JP6912307B2 - 足裏温冷刺激装置、空調システム、床面温度制御装置、床面温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、足裏温冷刺激装置等に関する。

従来から、温水と冷水とを交互に浴びる温冷交代浴が知られており、足の温冷交代浴を行うことで、自律神経が刺激されると共に、血管が伸縮して血行が促進され、足のむくみや冷え性等を改善できる場合がある。

例えば、バスルームに温水及び冷水の双方を準備することにより、足の交代浴を行うことができる。また、足だけを水浴させることが可能な足浴装置を用いることにより、足の温冷交代浴を行うことができる（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１５−１７３９３８号公報 特開２０１３−１０６６２８号公報

しかしながら、足浴装置等を用いる場合、温冷の切り替えを自ら行う必要があると共に、その切り替えにもある程度の時間を要してしまう可能性がある。また、足浴装置等を用いない場合、足の交代浴を行う場所が、水に濡れても問題がないバスルーム等に制約されると共に、温水及び冷水の準備等に非常に手間がかかる可能性がある。そのため、簡単に足の温冷交代浴を行うことができない可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、簡単にユーザの足裏に温冷刺激を与えることが可能な足裏温冷刺激装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
ユーザが足を載せる床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、前記床面の温度を調整可能な熱媒体通流部を備える足裏温冷刺激装置であって、
前記熱媒体通流部には、所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とが交互に通流する、
足裏温冷刺激装置が提供される。

また、本発明の他の実施形態では、
上述した実施形態に記載の足裏温冷刺激装置と、
前記床面がある室内を冷房する冷房装置と、
前記足裏温冷刺激装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記冷房装置が運転されている場合、前記熱媒体通流部に、前記所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とを交互に通流させる、
空調システムが提供される。

また、本発明の更に他の実施形態では、
床面の温度を制御する床面温度制御装置であって、
前記床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、前記床面の温度を調整可能な熱媒体通流部に、所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とを交互に通流させる、
床面温度制御装置が提供される。

また、本発明の更に他の実施形態では、
床面温度制御装置により実行される、床面の温度を制御する床面温度制御方法であって、
前記床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、前記床面の温度を調整可能な熱媒体通流部に、所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とを交互に通流させる、
床面温度制御方法が提供される。

本実施形態によれば、簡単にユーザの足裏に温冷刺激を与えることが可能な足裏温冷刺激装置等を提供することができる。

床暖房装置及び床面温度制御装置を含む床暖房システムの構成の一例を示す構成図である。 熱媒パネルを含む床面の下の構造の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る床暖房システム１の構成の一例を示す図である。床暖房システム１は、熱源機１０と、熱媒パネル２０と、リモートコントローラ３０を含む。また、床暖房システム１は、例えば、住宅等の居室の床面の温度を調整可能な床暖房装置２（足裏温冷刺激装置の一例）と、制御対象である床暖房装置２を制御し、床面の温度を調整させる床面温度制御装置３を含む。床暖房装置２は、熱源機１０の後述するヒートポンプサイクル部１１、循環ポンプ１２、及び温度センサ１３と、後述する熱源機１０と熱媒パネル２０との間を熱媒体が循環可能に接続する往路配管１５及び復路配管１６と、熱媒パネル２０を含む態様で構成される。また、床面温度制御装置３は、熱源機１０の後述する制御部１４と、リモートコントローラ３０を含む態様で構成される。

尚、図中の実線は、熱媒体の通流経路を示し、点線は、制御・情報系統の信号経路を示す。

熱源機１０は、所定の熱媒体、例えば、水熱媒を熱媒パネル２０に送出すると共に、熱媒パネル２０から戻される熱媒体の温度を調整し、熱媒パネル２０に送出する。即ち、熱源機１０は、熱媒体の温度を調整し、熱媒パネル２０との間で熱媒体を循環させる。具体的には、熱源機１０及び熱媒パネル２０は、往路配管１５及び復路配管１６で接続されており、熱源機１０から送出される熱媒体は、往路配管１５を通じて、熱媒パネル２０に搬送されると共に、熱媒パネル２０から戻される熱媒体は、復路配管１６を通じて、熱源機１０に搬送される。熱源機１０は、ヒートポンプサイクル部１１と、循環ポンプ１２と、温度センサ１３と、制御部１４を含む。

尚、水熱媒としては、一般水道水の他、不凍液や防錆剤等が含まれる専用液等が採用されうる。

ヒートポンプサイクル部１１は、圧縮機、室外熱交換器、四方切換弁、及び室内熱交換器（何れも不図示）を含む冷暖房兼用の既知のヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環回路を含む。熱源機１０と熱媒パネル２０との間で循環する熱媒体、具体的には、循環ポンプ１２から吐出された熱媒体は、ヒートポンプサイクル部１１の室内熱交換器を通過する。これにより、冷媒循環回路内の冷媒と、熱媒体との間で熱交換が行われるため、冷媒の温度と熱媒体の温度との高低の関係に応じて、熱媒体が温められたり、冷やされたりする。

循環ポンプ１２は、復路配管１６を通じて、熱媒パネル２０から戻される熱媒体を吸い込み、往路配管１５側（具体的には、ヒートポンプサイクル部１１）に吐出する。これにより、熱源機１０と熱媒パネル２０との間で熱媒体が循環する。

温度センサ１３は、熱源機１０から往路配管１５に送出される熱媒体の温度（以下、送出温度Ｔｏｕｔと称する）を検出する既知の検出手段である。温度センサ１３の検出信号、即ち、送出温度Ｔｏｕｔに対応する検出信号は、制御部１４に入力される。

制御部１４は、熱源機１０の動作を制御する。制御部１４は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはその組み合わせにより実現されてよい。例えば、制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、不揮発性の補助記憶装置、Ｉ／Ｏ（Input-Output interface）等を含むマイクロコンピュータを中心として構成され、ＲＯＭや補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより、各種制御処理を実現してよい。

制御部１４は、所定の通信線や所定のネットワーク（例えば、宅内のローカルネットワーク等）を通じて、リモートコントローラ３０と通信可能に接続され、リモートコントローラ３０から入力される各種信号に基づき、熱源機１０の動作を制御する。詳細は、リモートコントローラ３０の説明の際に後述する。

熱媒パネル２０（熱媒体通流部の一例）は、ユーザが足を載せる床面（例えば、ユーザが居住する住宅のリビングの床面。以下、単に「床面」と称する）の下に配置される。

例えば、図２は、熱媒パネル２０を含む床面の下の構造の一例を示す断面図である。図２に示すように、床面の下には、住宅の土台や束石及び床束に支えられる複数の大引４１と、複数の大引４１と交差する態様で渡される複数の根太４２と、複数の根太４２の間の隙間に介装される断熱材４３と、複数の根太４２の上に取り付けられ、上から根太４２及び断熱材４３を覆う態様の下地合板４４と、下地合板４４の上に取り付けられる熱媒パネル２０と、熱媒パネル２０の上に取り付けられる床材４５が設けられる。即ち、床材４５の上面が床面であり、床面を構成する床材４５の直下に熱媒パネル２０が配設される。熱媒パネル２０は、例えば、発砲樹脂材等で形成される、所定の厚みを有するパネル状の基材（図２中の斜線部分）と、該基材の上面側に形成される配管用凹溝に沿って配索される熱媒管路２１を含む。熱媒管路２１は、その一端が往路配管１５と接続され、その他端が復路配管１６と接続される。これにより、熱媒管路２１内に通流する熱媒体の温度と、床材４５との間の温度差に応じて、床面の温度が温められたり、冷やされたりする。即ち、熱媒パネル２０は、熱媒管路２１内に熱源機１０から搬送される熱媒体が通流することにより、床面の温度を調整することができる。

また、熱媒管路２１は、例えば、熱媒パネル２０の基材の上面の概ね全域に亘って、蛇行するように設けられている。これにより、床面全体の均熱性を向上させることができる。

また、床材４５の厚さは、可能な限り薄く、例えば、５ｍｍ以下に設定されることが望ましい。これにより、床材４５の熱容量を小さくすることができるため、熱媒管路２１に通流する熱媒体の温度に対する床面の温度の追従性を高めることが可能となり、結果として、床面の温度をより早く所望の温度に到達させることができる。

また、熱媒パネル２０は、熱媒管路２１における熱媒体が通流可能な全ての通流経路のうちの一部の通流経路だけを熱媒体が通流可能な構成であってもよい。例えば、熱媒管路２１は、往路配管１５及び復路配管１６に対して、並列接続される複数の配管経路を含み、当該複数の配管経路は、熱媒パネル２０を平面視で見たときの全エリアを配管経路数に区分した複数の区分エリアのそれぞれに配設される態様であってよい。これにより、熱媒パネル２０は、例えば、並列接続される複数の配管経路の両端に設けられるバルブ等の開閉に応じて、各区分エリアに対応する床面だけの温度を調整することができる。

リモートコントローラ３０は、ユーザによる操作や予め規定される設定等に応じて、熱源機１０（具体的には、制御部１４）に制御指令を送信し、床暖房システム１（床暖房装置２）の全体制御を行う。リモートコントローラ３０は、例えば、熱媒パネル２０が床面の下に設けられる室内空間（居室）の壁面等に設けられ、所定の通信線や所定のネットワーク（例えば、宅内のローカルネットワーク等）を通じて、熱源機１０と通信可能に接続されている。リモートコントローラ３０は、表示部３１と、操作部３２と、室温センサ３３と、制御部３４を含む。

表示部３１は、ユーザによる床暖房システム１に関する各種設定状態に関する情報や、室温センサ３３による現在の室内温度Ｔａ等の各種情報を表示する。表示部３１は、例えば、液晶ディスプレイである。

操作部３２は、ユーザによる各種操作入力を受け付ける。操作部３２は、例えば、押しボタン等のハードウェアによる操作手段であってもよいし、表示部３１に表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）と表示部３１としてのタッチパネル式の液晶ディスプレイにより実現されるソフトウェアによる操作手段であってもよい。

室温センサ３３は、床面がある室内空間の室内温度Ｔａを検出する既知の検出手段である。室温センサ３３の検出信号、即ち、室内温度Ｔａに対応する検出信号は、制御部３４に入力される。

制御部３４は、予め規定される設定条件（初期設定）や操作部３２を通じてユーザにより入力される設定条件（ユーザ設定）に応じて、熱源機１０に制御指令を送信することにより、床暖房システム１を制御し、床面の温度を制御する。制御部３４は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはその組み合わせにより実現されてよい。例えば、制御部３４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性の補助記憶装置、Ｉ／Ｏ等を含むマイクロコンピュータを中心に構成され、ＲＯＭや補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより、各種制御処理を実現してよい。

本実施形態に係る床暖房システム１は、主として冬期に使用される、熱源機１０から熱媒パネル２０に搬送される比較的高い温度の熱媒体によって床面の温度を温める"床暖房モード"と、比較的高い温度の熱媒体と比較的低い温度の熱媒体とを交互に熱源機１０から熱媒パネル２０に搬送させ、床面温度が比較的高い状態（以下、「床面高温状態」と称する）と比較的低い状態（以下、「床面低温状態」と称する）とを交互に実現させる"足裏刺激モード"とを有する。制御部３４は、操作部３２におけるユーザの操作に応じて、床暖房システム１の動作モードを、床暖房モードと足裏刺激モードとの間で切り替える。制御部３４による床暖房モードにおける床暖房システム１の制御態様は既知であるため、以下、足裏刺激モードが設定されていることを前提に説明を続ける。

制御部３４は、足裏刺激モードにおいて、床面温度が比較的高い床面高温状態（例えば、２５℃〜３６℃の状態）と、床面温度が比較的低い床面低温状態（例えば、２０℃〜２５℃の状態）とを交互に発生させるように、熱源機１０の制御部１４に制御指令を出力する。床面高温状態及び床面低温状態の少なくとも一方に関する床面温度に関する設定条件は、予め規定された設定条件（初期設定）であってもよいし、操作部３２を通じてユーザにより入力される設定条件（ユーザ設定）であってもよい。

例えば、制御部３４は、床面高温状態を実現及び維持するため、室温センサ３３から入力される室内温度Ｔａ等に基づき、熱源機１０から熱媒パネル２０に搬送される熱媒体の温度条件（例えば、２５℃〜５０℃の範囲）を算出し、算出した熱媒体に関する温度条件を含む制御指令を熱源機１０の制御部１４に送信する。具体的には、制御部３４は、例えば、補助記憶装置等の内部メモリに格納される、室内温度Ｔａ等と、熱媒体に関する温度条件とを対応付ける算出マップや算出式等を用いて、熱媒体に関する温度条件を算出してよい。以下、床面低温状態における熱媒体に関する温度条件についても同様である。これにより、熱源機１０の制御部１４は、当該制御指令に応じて、送出温度Ｔｏｕｔが制御指令に含まれる温度条件に適合するように、ヒートポンプサイクル部１１の圧縮機等の制御を行う。そして、熱源機１０と熱媒パネル２０との間で、比較的高い温度の熱媒体の循環がなされ、床面高温状態が実現及び維持される。制御部３４は、予め規定される設定条件（初期設定）或いは操作部３２を通じてユーザにより入力される設定条件（ユーザ設定）に応じて、床面高温状態を実現及び維持する制御を継続する。制御部３４により床面高温状態が継続される時間は、初期設定或いはユーザ設定に応じて、例えば、５分〜３０分の間で決定される。

同様に、制御部３４は、床面低温状態を実現及び維持するため、室温センサ３３から入力される室内温度Ｔａ等に基づき、熱源機１０から熱媒パネル２０に搬送される熱媒体の温度条件（例えば、１３℃〜２５℃の範囲）を算出し、算出した熱媒体に関する温度条件を含む制御指令を熱源機１０の制御部１４に送信する。これにより、熱源機１０の制御部１４は、当該制御指令に応じて、床面高温状態を実現する場合と同様の制御を行う。そして、熱源機１０と熱媒パネル２０との間で、比較的低い温度の熱媒体の循環がなされ、床面低温状態が実現及び維持される。制御部３４は、予め規定される設定条件（初期設定）或いは操作部３２を通じてユーザにより入力される設定条件（ユーザ設定）に応じて、床面低温状態を実現及び維持する制御を継続する。制御部３４により床面低温状態が継続される時間は、初期設定或いはユーザ設定に応じて、床面高温状態の場合と同様、例えば、５分〜３０分の間で決定される。

制御部３４は、床面高温状態を実現及び維持する制御（以下、「床面高温制御」と称する）と、床面低温状態を実現及び維持する制御（以下、「床面低温制御」と称する）とを交互に行う。例えば、制御部３４は、予め規定される設定条件（初期設定）或いは操作部３２を通じてユーザから入力される設定条件（ユーザ設定）により決定される回数だけ、床面高温制御及び床面低温制御を１セットとする制御処理を繰り返す。この際、制御部３４は、床面高温状態が維持される時間（即ち、床面高温制御が実行される時間）と、床面低温状態が維持される時間（即ち、床面低温制御が実行される時間）とを、同じ時間にしてもよいし、異なる時間にしてもよい。また、床面高温状態が維持される時間、及び床面高温状態が維持される時間は、予め規定される初期設定であってもよいし、操作部３２を通じてユーザによる設定が可能な態様であってもよい。これにより、床面高温状態と、床面低温状態とが交互に実現及び維持されるため、ユーザは、足を床面に載せておくだけで、簡単に、足裏から高温刺激と低温刺激とを交互に受けることができる。

尚、制御部３４は、操作部３２を通じてユーザによる停止操作がされない限り、床面高温制御及び床面低温制御を１セットとする制御処理を繰り返す態様であってもよい。

このように、本実施形態では、床暖房装置２は、ユーザが足を載せる床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、床面の温度を調整可能な熱媒パネル（熱媒体通流部）を備える。そして、熱媒パネル２０には、例えば、２５℃（所定温度の一例）以上の相対的に温度が高い熱媒体と、相対的に温度が低い熱媒体とが交互に通流する。また、床面温度制御装置３（具体的には、制御部３４）は、床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、床面の温度を調整可能な熱媒パネル２０に、例えば、２５℃以上の相対的に温度が高い熱媒体と、相対的に温度が低い熱媒体とを交互に通流させる。これにより、上述の如く、ユーザは、足を床面に載せておくだけで、簡単に、足裏から高温刺激と低温刺激とを交互に受けることができる。そのため、ユーザの自律神経が刺激されると共に、血管が伸縮して血行が促進され、足のむくみや冷え性等の改善が期待される。

また、冷房が使用される夏期の室内空間で、本実施形態に係る床暖房システム１、即ち、床暖房装置２及び床面温度制御装置３の足裏温冷刺激モードが使用されることにより、ユーザの足の血行が促進されるため、室内空間の下方に溜まる冷気に起因する足元の冷えを抑制することができる。

尚、本実施形態に係る床暖房装置２及び床面温度制御装置３と、床暖房システム１が導入される室内空間の冷房装置（不図示）を連携させて、空調システムを構成させてもよい。例えば、当該空調システムにおいて、冷房装置が運転されている場合、床面温度制御装置３（具体的には、制御部３４）は、床暖房装置２を制御し、自動的に、熱媒パネル２０に、相対的に温度が高い熱媒体と、相対的に温度が低い熱媒体とを交互に通流させてもよい。これにより、冷房が使用される夏期の室内空間における足元の冷えを積極的に抑制させることができる。

また、本実施形態では、熱媒パネル２０は、熱媒体が通流可能な全ての通流経路のうちの一部の通流経路だけを熱媒体が通流することが可能に構成されてもよい。これにより、熱媒パネル２０に対応する床面全体のうち、ユーザがいる床面部分だけの床面温度を調整できるため、エネルギ損失を低減させて、床面温度をより早く適切な温度状態に到達させることができる。また、床面全体のうちの一部だけで、床面高温状態が実現及び維持されるため、室内の温度上昇を抑制でき、冷房が使用される夏期の室内空間であっても使用することができる。

また、本実施形態では床面がある室内の床暖房に利用される熱媒パネル２０をそのまま利用し、制御仕様を切り替えるだけで、足裏刺激モードを実現している。これにより、コスト上昇を抑制しながら、ユーザの足裏に温冷刺激を与えることが可能な床暖房システム１、即ち、床暖房装置２及び床面温度制御装置３を実現することができる。

また、本実施形態では、熱媒パネル２０の上面に設けられる床材４５の厚みは、比較的薄く、例えば、５ｍｍ以下に設定されてもよい。これにより、熱媒パネル２０に搬送される熱媒体の温度に対する床面の温度の追従性を高め、床面高温状態及び床面低温状態の切替に際しての床面温度の高低の切り替えをより早期に実現することができる。

尚、熱媒パネル２０と別に床材４５を設ける代わりに、熱媒パネル２０が床面と一体に構成されてもよい。例えば、熱媒パネル２０の上面を木目調等の意匠で構成してよい。これにより、熱媒パネル２０内の熱媒管路２１から床面までの距離を比較的薄くなるように最適設計することができるため、床材４５の厚みをより薄くする場合と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、床面の下に熱媒管路２１が内蔵される熱媒パネル２０を配置したが、熱媒管路２１に相当する配管を下地合板４４の上に配索し、発砲樹脂材等を後から流し込んで埋設する等の態様であってもよい。

また、上述した実施形態では、熱源機１０として、ヒートポンプ式の熱源機が採用されるが、ガス式の熱源機が採用されてもよい。この場合、熱媒体を冷やすことができないため、床面高温状態から床面低温状態に移行するときに、例えば、水熱媒としての一般水道水を給水配管から導入したり、バッファタンク等に貯蔵される別系統の低温の熱媒体を導入したり等するとよい。

１ 床暖房システム
２ 床暖房装置（足裏温冷刺激装置）
３ 床面温度制御装置
１０ 熱源機
１１ ヒートポンプサイクル部
１２ 循環ポンプ
１３ 温度センサ
１４ 制御部
２０ 熱媒パネル（熱媒体通流部）
２１ 熱媒管路
３０ リモートコントローラ
３１ 表示部
３２ 操作部
３３ 室温センサ
３４ 制御部

Claims (8)

1. ユーザが足を載せる床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、前記床面の温度を調整可能な熱媒体通流部を備える足裏温冷刺激装置であって、
   前記熱媒体通流部には、所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とが交互に通流する、
   足裏温冷刺激装置。
2. 前記熱媒体通流部は、前記熱媒体が通流可能な全ての通流経路のうちの一部の通流経路だけを前記熱媒体が通流することが可能に構成される、
   請求項１に記載の足裏温冷刺激装置。
3. 前記熱媒体通流部は、前記床面がある室内の床暖房に利用される熱媒パネルである、
   請求項１又は２に記載の足裏温冷刺激装置。
4. 前記熱媒パネルは、前記床面と一体に構成される、
   請求項３に記載の足裏温冷刺激装置。
5. 前記熱媒パネルの上面に設けられ、前記床面を構成する床材を更に備え、
   前記床材は、その厚みが５ｍｍ以下である、
   請求項３に記載の足裏温冷刺激装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の足裏温冷刺激装置と、
   前記床面がある室内を冷房する冷房装置と、
   前記足裏温冷刺激装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記冷房装置が運転されている場合、前記熱媒体通流部に、前記所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とを交互に通流させる、
   空調システム。
7. 床面の温度を制御する床面温度制御装置であって、
   前記床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、前記床面の温度を調整可能な熱媒体通流部に、所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とを交互に通流させる、
   床面温度制御装置。
8. 床面温度制御装置により実行される、床面の温度を制御する床面温度制御方法であって、
   前記床面の下に配置され、熱媒体が通流することにより、前記床面の温度を調整可能な熱媒体通流部に、所定温度以上の相対的に温度が高い前記熱媒体と、相対的に温度が低い前記熱媒体とを交互に通流させる、
   床面温度制御方法。

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