JPH0566024A - 蓄熱式床暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気ヒータによる蓄熱材の加熱時間を合理的に
行い得るようにし、より経済的な蓄熱式床暖房装置を提
供すること。 【構成】床材１の下には蓄熱材２が配置され、さらに蓄
熱材２を加熱するための電気ヒータ３が設置されてい
る。電気ヒータ３はスイッチ手段５を介して電源６に接
続されており、該スイッチ手段５は床材１の表面温度を
測定する温度測定手段４が一定値以上（例えば２６℃以
上）の温度を計測したという信号を受信したときに、電
源６と電気ヒータ３との電気回路を切断する動作を行う
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱材により床材を加
温して室内暖房を行う蓄熱式床暖房装置に関するもので
ある。

【０００２】

【発明の背景】床材下に蓄熱材と電気ヒータを配置して
なる蓄熱式床暖房方式は、他の暖房方式に比べ暖房のた
めの特別な機器を室内に設置する必要がない、安価な深
夜電力を利用して蓄熱させるのでランニングコストが低
い等の利点がある。

【０００３】ところで現状では、夜間の８時間を蓄熱材
への蓄熱時間として電気ヒータに通電し蓄熱を行ってい
るが、気温が比較的高い日などにおいては、床材が充分
加熱されて実質的に蓄熱が不要であるのに拘わらず、電
気ヒータへの通電を継続し蓄熱材を加熱し続けている場
合があった。この場合、室温が必要以上に上昇し、住人
は過暖房状態に不快感を覚えることになる。すなわち、
本当に必要な電気ヒータによる蓄熱材の加熱時間は外気
温等の影響で日々変動するのであるが、これまでのとこ
ろ電気ヒータの稼動時間を制御する有効な手段が提案さ
れておらず、安価な深夜電力であるとはいえ無駄な電力
消費をしているという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の蓄熱式
床暖房装置が有する問題点を克服すべく、電気ヒータに
よる蓄熱材の加熱時間を合理的に行い得るようにし、よ
り経済的な蓄熱式床暖房装置を提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の蓄熱式床暖房装
置は、床材の下に蓄熱材及び該蓄熱材を加熱する電気ヒ
ータを配置してなる蓄熱式床暖房装置において、床材の
表面温度を計測する温度測定手段と、該温度測定手段が
一定値以上の温度を検知したときに前記電気ヒータへの
通電を停止させるスイッチ手段とを設けたことを特徴と
する。

【０００６】

【発明の開示】すなわち本発明においては、本当に必要
な電気ヒータによる蓄熱材の加熱が完了したか否かを、
床材の表面温度によって判定することを特徴とする。而
して床材の表面温度が一定値（蓄熱が完了したとされる
温度に設定される）になったときに電気ヒータへの通電
を停止させるスイッチ手段を設け、極めて経済的に蓄熱
式床暖房装置を運転させるものである。

【０００７】上記のように蓄熱式床暖房装置の運転制御
をいわゆる床温度制御とする機能を付加した本発明装置
であれば、室内温度が一定値以上になったときにヒータ
への通電を停止させる室温制御や、ヒータ温度自体を制
御する場合に比べて最も直接的な温度制御を行うことが
でき、蓄熱材の過加熱を効率良く防止できる。このこと
は、比較的外気温が高い日に必要以上に蓄熱材を加熱す
ることなく、室温が過暖房状態にならないようにすると
いう快適暖房を実現することにもなる。

【０００８】図１は本発明装置の概略を示した断面図で
ある。床材１の下には蓄熱材２が配置され、さらに蓄熱
材２を加熱するための電気ヒータ３が設置されている。
電気ヒータ３はスイッチ手段５を介して電源６に接続さ
れており、該スイッチ手段５は床材１の表面温度を測定
する温度測定手段４が一定値以上の温度を計測したとい
う信号を受信したときに、電源６と電気ヒータ３との電
気回路を切断する動作を行うものである。

【０００９】上記スイッチ手段５を動作させる床材１の
表面温度は２３〜２８℃、好ましくは２４〜２７℃の範
囲である。かかる床材表面温度で床暖房を継続すると、
室温が快適温度（１８〜２２℃）に保てることを本発明
者らは経験的に知見しており、床材表面温度が上記温度
範囲に達したときを電気ヒータによる蓄熱材の加熱停止
時とすることにより、最も効率良く運転を行うことがで
きる。

【００１０】本発明で使用する蓄熱材２としては、従来
公知の各種蓄熱材が使用可能である。しかし、床材厚さ
が１０数mm程度である一般的な建物構造を考慮すると、
該床材表面温度を終日２３〜２８℃程度とし得る蓄熱材
の蓄熱温度は、３３〜４５℃、好ましくは３５〜４３℃
が好適であることが判明した。

【００１１】このような蓄熱材としては、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％当た
り５〜３０重量％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たものが挙げられ
る。前記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、ワックスを始め、炭素数１０以上の
脂肪酸や高級アルコール、或いは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。ここで１種また
は２種以上の混合物としてのパラフィン類は、ＪＩＳ
Ｋ ７１２１（プラスチックの転移温度測定法）に従っ
て測定したＴmax が３３〜４５℃、好ましくは３５〜４
３℃の温度域にあるものが使用される。またバインダ成
分としての前記炭化水素系有機高分子としては、ポリオ
レフィン系ポリマー類、熱可塑性エラストマー類、炭化
水素系ゴム類の１種または２種以上の混合物が例示で
き、該有機高分子は架橋性、非架橋性のいずれであって
も良く、夫々プラスチック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。また該バインダ成分がパ
ラフィン類に対し５重量％未満では組成物の柔軟性が低
下して脆くなる傾向があり、３０重量％を越えると蓄熱
量が低下する傾向が見られるため前記配合量が好適であ
る。

【００１２】上記蓄熱成分としてのパライン類を１種単
独で使用する場合は、例えばＴmaxが前記温度域にある
パラフィン、脂肪酸、高級アルコール、ポリエチレング
リコール等を例示することができる。また２種以上の混
合物で使用する場合は、例えばパラフィンワックスに対
し、炭素数１０以上の脂肪酸及び／又は高級アルコール
が１０〜７０重量％、さらにはこれらパラフィンワック
ス、脂肪酸及び／又は高級アルコール全体に対して炭素
数１０以上のアルキル置換脂肪酸エステルを５〜５０重
量％配合した混合物としてのパラフィン類蓄熱成分組成
物を例示することができる。

【００１３】上記例示の混合物蓄熱成分組成物におい
て、パラフィンワックスとしては、融解温度Ｔmax が３
０〜５５℃のもの、特に４０〜５０℃のものが好まし
く、例えば１１５°Ｆパラフィン、１号ソフトパラフィ
ン、１２５°Ｆパラフィン等及びこれら２種以上の混合
物が例示できる。また炭素数１０以上の脂肪酸として
は、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸等及びこれら２種以上の混合物が例
示できる。さらに高級アルコールとしては、カプリルア
ルコール、ラウリルアルコール、ミスチルアルコール、
パルミチルアルコール、ステアリルアルコール等及びこ
れら２種以上の混合物が例示できる。アルキル置換脂肪
酸エステルとしては２０〜３５℃の低温融解温度Ｔmax
を有するものが使用でき、例えばパルミチン酸メチル、
ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル等及びこれら
２種以上の混合物が例示できる。

【００１４】上記蓄熱材組成物であれば、約５０℃程度
の融解温度Ｔmax を有するパラフィンワックスを使用し
ながら、約３０〜６０℃という比較的高温の融解温度Ｔ
maxを有する脂肪酸及び／又は高級アルコールを配合す
ると共に、さらに上記低温融解温度Ｔmax を有する脂肪
酸エステルを配合することによって、パラフィンワック
スの融解温度Ｔmax ５０℃より少し低い温度から、該脂
肪酸エステル自体の融解温度Ｔmax にかけて広い融解ピ
ークを示す組成物とすることができ、従って蓄熱材温度
が３３〜４５℃、特に３５〜４３℃の蓄熱材を得ること
ができる。なお該蓄熱材は、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、本発明の蓄熱式床暖房装
置に適用した場合、液漏れ等が生じる恐れがないという
点で有利である。

【００１５】本発明で使用する電気ヒータ３としては各
種のものが適用可能であり、例えば電熱線を蛇行状に配
線したもの、あるいは導電ゴム等に給電用電極を取着し
た面状発熱体等が挙げられる。電気ヒータ３は蓄熱材２
を加熱するために、蓄熱材に直接密着して設置される
か、必要に応じて蓄熱材を被覆している包装体或いは密
封容器に密着して設置される。

【００１６】温度測定手段４としては、白金やニッケル
等を測温抵抗体とした抵抗温度計や、銅−コンスタンタ
ン線や鉄−コンスタンタン線等からなる熱電温度計等を
使用することができる。またスイッチ手段５としては、
例えば温度測定手段４からの温度情報信号が一定値以上
であるか否かを判定する弁別回路、及び該弁別回路から
の指令により動作する電磁接点を備える装置を使用する
ことができる。

【００１７】本発明の装置において、電気ヒータ３の発
熱温度を制御する手段を付加することが望ましい。厳寒
期においては床材表面温度が適温までなかなか上昇せ
ず、上述の床温度制御が困難になる場合がある。かとい
って、電気ヒータに連続通電していたずらに高温で蓄熱
材を加熱し続けるのは不経済である。一般に蓄熱材は、
その蓄熱温度より少し高い温度で加熱すれば充分な蓄熱
が行い得るので、上記した蓄熱温度が３３〜４５℃の蓄
熱材を使用する場合は、電気ヒータの発熱上限温度を６
０℃程度に設定しておけば良い。電気ヒータの発熱温度
の制御法としては、例えばサーモスタット等を付設する
等の手段が例示できる。このように電気ヒータの発熱温
度制御手段を設ければ、厳寒期においてもより経済的に
床暖房装置を運転させることが可能になる。

【００１８】

【実施例】本発明の装置を具体的に実施するために、下
記の条件で蓄熱床暖房装置を施工した。床下コンクリー
ト板上に渡してある横木（根太）間に、発熱電線を蛇行
状に配線してこれを均熱シートで覆い、その上にカバー
を被覆してなる長さ７８０mm、幅２４０mm、厚さ１０mm
のヒータユニットを複数枚敷設した。かかるヒータユニ
ットの発熱容量は６７Ｗ／枚であった。

【００１９】該ヒータユニット上に、１１５°Ｆパラフ
ィン４５重量部、ミリスチン酸４５重量部、及びパルミ
チン酸メチル１０重量部を配合したパラフィン類蓄熱成
分１００重量部、バインダー成分として熱可塑性エラス
トマー（商品名クレイトンＧ１６５０，シエル化学社
製）１５重量部、ポリエチレンワックス５重量部、酸化
防止材０．２重量部からなる組成物を溶融混練混合して
なる組成物からなる蓄熱材を、長さ７８０mm、幅２４０
mm、厚さ２０mmの板状に加工し、これを厚さ０．３mmの
アルミラミネート保護シートで覆った蓄熱ユニットを各
ヒータユニットに合わせて載置した。因みに該蓄熱材
は、上記の組成であるので従来の一般的な蓄熱材とは異
なり高温時においても液状にはならず、ゴム状を呈して
蓄熱するという特性を有している。なお上記の蓄熱材の
蓄熱温度は４０℃、蓄熱量は４０Kcal／Kg（顕熱分を含
まず）であった。

【００２０】上記蓄熱ユニット及びヒータユニットを根
太間全面に配置し、その上に厚さ１２mmの木製床材を根
太上に敷設した。なお床材と蓄熱ユニットとの間には約
１０mmの空隙を設けた。さらに前記床材の上に厚さ２mm
のＰＶＣシートからなる床表面材を敷設した。

【００２１】上記床材ＰＶＣシート直上に熱電温度計を
設置し、床表面温度が２６℃に達したときにヒータユニ
ットと電源との回路が遮断されるようスイッチ回路を構
成した。なおヒータユニットと電源との間には、安価な
深夜電力帯（午後１１時〜午前７時）のみに通電可能と
するタイマー装置を付設した。

【００２２】このようにして構成した蓄熱式床暖房装置
の動作状態を確認すべく、ヒータユニットと蓄熱ユニッ
トとの間、蓄熱ユニットの表面、及び床表面に熱電温度
計を取り付け、本床暖房装置を連続運転したときの各所
の温度を１５分毎測定した。また室内温度（床から７０
cmの位置に温度計設置）及び外気温も１５分毎に同時測
定した。その結果を図２に示す。

【００２３】図２からも明らかな通り、床材表面温度が
２６℃になったときヒータユニット表面温度は急降下し
ており、このことは床温度制御が作動しヒータユニット
への通電が停止されたことを示している。ヒータＯＦＦ
となる時間は外気温等によって変動しているが、平均で
２〜３時間程度がヒータＯＦＦ時間となり、この分電力
量を節約することができた。このような制御を行った本
実施例装置による床暖房によれば、室温はほとんどの人
が快適と感じる温度範囲である１８〜２２℃程度に維持
されており、極めて良好な床暖房が行われていることが
確認された。

【００２４】

【効果】以上説明した通りの本発明の蓄熱式床暖房装置
であれば、床材の表面温度が一定値以上になったら電気
ヒータへの通電を停止させる床温度制御方式を採用した
ので、実質的に電気ヒータで蓄熱材を加熱する必要がな
いときは電気ヒータへの通電を停止させることができ、
床材表面温度に応じた効率の良い電気ヒータによる蓄熱
材の加熱を行わせることができる。従って、余分な電力
消費を伴わない極めて経済的な蓄熱式床暖房装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱式床暖房装置の一例を示す断面図
である。

【図２】本発明装置を運転したときの各所の温度分布を
示すチャート図である。

【符号の説明】

１ 床材 ２ 蓄熱材 ３ 電気ヒータ ４ 温度測定手段 ５ スイッチ手段 ６ 電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床材の下に蓄熱材及び該蓄熱材を加熱す
   る電気ヒータを配置してなる蓄熱式床暖房装置におい
   て、床材の表面温度を計測する温度測定手段と、該温度
   測定手段が一定値以上の温度を検知したときに前記電気
   ヒータへの通電を停止させるスイッチ手段とを設けたこ
   とを特徴とする蓄熱式床暖房装置。
2. 【請求項２】 前記温度測定手段により計測された床材
   の表面温度が２３〜２８℃であるときに、前記スイッチ
   手段を動作させて電気ヒータへの通電を停止させること
   を特徴とする請求項１記載の蓄熱式床暖房装置。
3. 【請求項３】 前記蓄熱材として、蓄熱温度が３３〜４
   ５℃の蓄熱材を使用することを特徴とする請求項１記載
   の蓄熱式床暖房装置。