JPH05203166A - 蓄熱床暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度範囲をコントロールすることができる蓄
熱床暖房装置を提供する。 【構成】 このような蓄熱床暖房装置は、内部に熱交換
器２を有し搬送媒体１２が入れられるようになっている
蓄熱槽１と床暖房用パネル８が配管４，５により接続さ
れ、前記配管５には蓄熱槽１内の搬送媒体１２を床暖房
用パネル８に導き、蓄熱槽１に戻すように流すためのポ
ンプ７が設けられていて、搬送媒体１２として、連続相
となる液体にこの液体に不溶で同液体よりも高い温度で
融解する相変化材料が分散されてなる分散液が用いられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、相変化に伴って発生
する潜熱を利用した潜熱蓄熱材（以下、「Ｐ．Ｃ．
Ｍ．」と言うことがある。）を用いて、蓄熱（蓄冷）ま
たは熱搬送する装置（またはシステム）に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄熱床暖房装置（「蓄熱式床暖房
システム」とも言う）は、図４にみるように、ボードま
たはシート状の蓄熱材３１，３１でヒーター３２を挟ん
でなる床暖房パネル３３を床面に敷き詰めるようになっ
ている。そして、床面に敷き詰められた蓄熱材３１を深
夜電力を使ってヒーター３２で加熱して蓄熱材３１に熱
を蓄えておき、昼間は蓄熱材３１に蓄えられた熱量を自
然に放熱させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の蓄熱床暖房装置
は、自然放熱により暖房を行っているので、温度範囲を
コントロールすることができなかった。この発明は、温
度範囲をコントロールすることができる蓄熱床暖房装置
を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、内部に熱交換器を有し搬送媒体が入れ
られるようになっている蓄熱槽と床暖房用パネル（床暖
房パネル）が配管により接続され、前記配管には蓄熱槽
内の搬送媒体を床暖房用パネルに導き、蓄熱槽に戻すよ
うに流すためのポンプが設けられていて、前記搬送媒体
として、連続相となる液体にこの液体に不溶で同液体よ
りも高い温度で融解する相変化材料が分散されてなる分
散液が用いられる蓄熱床暖房装置を提供する。

【０００５】この発明では、搬送媒体として流動蓄熱
材、すなわち、連続相となる液体にこの液体に不溶で同
液体よりも高い温度で融解する相変化材料が分散されて
なる分散液（以下、「流動蓄熱材」と言う）を用いる。
この流動蓄熱材は相変化材料が液相のときでも固相のと
きでも連続相が液相を保つことが可能であるので、これ
を配管内に流すことにより搬送することができる。蓄熱
槽で熱交換した流動蓄熱材は、床暖房用パネルまで送ら
れて、そこで熱交換を行い、蓄熱槽に戻される。このよ
うに流動蓄熱材を搬送することにより暖房または冷房を
行うことができ、暖房（または冷房）が不要なときには
流動蓄熱材を搬送しないで蓄熱槽中に溜めておくことが
できる。流動蓄熱材を搬送するかしないか、また、搬送
する場合には流動蓄熱材の搬送量などを適宜変更するこ
とにより温度制御を行うことができる。配管には、流量
調整バルブ（制御バルブ）を設けておき、配管内の流動
蓄熱材の流量を調整することができるようにしておいて
もよい。

【０００６】連続相としては、たとえば、エチレングリ
コール水溶液、プロピレングリコール水溶液などの水溶
液、または、単なる水などの液体が使用される。分散相
としては、その連続相の液体よりも高い温度で融解する
（または凝固する）相変化材料（融点（凝固点）の高い
相変化材料）が使用され、たとえば、その連続相の液体
に不溶であるもの、パラフィン、油脂、オレフィンなど
が挙げられる。相変化材料は、たとえば、使用しようと
する放熱温度などに応じて適宜の融点を有するものが使
用される。

【０００７】流動蓄熱材は、分散相の粒径が、たとえ
ば、０．２〜５０μｍの範囲のエマルションあるいはサ
スペンションとなるように調製される。分散相である相
変化材料が融解しているときには、流動蓄熱材はエマル
ション（またはエマルション蓄熱材）であり、凝固して
いるときには、流動蓄熱材はサスペンションである。こ
の発明の蓄熱床暖房装置は、さらに、温度制御をスムー
ズに行うために上記床パネル内配管中の流動蓄熱材を往
復動させる。これは、蓄熱量を有効に取り出して熱伝達
促進を行うためである。

【０００８】実際の作用は、一旦、床暖房用パネル内配
管に送り出された流動蓄熱材（エマルション蓄熱材）か
ら放熱される際、当該配管内底部に滞った熱量を、エマ
ルション蓄熱材を往復させることで有効に取り出すこと
ができる。上記流動蓄熱材を往復動させる手段は、ダイ
アフラム、ベローズなどの往復可動空間形成体（往復強
制循環機構部）とその往復可動空間形成体を往復動作さ
せるための原動力（ソレノイド、圧電素子、モータカム
などの往復機構部）で構成される。往復機構部により往
復強制循環機構部を往復動させることにより配管内の流
動蓄熱材を往復動および／または振動させ、これにより
配管内で流動蓄熱材を攪拌するのである。このため、配
管には、逆止弁を設けておくのが良い。逆止弁は、たと
えば、流動蓄熱材を配管内に流すためのポンプ（搬送用
ポンプまたは循環ポンプ）の前および／または後に設け
られる。

【０００９】蓄熱槽には、必要に応じて槽内の流動蓄熱
材を攪拌するための分散手段（または簡易な分散手段）
が設けられうる。簡易な分散手段は、たとえば、蓄熱槽
の上部（または下部）から流動蓄熱材を取り出し、同蓄
熱槽の下部（または上部）に戻す配管と循環ポンプから
なる。

【００１０】

【作用】一般にエマルション（またはサスペンション）
は、潜熱を搬送することができるため、これを流動蓄熱
材に用いて床暖房用パネルに搬送することによりパネル
の表面温度を一定にすることができる。配管内にエマル
ション蓄熱材を送り込み、保有熱量を放熱させる際に、
エマルション蓄熱材を往復動させたり振動させたりする
ことにより、粘性の高いエマルション蓄熱材の底部熱量
を有効に取り出すことができる。

【００１１】

【実施例】以下に、この発明を、その実施例を表す図面
を参照しながら詳しく説明するが、この発明は下記実施
例に限定されない。図１は、この発明の蓄熱床暖房装置
の１実施例を表す。図１にみるように、この蓄熱床暖房
装置は、内部に熱交換器（たとえばヒーター）２を有す
る蓄熱槽１を有している。蓄熱槽１とは別に、内部配管
９を有する床暖房用パネル８が設置されている。床暖房
用パネル８は、たとえば、通常の床材の内部に配管（内
部配管またはパネル内配管）９を有してなるものであ
る。蓄熱槽１には、流入用配管４と流出用配管５がそれ
ぞれ接続されている。配管４は床暖房用パネル８の内部
配管９の一端に、配管５はその他端にそれぞれ接続され
ている。配管４の途中には、制御バルブ（流量調整バル
ブ）６が設けられていて、流動蓄熱材１２の流量が適宜
調整されるようになっている。配管５の途中には、ポン
プ（搬送用ポンプまたは循環ポンプ）７が設けられてい
る。この発明では、配管においてポンプ７の前後どちら
かに逆止弁と往復動強制循環手段（往復動強制循環機構
部）を設けることが特徴であり、この実施例では、ポン
プ７と床暖房用パネル８の間に逆止弁１３と往復動強制
循環手段（ベローズ１１およびこれを往復動させるソレ
ノイド１０ａ）とが設けられている。往復動強制循環手
段としては、図１に示すもの以外にも、図２にみるよう
に、ベローズ１１およびこれを往復動させるモータカム
１０ｂが使用されたり、あるいは、図３にみるように、
上面が圧電素子１０ｃであるベローズ１１０が使用され
たりすることができ、特に限定はない。蓄熱槽１には、
また、攪拌インペラー３が設けられていて、必要に応じ
て槽内の流動蓄熱材１２が攪拌されるようになってい
る。

【００１２】流動蓄熱材１２として、連続相（エチレン
グリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液など、
または、単なる水）に当該連続相より融点（凝固点）の
高い分散相（パラフィン、油脂、オレフィンなど）を分
散させたエマルション（あるいはサスペンション）を用
いる。このエマルション（あるいはサスペンション）で
は、該分散相の粒径がたとえば０．２〜５０μｍの範囲
である。

【００１３】この蓄熱床暖房装置の動作は、たとえば、
次のとおりである。蓄熱槽１に入れられた流動蓄熱材１
２は、深夜電力などを利用した熱交換器２から熱を受け
る。流動蓄熱材１２中の相変化材料は液相に転移し、流
動蓄熱材１２はエマルションとなる。このように相転移
が起こると、単に流動蓄熱材１２が温度上昇する場合よ
りも大きな熱量が蓄えられる。このとき、インペラー３
を作動させて蓄熱槽１中の流動蓄熱材１２を攪拌し、均
一に蓄熱が行われるようにすることができる。床暖房を
行う際には、制御バルブ６が開のときにポンプ７の作動
により、流動蓄熱材１２が配管５を通って床暖房用パネ
ル８の内部配管９に導入される。ここで、流動蓄熱材１
２中の相変化材料は固相に転移して熱を放出し、流動蓄
熱材１２はサスペンションとなる。この熱が床暖房用パ
ネル８から放出され、暖房が行われる。放熱した流動蓄
熱材１２は配管４を通って蓄熱槽１内に戻る。このよう
な流動蓄熱材１２の循環は連続的に行ってもよいし、あ
る程度の時間間隔ごと（たとえば、床暖房用パネル８中
に送られた流動蓄熱材１２が放熱し終えるまでの時間ご
と）に行ってもよいし、制御バルブ６により流動蓄熱材
１２の流量を適宜調節することにより、床暖房用パネル
８中の温度調整を行うことができる。ポンプ７を止めて
流動蓄熱材１２を循環させないようにすることもでき
る。

【００１４】床暖房装置では、床暖房用パネル上面から
放熱することにより室内を効率良く暖房することができ
る。しかし、内部配管９中の底の方の流動蓄熱材１２
は、パネル上面での熱交換に関与せずに蓄熱槽１に戻さ
れてしまうことがある。このため、パネル内で流動蓄熱
材１２を攪拌するような状況を作り出すことにより、内
部配管内の底部に貯まった熱量を取り出すことができ
る。この場合、ポンプ７を止めて循環することなく、ソ
レノイド１０ａを作動させてベローズ１１を往復動させ
ることにより、熱交換促進することができる。

【００１５】流動蓄熱材１２から有効に熱量を取り出し
た後は、ポンプ７によって配管内の流動蓄熱材１２を総
入れ替えする。

【００１６】

【発明の効果】この発明の蓄熱床暖房装置は、エマルシ
ョンまたはサスペンションである流動蓄熱材を循環、さ
らには往復動させる手段を持つ床暖房に利用するように
している。このため、この発明の蓄熱床暖房装置は、次
のような制御性のあるものとなる。

【００１７】 昼間など暖かいときは流動蓄熱材を循
環あるいは往復動させないことで、蓄熱を無駄に放熱す
ることなく、と同時に熱すぎるようなこともない。 配管内底部に貯まった流動蓄熱材の熱量を取り出し
たいときは流動蓄熱材を循環することなく往復動させる
ことで熱交換が促進するので、循環動力は少しで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の蓄熱床暖房装置の１実施例を表す説
明図である。

【図２】この発明の装置に用いる、流動蓄熱材を往復動
させる手段の別の１例を表す説明図である。

【図３】この発明の装置に用いる、流動蓄熱材を往復動
させる手段のさらに別の１例を表す説明図である。

【図４】従来の蓄熱床暖房装置を表す部分斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 蓄熱槽 ２ 熱交換器（ヒーター） ３ 攪拌インペラー ４ 流入用配管 ５ 流出用配管 ６ 制御バルブ ７ 循環ポンプ ８ 床暖房用パネル ９ パネル内配管 １０ａ ソレノイド １０ｂ モータカム １０ｃ 圧電素子 １１ ベローズ １１０ ベローズ １２ 流動蓄熱材 １３ 逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に熱交換器を有し搬送媒体が入れら
   れるようになっている蓄熱槽と床暖房用パネルが配管に
   より接続され、前記配管には蓄熱槽内の搬送媒体を床暖
   房用パネルに導き、蓄熱槽に戻すように流すためのポン
   プが設けられていて、前記搬送媒体として、連続相とな
   る液体にこの液体に不溶で同液体よりも高い温度で融解
   する相変化材料が分散されてなる分散液が用いられる蓄
   熱床暖房装置。
2. 【請求項２】 配管に往復動強制循環手段を有し、床暖
   房用パネルに送られた搬送媒体を往復動強制循環手段に
   より往復動させるようになっている請求項１記載の蓄熱
   床暖房装置。