JPH0510534A - 蓄熱式暖房パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 床暖房等におけるランニングコストをはじめ
とする諸コストの低減を図る。 【構成】 熱媒循環用パイプ、およびパラフィン類１０
０重量部と炭化水素系有機高分子５〜３０重量部とが機
械的手段により混合されてなる蓄熱材部とが、当該パイ
プよりの熱にて当該蓄熱材部が蓄熱可能に組み込まれて
なる蓄熱式暖房パネル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱式暖房パネルに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、住宅、事務所その他の建築物にお
いて床暖房が利用されるようになり、この床暖房の方法
としては、従来より温水式床暖房や電気式床暖房が提案
されている。

【０００３】温水式床暖房は、床下に金属または合成樹
脂製のパイプを敷設し、温水をこのパイプに循環させる
ものであり、現在のところは温水を得るためのエネルギ
ー源としては、通常はガス、石油等の化石燃料が用いら
れている。これらの燃料は比較的安価ではあるものの、
それでも一般的な普及を図るためにはランニングコスト
の低減が大きな課題である。

【０００４】電気式床暖房は、エネルギーがクリーンで
あり、且つ取り扱いが非常に簡便である上に、温水式の
ような水漏れ等の配管トラブルがなく寿命が長い等の利
点を有しているが、ランニングコストが高いという大き
な難点がある。最近になって、電気式床暖房のランニン
グコストの低減を図るために深夜電力による蓄熱を利用
した蓄熱式電気床暖房が提案されたが、この方式ではイ
ニシャルコストがかなり高くなるため、まだ広く普及す
るに至っていないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、床暖房もし
くは壁暖房等における諸コストの低減を図ることのでき
る暖房パネルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々研究の結果、温水等の熱媒を循
環させるパイプを内部に組み込み、このパイプに特定の
蓄熱材を隣接させて設けて一体化させてなる蓄熱式暖房
パネルとしたところ、上記目的が達成されることを見出
した。

【０００７】即ち、本発明は、熱媒循環用パイプ、およ
びパラフィン類１００重量部と炭化水素系有機高分子５
〜３０重量部とが機械的手段により混合されてなる蓄熱
材部とが、当該パイプよりの熱にて当該蓄熱材部が蓄熱
可能に組み込まれてなる蓄熱式暖房パネルに係るもので
ある。

【０００８】本発明の蓄熱式暖房パネルは、例えば深夜
電力を利用して温水器で得られた温水をパイプに循環さ
せて蓄熱することができるのでランニングコストが大幅
に低減される。特に、業務用、産業用等の大型システム
においては、その蓄熱調整電力が使用できるので、コス
ト低減の効果は更に大きいものとなる。本発明の上記利
点は、ヒートポンプ方式を利用した場合でも同様に得ら
れるものであり、この方式では循環させる媒体としては
温水以外に温風も用いられる。更に、本発明の蓄熱式暖
房パネルは、パネル化されている故に、工事の際の現場
施工が容易であるため、工事費が安くて済むという利点
がある。

【０００９】次に、図面を参照しながら本発明を更に詳
細に説明する。図１および図２は、本発明の蓄熱式暖房
パネルの一例を示す斜視図および断面図で、１は蓄熱式
暖房パネル、２は熱媒循環用パイプ、３は蓄熱材部、４
は型枠、５は表装材を表わす。また図３および図４は、
本発明の蓄熱式暖房パネルの他の一例を示す斜視図およ
び断面図で、１〜４は上記と同じものを表わす。

【００１０】図１〜４において、２の熱媒循環用パイプ
としては、銅管、鋼管、ステンレス管等の金属パイプ或
いは架橋ポリエチレン、ポリブテン、ナイロン等の合成
樹脂管等通常用いられている材質のパイプが使用でき
る。これらのパイプのサイズは、蓄熱式暖房パネルの設
計または使用態様に応じて任意に決めればよいが、通常
は呼び径６Ａ〜２５Ａのものが好ましく用いられる。パ
イプの敷設（形状、密度等）をどのようにするかについ
ても、適宜選択して行えばよく、例えば図１および図４
に示したようなものが例示されるが、これらに限定され
るわけではない。

【００１１】図１〜４における３の蓄熱材部は、蓄熱成
分としてのパラフィン類と、該パラフィン類１００重量
部当たり５〜３０重量部の炭化水素系有機高分子からな
るバインダ成分とが機械的手段にて混合されてなるもの
である。

【００１２】本発明において蓄熱成分として使用される
パラフィン類としては、ＪＩＳ Ｋ７１２１（プラスチ
ックの転移温度測定方法）に従って測定したＴ_max が使
用温度、即ち室温〜１００℃、好ましくは室温〜８０℃
前後の温度域にある有機化合物が使用される。但し、こ
の際の室温とは、本発明の蓄熱材がその稼働中に遭遇す
る最低温度を意味する。パラフィン類の好ましい具体例
としては、各種パラフィン、ロウ、ワックスをはじめ、
ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸やポリエチレン
グリコール等を例示することができ、これら１種が単独
で、または２種以上の混合物として使用される。

【００１３】本発明において使用する炭化水素系有機高
分子としては、主鎖が基本的に炭化水素であり、主鎖中
における他の成分（例えばＯ、Ｎ、Ｓｉ、ハロゲン等）
の含有量は１０重量％以下、好ましくは５重量％以下で
ある炭化水素系有機高分子の１種または２種以上が用い
られる。かかる炭化水素系有機高分子の例を以下に示
す。 （１）ポリオレフィン系ポリマー類：ポリメチレン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等のα−オレフィンのホモ
ポリマー、オレフィン同士のコポリマー、α−オレフィ
ンと他のモノマー、例えば酢酸ビニル、アクリル酸エチ
ル、メタクリル酸エチル等とのコポリマーおよび、これ
らの軽度にハロゲン化されたポリマー等が挙げられる。
これは非結晶性〜低結晶性でもよいし、結晶性でもよ
い。 （２）熱可塑性エラストマー類：ゴム並びにプラスチッ
クスの分野で「熱可塑性エラストマー」として知られて
いる、或いは知られ得るもののうち、少なくとも前記し
た室温以上で、且つ使用したパラフィン類のＴ_max ＋１
０℃の温度域では、好ましくは少なくとも室温以上で且
つＴ_max ＋２０℃の温度域では、ゴム弾性を有するもの
が使用される。勿論Ｔ_max ＋２０℃より高温度でもゴム
弾性を持続するものも使用できる。具体的には、スチレ
ン系、オレフィン系、ウレタン系、エステル系等の各種
の従来公知の熱可塑性エラストマーが例示できる。 （３）炭化水素系ゴム類：天然ゴム、スチレン−ブタジ
エン−共重合体ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、エ
チレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレ
ン−ジエン三元共重合体ゴム、エチレン−酢酸ビニル共
重合体ゴム、エチレン−エチルアクリレート共重合体ゴ
ム等が例示される。

【００１４】バインダ成分としての炭化水素系有機高分
子は架橋性、非架橋性のいずれであってもよいが、夫々
プラスチックス性であるよりもゴム的性質を有するもの
のほうが好ましい。

【００１５】本発明においては、炭化水素系有機高分子
の使用量は、パラフィン類１００重量部に対して５〜３
０重量部である。５重量部未満では得られる組成物の柔
軟性が低下して脆くなる傾向があると共に、Ｔ_max 以上
においてパラフィン類が滲み出し、或いは溶融し易くな
る傾向があり、一方３０重量部を超える過大量ではパラ
フィン類の使用量が少なくなって蓄熱量もそれに比例し
て少なくなる。

【００１６】炭化水素系有機高分子の架橋や加硫（以下
それらをまとめて架橋という）を所望する場合は、それ
らはパラフィン類との混合中、或いは混合の後に行われ
る。架橋の方法としては一般に用いられている化学架
橋、シラン架橋（水架橋）、および照射架橋等いずれも
採用できる。本発明の蓄熱材を架橋するに際してはいず
れの架橋方法を採用するにしてもその架橋度はＪＩＳ
Ｃ ３００５に従って測定してゲル分率にして１重量％
以上（組成物として）、好ましくは２重量％以上であ
る。架橋度が１％以上、好ましくは２％以上とすること
により、蓄熱材の温度が使用したパラフィン類のＴ_max
以上となっても溶融や滴下することなく形状保持を可能
とする。

【００１７】本発明において炭化水素系有機高分子から
なるバインダ成分は下記Ａ或いはその架橋物またはＢの
材料が特に好ましい。かかる場合パラフィン類とバイン
ダ成分との親和性が特に良好であるので、後述の機械的
手段にて両者が混合されなくとも、本発明における必要
量（即ちパラフィン類１００重量部当たり炭化水素系有
機高分子が５〜３０重量部となる量）を炭化水素系有機
高分子粒子に含有させ得ることができる。 Ａ．前記（３）の炭化水素系ゴム類と前記（１）のポリ
オレフィン系ポリマー類との併用系：この場合のポリオ
レフィン系ポリマー類としては特にその成分としてポリ
メチレン、ポリエチレン、ポリスチレン等のホモポリマ
ー、オレフィン同士のコポリマー、オレフィンと他のモ
ノマー、例えば酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸
等とのコポリマー等であり、これらは１種または２種以
上で使用されるが、就中ＪＩＳ Ｋ ７１２１（プラス
チックの転移温度測定方法）によって測定される最高結
晶転移温度（通常は融点に該当する）が使用したパラフ
ィン類のＴ_max より少なくとも１０℃高い高結晶性のも
の、好ましくはＴ_max より少なくとも２０℃高いものが
使用される。この結晶性ポリオレフィンは炭化水素系ゴ
ム類との併用下で適度な柔軟性を有しつつ確実に形状保
持性をも達成する。しかも脆くなく、成形しても割れを
生ぜず充分なる保持性を維持するものである。３成分の
配合割合はパラフィン類１００重量部に対し、炭化水素
系ゴム類１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部、
ポリオレフィン系ポリマー類１〜２０重量部、好ましく
は５〜１５重量部である。この混合系においては蓄熱材
は非架橋状態でもよいが、ゲル分率にして少なくとも１
重量％、好ましくは少なくとも２重量％に適当な方法、
例えば前記した化学架橋法、水架橋法、照射架橋法、就
中水架橋法にて架橋されていることが好ましい。 Ｂ．前記（２）の熱可塑性エラストマー類：パラフィン
類の少なくともＴ_max 以下ではゴム弾性を示すものが好
ましい。この場合Ｔ_max 以下の温度ではゴム弾性を有す
るが故にパラフィン類をうまく包み込んだ状態で該熱可
塑性エラストマーで良好に担持できるので混合物の取り
扱いが容易であり、割れ難くなり、成形が容易である。
更に上記エラストマーはＴ_max より高温度においてもゴ
ム弾性を持続するために、本発明の蓄熱材は溶融したり
滴下することはない。

【００１８】前記のパラフィン類と炭化水素系有機高分
子を、前記した如き割合で機械的手段により混合して本
発明の蓄熱材とするが、機械的手段にての混合とは、パ
ラフィン類と炭化水素系有機高分子の双方中の少なくと
も１成分の溶融物に残余の成分が少なくとも膨潤、好ま
しくは溶解することにより、或いは高温度により、混合
対象となるいずれの成分も外力にて流動変形しうる状態
において攪拌、混合、或いは混練する行為を意味する。
例えば１００〜２００℃に保持されたパラフィン類の溶
融物に炭化水素系有機高分子を溶解し、得られる高温度
の溶液を攪拌混合する様態、混合各成分が軟化する温
度、例えば５０〜２５０℃で２本ロール、バンバリーミ
キサ、押出機、２軸混練押出機等の通常の混練機を使用
して混練混合する態様等が例示される。混合の程度は可
及的に充分であることが好ましいが、一般には１〜１５
０分程度の混合を行って目視にて一様に混合されたと判
断される程度である。

【００１９】混合され溶液状となった上記組成物は、そ
のままで、或いは若干冷却して成形される。押出機を用
いればシート状、板状に押し出し成形することができ、
更に該押出機により棒状、パイプ状にも成形できる。
棒、パイプを細断すれば粒状、ペレット状ともなる。

【００２０】本発明の蓄熱材には更に上記成分の他に必
要に応じて各種の添加剤を配合することができる。たと
えば老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、顔料、帯電防止
剤の他、用途に応じて防黴剤、難燃剤を、更には伝熱性
向上のために金属粉、金属繊維、金属酸化物、カーボ
ン、カーボンファイバー等を使用することができる。

【００２１】このようにして得られた本発明の蓄熱材
は、上記のごとく成形加工性に富んでいるので、図２お
よび図４に示されるごとく、パイプの周囲に好ましい形
状に成形することができ、しかも蓄熱時に固体状を保持
するという利点を有しているので、床暖房用等に使用し
ても強度その他の点で問題が生じる恐れがない。

【００２２】本発明において、蓄熱材部をパイプよりの
熱にて蓄熱可能な部位に設けるというのは、図４に見ら
れるごとく、パイプ２の全周に亘って直接隣接させて設
ける場合、図２に示されるごとく、パイプ２の周囲の一
部に型枠４を介して隣接させる場合或いはこれ以外にも
蓄熱材部が蓄熱可能であるような場合であれば、いずれ
の態様をも含む。

【００２３】図２および図４における型枠４は、合板、
アルミ板、アルミ張合板等からなるものが通常用いられ
るが、アルミ板は均熱化の点で効果が大きいので好まし
く用いられる。特に、図２に示されるように型枠４を介
して蓄熱材３が設けられているような場合には型枠材と
してアルミ板が好ましく用いられる。

【００２４】蓄熱材部３をパイプ２よりの熱にて蓄熱可
能な部位に設ける方法としては、例えばアルミ板等で作
った型枠４にパイプ２を配置した後、蓄熱材組成物の溶
解液を流し込み成形する方法、粒状やフレーク状にした
蓄熱材を充填して成形する方法、ブロック状の蓄熱材に
パイプ２を組み込んだ後、型枠４を設ける方法等があ
り、通常は最初の流し込み成形法が好ましく用いられ
る。図２に示したものでは、この成形、固化後に、表装
材５を型枠４上にビス止め等で設けた。

【００２５】このようにして得られた本発明の蓄熱式暖
房パネルはランニングコストが低くできるだけでなく、
現場施工の際、パネルを連続的に敷設するだけで工事が
簡単にできるので工事費が安くなるという利点を有す
る。

【００２６】本発明の蓄熱式暖房パネルは、床暖房、壁
暖房に用いられるだけでなく、例えば融雪用または凍結
防止用等の用途にも使用できる。

【００２７】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に具体的に
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるもので
ないことは言うまでもない。 実施例１ 図２に示す断面を有するアルミ板製型枠４に、内径９．
５２ｍｍの銅管を図１および図２に示した如き形状に配
置した後、下記組成よりなる蓄熱材を１６０℃で機械的
に攪拌、混合し、溶解させたものを流し込んだ。固化
後、上面に合板５をビス止めして図１および図２に示さ
れる構造の厚さ３５ｍｍ、巾３００ｍｍ、長さ１８００
ｍｍの蓄熱式暖房パネルを得た。

【００２８】蓄熱材の組成 １１５°Ｆパラフィン １００重量部 ポリエチレン １０重量部 エチレン−プロピレンゴム １０重量部 酸化防止剤 ０．５重量部 この蓄熱材の蓄熱温度は４７℃、蓄熱量は４０ｋｃａｌ
／ｋｇであり、蓄熱時も固形を保ち、１００℃でも流動
することはなかった。

【００２９】実施例２ 実施例１のポリエチレンをシラン架橋ポリエチレンに代
えた他は、実施例１と同様にして蓄熱式暖房パネルを得
た。

【００３０】実施例３ 図３および図４に示した形状を有するアルミ板製型枠４
に、内径１３ｍｍの架橋ポリエチレンパイプを図３およ
び図４に示す如き形状に配置した後、下記組成よりなる
蓄熱材を１５０℃で混合、混練したものを流し込んで成
形し、図３および図４で示される構造を有する厚さ３０
ｍｍ、巾９００ｍｍ、長さ１８００ｍｍの蓄熱式暖房パ
ネルを得た。

【００３１】蓄熱材の組成 １１５°Ｆパラフィン １００重量部 熱可塑性エラストマー １０重量部 （シェル化学社製、商品名クレイトンＧ） ポリエチレンワックス １０重量部 酸化防止剤 ０．５重量部 この蓄熱材の蓄熱温度は４７℃、蓄熱量は４０ｋｃａｌ
／ｋｇであり、蓄熱時も固形を保ち、１００℃でも流動
することはなかった。

【００３２】

【実験例】実施例１、２および３で得られた蓄熱式暖房
パネルを用い、図５に示す構成で事務所の床暖房工事を
行った。即ち、１２０ｍｍ厚のコンクリート床６の上に
防水シート７を敷き、この上に市販の断熱材シート８
（厚さ３０ｍｍ）を敷いた後、本発明の暖房パネル１を
連続的に敷設し、その上にタイルカーペットからなる床
仕上げ材９を敷いた。

【００３３】深夜電力を用いる温水器より夜間８時間、
暖房パネルのパイプに温水供給して蓄熱材に蓄熱させた
後、昼間は温水供給をストップして室内温度を調べた結
果、外気温が−１３℃〜３℃であったとき、いずれの場
合も室内温度は１９〜２３℃にほぼ保たれ、一日中快適
であった。蓄熱材については、蓄熱時も溶け出す等の異
常は全く認められず、固体状態を保持していた。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明の蓄熱式暖房パ
ネルは、特定の蓄熱材を熱媒循環用パイプの周囲の少な
くとも一部に設けたものであり、本発明に従えば、床暖
房等における諸コストの低減を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱式暖房パネルの一例を示す斜視図
である。

【図２】図１に示した暖房パネルのＡ−Ａ’断面図であ
る。

【図３】本発明の蓄熱式暖房パネルの他の一例を示す斜
視図である。

【図４】図３に示した暖房パネルのＢ−Ｂ’断面図であ
る。

【図５】本発明の蓄熱式暖房パネルの使用例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１：蓄熱式暖房パネル ２：熱媒循環用パイプ ３：蓄熱材部 ４：型枠 ５：表装材 ６：コンクリート床 ７：防水シート ８：断熱材 ９：床仕上げ材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百瀬 千秋 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 熱媒循環用パイプ、およびパラフィン類
   １００重量部と炭化水素系有機高分子５〜３０重量部と
   が機械的手段により混合されてなる蓄熱材部とが、当該
   パイプよりの熱にて当該蓄熱材部が蓄熱可能に組み込ま
   れてなる蓄熱式暖房パネル。