可変抵抗器、
６は電気ヒーターへの給電を制御するリレー接点、８は
床暖房制御装置に必要な制御用電圧に変換するためのト
ランス、１０は室温検知用サーミスタ、１１は床温検知
用サーミスタ、１２はＡＣ１００Ｖ等の電源、５２は温
度検出用ブリッジ回路、５３はサイリスタ、５４はリレ
ーソレノイド、５５はフロアヒーターをそれぞれ示す。

【０００３】以下に、この床暖房装置の作動時における
表面温度の検出方法と温度調整方法について説明する。

【０００４】室内温度は室温検知用サーミスタ１０によ
り検出し、一方、床の表面温度は床温検知用サーミスタ
１１により直接に検出する。

【０００５】温度調整は、室温検知用サーミスタ１０と
床温検知用サーミスタ１１の抵抗変化と温度調節用可変
抵抗器５１の抵抗値とを温度検出用ブリッジ回路５２に
よって電圧バランスとして比較し、そのバランスから床
表面温度が温度調節用可変抵抗器５１で表現される設定
温度より低い場合、サイリスタ５３のゲートに電流を流
し、サイリスタ５３を導通させる。

【０００６】サイリスタ５３が導通すると、リレーソレ
ノイド５４に電流が流れ、リレー接点６がつながる。こ
れによって、リレー接点６を介してフロアヒーター５５
に電源１２の電圧が印加され、フロアヒーター５５が加
熱し、床表面温度が上昇する。

【０００７】床表面温度が上昇すると、温度検出用ブリ
ッジ回路５２における電圧バランスが変化し、床表面温
度が温度調節用可変抵抗器５１で表現される設定温度よ
り高い場合、サイリスタ５３のゲートへの電流が遮断さ
れ、サイリスタ５３を遮断させ、リレーソレノイド５４
の電流が遮断される。これによって、リレー接点６が切
れて、フロアヒーター５５への電源１２の電圧が遮断さ
れ、フロアヒーター５５は加熱しなくなる。

【０００８】以上のように、従来の床暖房装置では、床
温検知用サーミスタ１１が温度調整の主要信号源となっ
ており、温度調節用可変抵抗器５１で入力される設定温
度との比較制御によって床暖房温度を自動調整する。

【０００９】この場合、フロアヒーター５５は床暖房パ
ネル２内に１本ものとして敷設されるか、あるいは、フ
ラットヒーターの場合においても１枚ものとして敷設さ
れており、従来の床暖房装置においては、床暖房パネル
２を全面一括して温度調整している。すなわち、床暖房
パネル２の部分的な温度調整はできない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一般に、床暖房時の床
面には使用者が直接接触する機会が多いため、特に適切
な温度に管理することが重要であり、このような表面温
度の調整は、使用者が循環流量やヒーターの通電間隔を
手動操作であるいはリモートコントロール（遠隔操作）
によって調整する。ところが、暖房初期の室温が低い状
態と暖房立ち上がり後の室温が高くなった状態とでは、
床の表面温度も当然異なり、暖房初期のままにしておく
と床表面温度は高すぎる状態になる。このため、従来の
床暖房装置においては、室内温度および床表面温度を温
度センサーによって検出し、これと設定温度との比較を
行って床暖房パネル全体を一括して温度制御している。

【００１１】いま、床暖房パネル上が無人の状態におい
て、設定温度たとえば２５℃に調整されていると仮定
し、使用者がこの床暖房パネル上を歩行する等で足が床
に短時間接触した場合、足は２５℃の温度の床と接触す
るので快適である。

【００１２】一方、使用者がこの床暖房パネル上に着座
等で比較的長時間滞在する場合を考えると、床表面から
の放熱量は、人体が無い場合と比較して人体が有る場合
が減少し保温断熱状態となり、これによって局所的に温
度が上昇する。すなわち、人体が断熱材と同様な効果を
持つ。

【００１３】このような場合、床表面温度は上昇し、接
触している部位の人体表面温度も、接触初期の温度２５
℃から４０℃付近まで上昇することとなる。このような
温度上昇が少ない場合は特に問題ないものの、４０℃程
度となった場合、熱く感じられた時点で設定温度を下げ
る等の調整を行う必要がある。

【００１４】また、着座滞在している使用者に合わせて
設定温度を下げた場合、床暖房パネル全体を一括調整す
ることとなり、先に述べたような歩行者等にとって、適
温より低い温度になり快適性は得られない。

【００１５】一方、在室を検出して、在室中のみ床暖房
を運転し、不在中は床暖房を停止させるような省エネ効
果を持たせた床暖房装置もあるが、この場合も床全体を
一括して温度調整するものであるため、歩行者と着座滞
在者の例で示した不具合は解消されない。

【００１６】さらに、床暖房によって室内を暖房するこ
とを考えると、着座滞在者のみに適温になるように床暖
房温度を低下させることは、全体の床表面温度が低下し
て床表面からの放熱量が減少するため、室内暖房の全熱
量が減少して室温を維持できなくなる。

【００１７】以上のような問題点を解消し、歩行者にも
着座滞在者にも快適な床暖房を実現するためには、床暖
房パネルの部分的な温度調整が不可欠である。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、床暖房パネルの部分的な温度調整を可能と
したもので、床下に熱源を敷設して床面より暖房する床
暖房装置において、前記床面上の荷重に対応して前記熱
源の発熱量を抑制するようにした。

【００１９】第１の手段は、床下に部分的な通電量可変
のフラットパネル電気ヒーターを敷設して、人体の荷重
によってフラットパネル電気ヒーターの部分的な通電量
を制限することで荷重のかかった部分の発熱量を低下さ
せ、着座滞在している部分の温度上昇を抑制するもので
ある。

【００２０】第２の手段は、温水循環暖房方式におい
て、使用する配管材料に柔軟性を持たせ、人体の荷重に
よって配管が変形して温水の通水量を制限するもので、
変形箇所のあるラインの配管への供給熱量が低下するの
で床表面への伝熱量が減少し、着座滞在している部分の
温度上昇を抑制するものである。

【００２１】第３の手段は、第２の手段による柔軟性の
ある配管を上下２段あるいは複数段配置して、配管ライ
ンを複数化、多段化することによって、より一層部分的
な温度調整を可能とする温水循環暖房方式の床暖房であ
る。

【００２２】以上のような手段により、床暖房時に歩行
者および着座滞在者に対して、共に快適な床温度を提供
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、床下に熱
源を敷設して床面より暖房する床暖房装置において、前
記床面上の荷重に対応して前記熱源の発熱量を抑制する
ようにした床暖房装置で、移動中および着座中も表面を
快適温度に維持することができる。

【００２４】請求項２および請求項３記載の発明は、前
記熱源が、床面に荷重がかかることによってヒーター材
部分の通電面積が変化し、この部分の電流を制限して発
熱量を抑制するフラットヒーター、および床面に荷重が
かかることによって循環水を流すホース部分の断面積が
変化し、この部分の循環流量を制限して発熱量を抑制す
る温水循環式であり、全体の床表面温度を低下させるこ
となく、荷重がかかった部位のみの温度上昇を抑制する
ことができる。

【００２５】請求項４記載の発明は、前記ホース部分を
上下複数段に配置したもので、これによって、より一層
部分的な温度調整が可能となる。

【００２６】以下、本発明の実施の形態について図１〜
図５を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の第１の実施の形態で
ある床暖房装置の概略構成図で、熱源として特殊なフラ
ットパネル電気ヒーターを用いたものである。

【００２７】同図において、１は床暖房制御装置、２は
フラットパネル電気ヒーターからなる床暖房パネル、３
は使用者が設定値等を入力あるいは動作状況を表示告知
する操作表示部、４は各種演算および制御、判断を行う
コントローラ、５はセンサーからの信号やコントローラ
４からの信号に基づいて床暖房パネル２の温度を一括し
て制御する温度制御部、６はフラットパネル電気ヒータ
ーへの給電を制御するリレー接点、７は床暖房制御装置
１に動作用の電気を供給するための電源コード、８は床
暖房制御装置１に必要な制御用電圧に変換するためのト
ランス、９はフラットパネル電気ヒーターへ通電するた
めの配線、１０は室温検知用サーミスタ、１１は床温検
知用サーミスタ、２１は床暖房パネル２内の上側導体平
板、２２は下側導体平板を示す。

【００２８】この床暖房装置において、床暖房パネル２
を全体一括して温度調整する方法は従来技術と同様であ
るが、構成を簡単化するために、本実施の形態において
は温度制御部５が全体一括して温度調整するものとして
示している。

【００２９】すなわち、操作表示部３に対する温度設定
入力や室温検知用サーミスタ１０の信号、床温検知用サ
ーミスタ１１の信号を制御用コントローラ４で分析して
温度制御部５の運転条件を決め、温度制御部５は運転条
件に従って、床温検知用サーミスタ１１の信号を用いて
床温度を自動調整する。

【００３０】図２は、図１の床暖房装置における部分的
に温度調整可能な床暖房パネル２の構造図で、図２
（１）は人体荷重がない場合を、また図２（２）は人体
荷重がある場合をそれぞれ示す。

【００３１】同図を参照して、２３は上側発熱体、２４
は下側発熱体、２５は絶縁体、２６はスプリングコイル
に代表されるようなバネで、上側発熱体２３と下側発熱
体２４は上下に摺動可能なくし型形状をしている。

【００３２】次いで、この床暖房パネルにおいて、部分
的な温度調整の具体的方法について以下に述べる。

【００３３】まず、図２（１）の人体荷重が無い場合
は、バネ２６によって床暖房パネル２内の上側導体平板
２１と下側導体平板２２は互いに最も遠ざかった状態に
あり、このとき、上側発熱体２３と下側発熱体２４との
互いに隣合って摺動する接触面は最大となる。

【００３４】この状態で温度制御部５が作動してリレー
接点６がつながると、電源１２の電圧が上側導体平板２
１と下側導体平板２２に印加され、上側発熱体２３と下
側発熱体２４とその接触面を介して電流が流れ、上側発
熱体２３と下側発熱体２４が発熱する。この発生した熱
が上側導体平板２１を伝わり、床表面温度を上昇させる
こととなる。このときの発熱量は、上側発熱体２３と下
側発熱体２４との接触面積が最大であるので、電流が最
も流れやすくなっており、床暖房パネル２の最大能力と
なっている。

【００３５】次に、図２（２）の人体荷重が有る場合
は、人体荷重によってバネ２６は縮み、床暖房パネル２
内の上側導体平板２１と下側導体平板２２は互いに近づ
いた状態となる。このとき、上側発熱体２３と下側発熱
体２４との互いに隣合って摺動する接触面は減少する。

【００３６】この状態で温度制御部５が動作してリレー
接点６がつながると、電源１２の電圧が上側導体平板２
１と下側導体平板２２に印加され、上側発熱体２３と下
側発熱体２４とその減少した接触面を介して電流が流
れ、上側発熱体２３と下側発熱体２４が発熱する。この
発生した熱が上側導体平板２１を伝わり、床表面温度を
上昇させる。

【００３７】このときの発熱量は、上側発熱体２３と下
側発熱体２４との接触面積が減少しているので電流が流
れにくくなっており、床暖房パネル２の荷重を受けない
部位に比較して荷重を受けている部位は発熱量は減少す
ることになる。これによって、荷重を受けている部位の
床表面温度は周りの荷重を受けていない部位よりも低下
することとなる。

【００３８】すなわち、初めは暖房パネル２の全面は一
様に発熱し、均一な床表面温度になっているが、着座後
はその人体荷重によってその部位の発熱量を減少させ
て、着座滞在後も床表面温度の温度上昇変化を抑制し、
快適な床暖房を提供できる。

【００３９】また、着座していた人がその場を離れる
と、床暖房パネル２は図２（１）の人体荷重の無い場合
に戻り、部分的に発熱量が減少していた部位も元の荷重
の無い状態に戻り、床暖房パネル２全体が均一な発熱を
することになる。

【００４０】このように、本実施の形態においては、床
暖房パネル２の全体温度を下げることなく、人体が着座
した局所のみの温度上昇を限定的に抑制し、歩行者にも
着座滞在者にも快適な床暖房を実現することができる。

【００４１】なお、床暖房パネル２全体を一括調整する
ために必要な床温検知用サーミスタ等の床表面温度セン
サーの配置は、前述のように人体等が床表面上に存在す
ると断熱材と同じように作用するため、できるだけ着座
する位置を避けて配置するのが望ましい。

【００４２】（実施の形態２）図３は、本発明の第２の
実施の形態である床暖房装置の概略構成図で、熱源とし
て温水を用いたものである。

【００４３】同図において、１３は循環水、１４は装置
内の膨張や収縮による循環水１３の変動を吸収するリザ
ーブタンク、１５は循環水１３を循環させるポンプ、１
６は循環水１３の流れを検出するフローセンサー、１７
は循環水１３を加熱する電気ヒーター、１８は加熱され
た循環水１３の温度を検出する温度センサー、１９は循
環水１３を床暖房パネル２に供給する往路配管、２０は
床暖房パネル２からの循環水１３を床暖房制御装置１に
戻す復路配管、３１は配水管、３２は集水管、３３は放
熱配管をそれぞれ示し、床暖房パネル２の暖房熱量はほ
とんどがこの放熱配管３３からの伝熱で供給される。

【００４４】なお本実施の形態では、循環水１３の加熱
をヒーター１７で行うようにしているが、循環水１３の
加熱方法は、灯油バーナーや重油バーナー等の油燃焼バ
ーナー、ガスバーナー、太陽熱や夜間電力利用の給湯設
備と熱交換器等、加熱エネルギーの調整あるいは混合比
率による温度調整、あるいは流量調整等によって循環水
１３の加熱と温度調整のできるものであれば、いずれの
方法でも構わない。

【００４５】次いでこの温水循環方式における床暖房制
御装置１の動作について説明する。操作表示部３に運転
指令および温度設定値が入力されると、制御用コントロ
ーラ４は床暖房の開始を認識して、循環水１３の循環と
ヒーター１７による循環水１３の加熱および温度調節を
行う。

【００４６】循環水１３は、ポンプ１５で加圧されてフ
ローセンサー１６を通り、ヒーター１７で加熱および温
度調整されて、往路配管１９を介して床暖房パネル２に
流れ込む。この床暖房パネル２内を循環する間に一部放
熱して温度の低下した循環水１３は、復路配管２０を経
てリザーブタンク１４に戻される。

【００４７】リザーブタンク１４は、温度変化によるシ
ステムの流路の膨張や収縮、および循環水１３の膨張や
収縮によるシステム流路系全体の循環水１３の体積変動
によって循環水１３が溢れ出ることを防止し、また、一
部蒸発や漏れによる循環水１３の変動に対して余裕を持
たせるものである。

【００４８】ヒーター１７の出口付近には、出口温度Ｔ
_OUTを検出する温度センサー１８が設けられており、温
度制御部５は、制御用コントローラ４からの運転条件お
よび床温検知用サーミスタ１１の信号により床表面温度
が設定温度となるように循環水１３の温度を調整する。
すなわち、循環水１３の温度を調整することで、床暖房
パネル２を一括して温度調整するものでる。

【００４９】このような方式の床暖房において、本実施
の形態では、放熱配管３３に図４で示す柔軟ホースを採
用している。図４は本発明の第２の実施の形態における
放熱管としての柔軟ホースを示す図で、柔軟ホースの放
熱配管３３の形状としては、図４（１）に示すように荷
重を受けて変形しやすい楕円形状にする以外に、図４
（２）に示すようにスペーサー３３ａを付けて荷重によ
る変形量に制限を持たせることもできる。

【００５０】次いで、柔軟ホースからなる放熱配管３３
を用いた床暖房パネル２の部分的な温度調整方法につい
て図５を用いて説明する。

【００５１】図５は本発明の第２の実施の形態において
人体荷重が有る場合の温度調整説明図であり、同図にお
いて、３４は人体荷重エリア、３５は荷重により配管途
中に変形を生じた放熱配管、３６は人体荷重によって放
熱配管３３からの放熱量が減少するエリアを示す。

【００５２】人体荷重エリア３４に一部でも含まれる放
熱配管３３は、人体荷重によって変形し、流路断面積は
人体荷重の無い場合よりも減少する。このため、変形を
生じた放熱配管３５の循環水１３の流量が減少する。す
なわち、この変形を生じた放熱配管３５内の温度は低下
するので、放熱量の減少するエリアを生じる。

【００５３】一方、人体荷重が無くなると、放熱管３３
は元の形状に戻るので、床暖房パネル２は全体が均一に
暖房されるようになる。

【００５４】このように、人体荷重によって変形するよ
うな柔軟性のある放熱管３３を用いる本実施の形態で
は、全体温度を下げることなく、着座滞在する場合の着
座部位のみの温度上昇を抑えて、快適な床暖房を実現で
きる。

【００５５】（実施の形態３）図６は本発明の第３の実
施の形態における温度調整説明図で、第２の実施の形態
で説明した温水循環方式の床暖房装置において、柔軟な
放熱配管３３を２段に配置している。

【００５６】３７は２段目の配水管、３８は２段目の集
水管、３９は荷重により変形を伴う１段目の変形放熱配
管、４０は荷重により変形を伴う２段目の変形放熱配
管、４１は１段目または２段目のどちらか一方の放熱配
管３３が荷重を受けて変形することによって放熱量が減
少する第１のエリア、４２は１段目かつ２段目のどちら
も放熱配管３３が荷重を受けて変形することによって放
熱量が減少する第２のエリアを示す。

【００５７】この床暖房装置において、床温度の調整原
理は第２の実施の形態の場合と同じであるが、第２の実
施の形態においては人体荷重の影響する範囲の左右方向
全部の床表面温度が一様に低下するのに対し、本実施の
形態では放熱配管３３を２段に配置することによって、
より限定的に温度を調整可能である。

【００５８】すなわち、図４（２）のような制限付き柔
軟ホースを採用し、かつこれを上下２段に配置すること
によって、荷重のかかるエリア３４に対応してより部分
的に温度調整が可能となり、これによって、複数人が着
座し且つ歩行移動者がいる場合においても、常に快適な
床暖房を提供できる。

【００５９】なお、本実施の形態では放熱配管３３を２
段にする例で示したが、３段以上あるいは斜めに配置す
ることもできる。

【００６０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の床暖房
装置によれば、床下に熱源を敷設して床面より暖房する
床暖房装置において、前記床面上の荷重に対応して前記
熱源の発熱量を抑制するようにしたことによって、全体
温度を下げることなく、局所的な温度抑制が可能とな
り、歩行者にも着座滞在者にも快適な床暖房を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である床暖房装置の
概略構成図

【図２】図１の床暖房装置における部分的に温度調整可
能な床暖房パネルの構造図

【図３】本発明の第２の実施の形態である床暖房装置の
概略構成図

【図４】本発明の第２の実施の形態における放熱管とし
ての柔軟ホースを示す図

【図５】本発明の第２の実施の形態において人体荷重が
有る場合の温度調整説明図

【図６】本発明の第３の実施の形態における温度調整説
明図

【図７】従来の床暖房装置の概略構成図

【図８】従来の床暖房装置の制御回路図

【符号の説明】

１ 床暖房制御装置 ２ 床暖房パネル ３ 操作表示部 ４ コントローラ ５ 温度制御部 ６ リレー接点 ７ 電源コード ８ トランス ９ 通電配線 １０ 室温検知用サーミスタ １１ 床温検知用サーミスタ １２ 電源 １３ 循環水 １４ リザーブタンク １５ ポンプ １６ フローセンサー １７ ヒーター １８ 温度センサー １９ 往路配管 ２０ 復路配管 ２１ 上側導体平板 ２２ 下側導体平板 ２３ 上側発熱体 ２４ 下側発熱体 ２５ 絶縁体 ２６ バネ ３１ 配水管 ３２ 集水管 ３３ 放熱配管 ３３ａ スペーサー ３４ 人体荷重エリア ３５ 変形を生じた放熱配管 ３６ 放熱量減少エリア ３７ ２段目の配水管 ３８ ２段目の集水管 ３９ １段目の変形放熱配管 ４０ ２段目の変形放熱配管 ４１ 第１のエリア ４２ 第２のエリア ５１ 温度調節用可変抵抗器 ５２ 温度検出用ブリッジ回路 ５３ サイリスタ ５４ リレーソレノイド ５５ フロアヒーター

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】床下に熱源を敷設して床面より暖房する床
   暖房装置において、前記床面上の荷重に対応して前記熱
   源の発熱量を抑制するようにした床暖房装置。
2. 【請求項２】前記熱源が、床面に荷重がかかることによ
   ってヒーター材部分の通電面積が変化し、この部分の電
   流を制限して発熱量を抑制するフラットヒーターである
   請求項１記載の床暖房装置。
3. 【請求項３】前記熱源が、床面に荷重がかかることによ
   って循環水を流すホース部分の断面積が変化し、この部
   分の循環流量を制限して発熱量を抑制する温水循環式で
   ある請求項１記載の床暖房装置。
4. 【請求項４】前記ホース部分を上下複数段に配置した請
   求項３記載の床暖房装置。