JP2018146206A - 床暖房の温度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】床温度を適切な温度に保って使用者の快適さを保ちながら、室内温度を適切な温度に保つことができる床暖房の温度制御システムを提供する。【解決手段】床暖房の温度制御システムは、居室空間の床部に設置された複数の床暖房パネル３２と、前記複数の床暖房パネル３２に対応する前記床部の各領域に対し、人の有無を検知可能な人検知手段５と、複数の床暖房パネル３２に対応する床部の各領域の床温度及び居室空間の空間温度を検知可能な温度検知手段６と、人検知手段５及び温度検知手段６から入力された情報に基づいて、複数の床暖房パネル３２の各々を制御する制御装置７とを備える。制御装置７は、人が検知された床部の領域に対応する床暖房パネル３２を制御して、当該領域の床温度を所定の温度にする。さらに、制御装置７は、人が検知されない床部の領域に対応する床暖房パネル３２を制御して、居室空間の空間温度を所定の温度にする。【選択図】図１

Description

本発明は、床暖房の温度制御システムに関する。

特許文献１には、従来の床暖房の温度制御システムが開示されている。この従来の床暖房装置は、室内に敷設された床暖房パネルと、床暖房パネルに対応する部分の床温度を検出する床温センサと、室内空間の空間温度を検出する室温センサとを備えている。

この従来の床暖房装置は、室温センサにより得られた室内の空間温度が所定の値以上であるときに床暖房パネルが運転操作されると、室内が比較的暖かいにも拘わらず、使用者が床の冷たさを感じたとみなし、床温センサに基づいて床暖房パネルの温度を上昇させる。

一方、床暖房装置は、室温センサにより得られた室内の空間温度が所定の値以下であるときに床暖房パネルが運転操作されると、室内が冷えていることから室内温度を上昇させる必要があるとみなし、室温センサに基づいて床暖房パネルの温度を上昇させる。

これにより、この従来の床暖房装置は、快適な床暖房を行おうとするものである。

特開２００２−７１１４７号公報

しかしながら、この従来の床暖房装置は、床暖房パネルの上に使用者がいる場合であっても、室温センサにより得られた室内空間の温度が所定の値以下であると、室温センサに基づいて床暖房パネルの温度を上昇させる。このため、床温度が、使用者が感じる快適な温度よりも高くなることがあり、使用者は、かえって不快さを感じることがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、床温度を適切な温度に保って使用者の快適さを保ちながら、室内温度を適切な温度に保つことができる床暖房の温度制御システムを提供することにある。

本発明に係る一態様の床暖房の温度制御システムは、居室空間の床部に設置された複数の床暖房パネルと、前記複数の床暖房パネルに対応する前記床部の各領域に対し、人の有無を検知可能な人検知手段と、前記複数の床暖房パネルに対応する前記床部の各領域の床温度及び前記居室空間の空間温度を検知可能な温度検知手段と、前記人検知手段及び前記温度検知手段から入力された情報に基づいて、前記複数の床暖房パネルの各々を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、人が検知された前記床部の領域に対応する床暖房パネルを制御して、当該領域の床温度を所定の温度にし、人が検知されない前記床部の領域に対応する床暖房パネルを制御して、前記居室空間の空間温度を所定の温度にするように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、床部において人がいる領域については、人に対して快適な床温度にすることができ、人がいない領域については、高めの温度に上昇させて、空間温度を上昇させることができる。この結果、本実施形態の床暖房の温度システムによれば、床温度を適切な温度に保って使用者の快適さを保ちながら、室内温度を適切な温度に保つことができる。

また、この床暖房の温度制御システムにおいて、前記人検知手段が非接触式の検知素子を有することが好ましい。

この構成によれば、人検知手段の配置場所を、人と接触を要しない箇所に配置することができるため、人検知手段の配置場所の自由度を高くすることができる。

また、この床暖房の温度制御システムにおいて、前記温度検知手段は、前記床部の各領域の床温度を検知可能な非接触式の検知素子を有することが好ましい。

この構成によれば、温度検知手段の配置場所を、計測対象に対し接触を要しない箇所に配置することができるため、温度検知手段の配置場所の自由度を高くすることができる。

また、この床暖房の温度制御システムにおいて、前記人検知手段及び前記温度検知手段が、前記複数の床暖房パネルに対応する前記床部の各領域に対し、人の有無を検知可能で、且つ前記床部の各領域の床温度を検知可能な赤外線カメラにより構成されていることが好ましい。

この構成によれば、人の有無の検知情報及び床温度の温度情報を、赤外線カメラによって同時に取得できるため、一の赤外線カメラで人検知手段及び温度検知手段を共用でき、部品点数を省略することができる。また、赤外線カメラによって、床温度を検知するため、例えば、床面にカーペットを敷いた場合にあっても、床温度としてカーペットの上面の温度を検知でき、カーペット表面の温度を快適な温度に保つことができる。

また、この床暖房の温度制御システムにおいて、前記制御装置は、人が検知された前記床部の領域に対応する床暖房パネルを制御して、当該領域の床温度を２０℃以上３０℃以下に保つように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、人が検知された領域の床温度を、人が快適と感じるとされる２０℃以上３０℃以下に保つことができる。

また、この床暖房の温度制御システムにおいて、前記制御装置は、人が検知されない前記床部の領域に対応する床暖房パネルの温度を、前記居室空間の空間温度と、人が検知された前記床部の領域の床温度とに基づいて決定することが好ましい。

この構成によれば、人が検知された領域の床温度が、空間温度の上昇に与える影響を考慮できるため、目標とする温度範囲にまで空間温度を上昇させるに当たり、オーバーシュートを抑制することができ、効果的な温度制御を行うことができる。

本発明の床暖房の温度制御システムによれば、床温度を適切な温度に保って使用者の快適さを保ちながら、室内温度を適切な温度に保つことができる。

本発明の一実施形態の床暖房の温度制御システムのブロック図である。 同上の制御装置及びその周辺構成のブロック図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。

本実施形態の床暖房の温度制御システムは、１つの居室に設置された複数の床暖房パネル３２を用いて、当該居室の床部の表面温度（以下、「床温度」という）と、当該居室内の室温（居室内の空間を「居室空間」といい、居室空間の温度を「空間温度」という）とを制御することができる。本実施形態の床暖房の温度制御システムは、熱源機１と、複数の床暖房パネル３２を有する床暖房装置３と、温度検知手段６と、人検知手段５と、制御装置７と、操作部４とを備えている。

居室は、居住，執務，作業，集会，娯楽その他これらに類する目的のために継続的に使用する室をいい、例えば、リビングルーム，ダイニング，キッチン等の各部屋や、これらが一体となったＬＤＫ、ダイニングとキッチンとが一体となったＤＫ等が挙げられる。

熱源機１は、床暖房装置３に熱媒を供給する装置である。熱媒には、例えば、水が用いられる。熱源機１は、熱源機内流路１１と、熱源機内流路１１を流通する水を加熱するガスバーナ１２と、ポンプ１３とを備えている。熱源機内流路１１は、熱媒循環路２を介して床暖房装置３と接続されており、熱源機内流路１１で加熱された熱媒が、床暖房装置３との間で循環するように構成されている。

熱媒循環路２は、往路２１と、復路２２とを備えている。往路２１は、熱源機内流路１１の下流側端部と、床暖房装置３の上流側端部とを連通接続し、これにより、熱源機１により加熱された熱媒を床暖房装置３に供給する。復路２２は、床暖房装置３の下流側端部と、熱源機内流路１１の上流側端部とを連通接続し、これにより、床暖房装置３において熱交換した熱媒を熱源機１に戻すことができる。

床暖房装置３は、往路２１に接続された複数の分流路３１と、分流路３１に対し一対一で接続された複数の床暖房パネル３２と、複数の床暖房パネル３２と復路２２とを接続する複数の合流路３３とを備えている。各分流路３１には、開閉弁３４が設けられており、制御装置７によって開閉弁３４が開閉制御されることで、各床暖房パネル３２に供給する熱媒の流量を制御することができる。

床暖房パネル３２は、熱媒の供給を受けることで発熱し、居室の床部及び居室内空間を加熱する。床暖房パネル３２は、１つの居室に対して、複数設けられている。複数の床暖房パネル３２を、例えばリビングルームに設置する場合、リビングルームの床部において、複数の領域に分けて設置される。また、複数の床暖房パネル３２を、例えばＬＤＫに設置する場合には、リビングに対応する領域に少なくとも１つの床暖房パネル３２を設置し、ダイニングに対応する領域に少なくとも１つの床暖房パネル３２を設置し、キッチンに対応する領域に少なくとも１つの床暖房パネル３２を設置してもよいし、ＬＤＫのうちのいずれかに複数の床暖房パネル３２を設置してもよい。

本実施形態の床暖房装置３は、複数の床暖房パネル３２として、２つの床暖房パネル３２を備えている。以下、必要に応じて、２つの床暖房パネル３２を、第１のパネル３２１，第２のパネル３２２と区別して説明する。

各床暖房パネル３２は居室の床下地に敷設され、この床暖房パネル３２の上方にフローリング材等の床仕上げ材が敷設され、これにより居室の床部が構成される。従って、本実施形態の床部の表面は、仕上げ材の表面により構成される。

なお、本実施形態にいう「床部の上面」とは、居室空間を構成する下面をいう。従って、例えば、居室においてフローリング材が敷設された場合、フローリング材の上面の温度が「床温度」であり、フローリング材にカーペットが敷設されている場合、カーペットの上面の温度が床温度であるとする。

床暖房装置３は、例えば操作部４により運転操作される。操作部４は、運転のＯＮ／ＯＦＦを実行する運転ボタンと、空間温度を設定するための温度設定ボタンとを備えている。温度設定ボタンは、空間温度を、例えば、高温域、中温域、低温域の各温度範囲（所定の温度範囲）のいずれかに設定可能に構成される。操作部４は、例えば、居室の壁面に取り付けられており、ユーザーが操作しやすい位置に配置されている。操作部４は、制御装置７に対し、運転のＯＮ／ＯＦＦ指示および設定温度の指示についての信号を送信可能に接続されている。

人検知手段５は、複数の床暖房パネル３２に対応する床部の各領域に対し、人の有無を検知する機能を有する。本実施形態の人検知手段５は、非接触式の検知素子を有する赤外線カメラにより構成されている。赤外線カメラは、居室内において、床部の上面全面を撮像可能な位置に配置されており、具体的には、居室の天井，壁，または、操作部４等に取り付けられる。赤外線カメラにより撮像された撮像情報は、制御装置７に出力される。

温度検知手段６は、複数の床暖房パネル３２に対応する床部の各領域の床温度、及び居室空間の空間温度を検知する機能を有する。本実施形態の温度検知手段６は、図２に示すように、複数の床暖房パネル３２に対応する床部の各領域の床温度を検知する床温度検知部６１と、居室空間の空間温度を検知する室温検知部６２とを備えている。

床温度検知部６１は、床部の上面の温度を領域ごとに検知可能に構成されており、具体的には、非接触式の検知素子を有する赤外線カメラにより構成されている。本実施形態の赤外線カメラは、人検知手段５を構成する赤外線カメラと共用されており、居室内において、床部の上面全面を撮像可能な位置に配置されている。

室温検知部６２は、居室空間の空間温度を検知可能に構成されており、接触式の温度検知素子を有している。本実施形態の温度検知素子は、温度変化に応じて抵抗値を変化させるサーミスタや熱電対等により構成される。温度検知部は、温度検知素子を有する温度センサにより構成されてもよい。温度検知素子により得られた情報は、制御装置７に出力される。

制御装置７は、複数の床暖房パネル３２の各々を制御する。制御装置７は、温度検知手段６及び人検知手段５から入力された検知情報に基づいて、各床暖房パネル３２を制御するように構成されている。制御装置７は、例えば、マイクロプロセッサを主構成要素とする制御回路により構成される。制御装置７は、人判定部７１と、床温度判定部７２と、室温判定部７３と、制御部７４とを備えている。

人判定部７１は、赤外線カメラで構成された人検知手段５から入力された撮像情報に基づき、床部において人のいる領域を検出し、複数の床暖房パネル３２の各々について、人の有無を判定する。人判定部７１は、赤外線カメラから入力された撮像情報を画像に変換し、画像解析を実行することで、人の有無を検出する。そして、検出された人の位置と、複数の床暖房パネル３２の各々の位置とを照らし合わせ、複数の床暖房パネル３２の各々について人の有無を判定する。人判定部７１により判定された判定情報は、制御部７４に出力される。

床温度判定部７２は、赤外線カメラで構成された床温度検知部６１から入力された撮像情報に基づき、複数の床暖房パネル３２の各々に対応する床温度を検出する。床温度判定部７２は、赤外線カメラから入力された撮像情報を画像に変換し、画像解析を実行することで、床温度を検出する。なお、床温度判定部７２は、人判定部７１により撮像情報から変換された画像を利用して、床温度を検出してもよい。床温度判定部７２により判定された床温度情報は、制御部７４に出力される。

室温判定部７３は、温度検知素子で構成された室温検知部６２から入力された情報に基づき、居室空間の空間温度を検出する。検出された空間温度情報は、制御部７４に出力される。

制御部７４は、人判定部７１から入力された判定情報と、床温度判定部７２から入力された床温度情報と、室温判定部７３から入力された空間温度情報とに基づいて、複数の床暖房パネル３２の各々の動作を決定し、決定した情報に基づいて各床暖房パネル３２を制御する。具体的に、制御部７４は、人判定部７１により人が検知された領域に対応する床暖房パネル３２に対し、床温度が所定の温度範囲（例えば２０℃以上３０℃以下）となるようにフィードバック制御を行う。一方、制御部７４は、人判定部７１により人が検知されなかった領域に対応する床暖房パネル３２に対し、居室空間の空間温度を、操作部４により設定された所定の温度範囲（本実施形態では高温域、中温域、低温域のいずれか）となるようにフィードバック制御を行う。各床暖房パネル３２を所定の温度範囲に保つ制御としては、デューティ比を変えることで温度制御を行う、いわゆるデューティ制御によることが好ましい。

より具体的に説明すると、例えば、第１のパネル３２１に対応する床部の領域に人が存在し、且つ、第２のパネル３２２に対応する床部の領域に人が存在しない場合、第１のパネル３２１に対応する床部の領域の温度を例えば、２０℃以上３０℃以下に保ちつつ、第２のパネル３２２に対応する床部の領域の温度を、第１のパネル３２１の温度よりも高い７０℃程度に保つ。これにより、床温度を適切な温度に保って使用者の快適さを保ちながら、室内温度を目標温度に上昇させることができる。

なお、空間温度が設定温度を超えた場合、制御部７４は、人が存在しない床暖房パネル３２である第２のパネル３２２への熱媒の供給を停止することで、床温度を低下させ、空間温度の調整を行う。

また、本実施形態において、人がいないと判定された領域においては、対応する床暖房パネル３２をフィードバック制御して、空間温度を上昇させるように構成されているが、当該床暖房パネル３２に供給する熱量は、次のようにして決定される。すなわち、人がいないと判定された領域に対応する床暖房パネル３２に供給する熱量は、人がいると判定された領域の床温度（又は当該領域に対応する暖房パネルに供給する熱量）と、室温検知部６２により検知された空間温度とに基づいて、決定される。

これにより、人がいると判定された領域の温度が、居室空間の空間温度の上昇に与える影響を考慮して、人がいないと判定された領域に対応する暖房パネルの供給熱量を決定できるため、目標とする温度範囲にまで空間温度を上昇させるに当たり、オーバーシュートを抑制することができる。

〔効果〕
以上、説明したように、本実施形態の床暖房の温度制御システムにおいて、制御装置７は、人が検知された床部の領域に対応する床暖房パネル３２を制御して、当該領域の床温度を所定の温度にし、人が検知されない床部の領域に対応する床暖房パネル３２を制御して、居室空間の空間温度を所定の温度にするように構成されている。

この構成によれば、床部において人がいる領域については、人に対して快適な温度にすることができ、人がいない領域については、高めの温度に上昇させて、空間温度を上昇させることができる。この結果、本実施形態の床暖房の温度システムによれば、床温度を適切な温度に保って使用者の快適さを保ちながら、室内温度を適切な温度に保つことができる。

また、本実施形態の床暖房の温度制御システムは次の付加的な構成を備える。本実施形態の床暖房の温度制御システムにおいて、人検知手段５は、非接触式の検知素子を有する。

この構成によれば、人検知手段５の配置場所の設計上の自由度を高くすることができる。

また、本実施形態の床暖房の温度制御システムは次の付加的な構成を備える。本実施形態の床暖房の温度制御システムにおいて、温度検知手段６は、床部の各領域の床温度を検知可能な非接触式の検知素子を有する。

この構成によれば、温度検知手段６の配置場所の設計上の自由度を高くすることができる。

また、本実施形態の床暖房の温度制御システムは次の付加的な構成を備える。本実施形態の床暖房の温度制御システムにおいて、人検知手段５及び温度検知手段６は、複数の床暖房パネル３２に対応する床部の各領域に対し、人の有無を検知可能で且つ床部の各領域の床温度を検知可能な赤外線カメラにより構成されている。

この構成によれば、人の有無の検知情報及び床温度の情報を、赤外線カメラによって同時に取得できるため、一の赤外線カメラで人検知手段５及び温度検知手段６を共用でき、部品点数を省略することができる。また、赤外線カメラによって、床温度を検知することができるため、例えば、床にカーペットを敷いた場合にあっても、床温度としてカーペットの上面の温度を検知でき、カーペット表面の温度を快適な温度に保つことができる。

また、本実施形態の床暖房の温度制御システムは次の付加的な構成を備える。本実施形態の床暖房の温度制御システムにおいて、制御装置７は、人が検知された領域に対応する床暖房パネル３２を制御して、当該領域の床温度を２０℃以上３０℃以下に保つように構成されている。

この構成によれば、人が検知された領域の床温度を、人が快適と感じるとされる２０℃以上３０℃以下に保つことができる。

また、本実施形態の床暖房の温度制御システムは次の付加的な構成を備える。本実施形態の床暖房の温度制御システムにおいて、制御装置７は、人が検知されない床部の領域に対応する床暖房パネル３２の温度を、居室空間の空間温度と、人が検知された床部の領域の床温度とに基づいて決定する。

この構成によれば、人が検知された床部の領域の温度上昇が、空間温度の上昇に与える影響を考慮できるため、空間温度を目標とする温度範囲にまで上昇させるに当たり、オーバーシュートを抑制することができ、効果的な温度制御を行うことができる。

〔応用〕
制御装置７は、人が存在しないと判定された床部の領域に、急に使用者が移動したときのことを考慮し、床温度が床部全面にわたって４０℃を超えないように、各床暖房パネル３２を制御してもよい。

上記実施形態の人検知手段５及び温度検知手段６は、共通の赤外線カメラにより構成されたが、別々の赤外線カメラであってもよい。また、人検知手段５は、感圧センサにより構成されてもよい。

上記実施形態の人検知手段５及び温度検知手段６を構成する赤外線カメラは、居室全体にわたって撮像可能に構成されたが、例えば、床部を複数の領域に分割し、分割された領域を、異なる赤外線カメラで撮像してもよい。

上記実施形態では、床暖房装置のみで居室空間の空間温度を上昇させたが、他の暖房器具と併用して、居室空間の空間温度を上昇させてもよい。

上記実施形態の床暖房パネルは、水を熱媒としたが、熱媒は限定されない。また、床暖房パネルは電気的に加熱するものであってもよい。

その他、上記実施形態の構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜設計変更を行うことができる。

３２ 床暖房パネル
５ 人検知手段
６ 温度検知手段
７ 制御装置

Claims (6)

1. 居室空間の床部に設置された複数の床暖房パネルと、
   前記複数の床暖房パネルに対応する前記床部の各領域に対し、人の有無を検知可能な人検知手段と、
   前記複数の床暖房パネルに対応する前記床部の各領域の床温度及び前記居室空間の空間温度を検知可能な温度検知手段と、
   前記人検知手段及び前記温度検知手段から入力された情報に基づいて、前記複数の床暖房パネルの各々を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   人が検知された前記床部の領域に対応する床暖房パネルを制御して、当該領域の床温度を所定の温度にし、
   人が検知されない前記床部の領域に対応する床暖房パネルを制御して、前記居室空間の空間温度を所定の温度にするように構成されている
   ことを特徴とする床暖房の温度制御システム。
2. 前記人検知手段が非接触式の検知素子を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の床暖房の温度制御システム。
3. 前記温度検知手段は、前記床部の各領域の床温度を検知可能な非接触式の検知素子を有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の床暖房の温度制御システム。
4. 前記人検知手段及び前記温度検知手段が、前記複数の床暖房パネルに対応する前記床部の各領域に対し、人の有無を検知可能で、且つ前記床部の各領域の床温度を検知可能な赤外線カメラにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の床暖房の温度制御システム。
5. 前記制御装置は、人が検知された前記床部の領域に対応する床暖房パネルを制御して、当該領域の床温度を２０℃以上３０℃以下に保つように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の床暖房の温度制御システム。
6. 前記制御装置は、人が検知されない前記床部の領域に対応する床暖房パネルの温度を、前記居室空間の空間温度と、人が検知された前記床部の領域の床温度とに基づいて決定する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の床暖房の温度制御システム。
   

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