JPH10160373A - 蓄熱式床暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖かい日が到来した場合などにおいて蓄熱材
からの放熱による室温の上昇を効率よく防止し得る新規
な蓄熱式床暖房装置を提供することにある。 【解決手段】 根太構造やコンクリート埋設構造蓄熱式
床暖房装置において、蓄熱材とは別に床材の温度を低下
させ得る冷却用パイプなどの吸熱量可変手段を設けるこ
とを特徴とする。 【効果】 従来の蓄熱式床暖房装置の大きな欠点である
冬季の暖かい日における不愉快な床暖房を防止すること
ができ、しかして蓄熱式床暖房装置を一層有用なものと
なし得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般住宅、老人ホ
ーム、病院、ビルディングなど、各種の建物の蓄熱式床
暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱材の重要な一利用法に、安価な夜間
電力を有効利用した冬季における各種建物の室内暖房が
ある。この場合、建屋の床下に蓄熱材を配置し、この蓄
熱材を夜間に電熱や温水パイプなどの加熱手段により加
熱し蓄熱する方式が採られる。温水パイプによる加熱
は、夜間電力にて別途加熱して得た温水を該パイプに流
すことによりなされる。現在は、夜間の８〜１０時間を
蓄熱材への蓄熱時間として加熱手段を稼働させており、
蓄熱終了後の早朝から蓄熱材の放熱を開始させている。

【０００３】しかしながら春先や秋口のように、また冬
季においても比較的暖かい日があり、そのような日には
室内暖房は不要もしくは僅かな暖房でよいにも拘わら
ず、一旦蓄熱された蓄熱材からは絶え間ない放熱が早朝
から続き、昼間の室内は高温度となり住人に不快感を与
えることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記に鑑み本発明の課
題は、暖かい日が到来した場合などにおいて蓄熱材から
の放熱による室温の上昇を効率よく防止し得る新規な蓄
熱式床暖房装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、つぎの特徴を
有する。 (1) 蓄熱材、蓄熱材の加熱手段、および蓄熱材からの放
熱を吸熱させ得る吸熱量可変手段とからなることを特徴
とする蓄熱式床暖房装置。 (2) 蓄熱材が根太間に設置されており、吸熱量可変手段
は蓄熱材の端またはその近傍に設けてなる上記(1) 記載
の蓄熱式床暖房装置。 (3) 蓄熱材、蓄熱材の加熱手段、および吸熱量可変手段
がコンクリートに埋設されてなる上記(1) 記載の蓄熱式
床暖房装置。 (4) 蓄熱材の上にさらに均熱材層が設けられており、且
つ吸熱量可変手段は該均熱材層と接触して設置されてな
る上記(1) 〜(3) のいずれかに記載の蓄熱式床暖房装
置。 (5) 吸熱量可変手段は冷却用媒体を通し得るパイプであ
る上記(1) 〜(4) のいずれかに記載の蓄熱式床暖房装
置。

【０００６】

【作用】本発明においては、必要に応じて吸熱量可変手
段を作動させ、その吸熱量を高めて蓄熱材からの放熱や
過熱状態となった床材の熱を素早く吸熱せしめ、これに
より室温の上昇を効率よく防止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】蓄熱材としては、特に制限がなく
種々のものを採用することができる。例えば、固体の放
熱状態から液状の蓄熱状態に変化する有機質または無機
質の蓄熱材、かかる蓄熱材を固体の物質で包んだボール
やカプセル、あるいは固体の放熱状態から液状の蓄熱状
態に変化する有機質、例えばパラフィンや蝋と有機高分
子との混合組成物、などが例示される。就中、上記混合
組成物のうち放熱状態のみならず蓄熱状態においても固
体を呈するもの、あるいは少なくとも流動変形性が極く
小さい半固体のものが取扱上から特に好ましい。

【０００８】上記した固体や半固体の蓄熱材としては、
ノルマルパラフィンなどのパラフィンワックス、高級ア
ルコールなどのワックス類１００重量部あたり、スチレ
ン−エチレン−プロピレンスチレン−ブロック共重合
体、スチレン−イソプレン−スチレン−ブロック共重合
体などのスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン
系ゴムとオレフィン系樹脂とのブレンドなどのオレフィ
ン系熱可塑性エラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重
合体などの有機高分子１〜３０重量部を混合した組成
物、あるいは特開平４−８５３８７号公報に記載のもの
などが例示される。

【０００９】蓄熱材の加熱手段としては、電熱、温水パ
イプあるいはその他の種類のものであってよい。また加
熱手段は、一般的に平板状あるいは層状で用いられる蓄
熱材の全面を均一に加熱できるように、面状のものが好
ましい。温水パイプを加熱手段として使用する場合は、
湯源タンクに温水パイプを接続し、夜間電力により必要
な高温度に加熱した温水を該温水パイプと湯源タンクと
を循環させる。

【００１０】吸熱量可変手段としては、冷却用パイプが
好ましい。該パイプは、常時は無作動の状態におかれ、
あるいは内部に温水を流して蓄熱材の加熱の一助として
利用され、必要に応じて冷却水を流して蓄熱材からの放
熱に対する吸熱量を増大せしめることができる冷却用パ
イプは、内径約５〜２０ｍｍの銅、アルミニウムなどの
金属からなるパイプの他、ポリエチレン、架橋ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ４−メチルペ
ンテン−１、ポリ塩化ビニル、などのプラスチックから
なるパイプなどが例示される。冷却用パイプの配管構造
に関しては、ヘッダーパイプに多数本のパイプが並列接
続された構造や一本のパイプの蛇行配管構造などであっ
てよい。いずれの配管構造においても互いに隣接するパ
イプ間の間隔は、種々の条件によって異なるが、一般的
には０．０４〜１ｍ程度である。冷却用パイプ５を作動
させる時に流す冷却水の温度は、冷却用パイプの内径や
設置密度、あるいはその他の条件によって区々である
が、通常、外気温度をＴ℃とすると（Ｔ−１５）〜（Ｔ
−５）℃程度の冷却水が適当である。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。図１は根
太構造の実施例についての断面図、図２は根太構造の他
の実施例についての断面図、図３はコンクリート埋設構
造の実施例についての断面図、図４はコンクリート埋設
構造の他の実施例についての断面図である。図５は、本
発明に適用して好ましい温度管理回路である。図１〜図
５において、同一部分は同一の番号にて示す。

【００１２】

【実施例】図１において、Ｈは断熱材層、Ｂは断熱材Ｈ
の上に張設された捨て張り、３および３’は捨て張りＢ
の上に二段積みされた蓄熱材、４は蓄熱材３および３’
の間に挿設され該両蓄熱材を加熱するための加熱手段、
５は吸熱量可変手段としての冷却用パイプ、６は根太、
７は均熱材層、および８は床材である。冷却用パイプ５
は、上段の蓄熱材３’の両端で且つ均熱材層７の下面に
接して設置されている。この実施例では、加熱手段４と
して面状の電熱が用いられている。

【００１３】加熱手段４によって加熱された蓄熱材３お
よび３’からの放熱により良好な床暖房がなされている
状態においては、冷却用パイプ５は無作動の状態におか
れ、図示する通り蓄熱材３’の両端に設置されているの
で、このために該パイプ５が無作動の状態にあっては蓄
熱材３および３’からの放熱の邪魔をすることはない。
一方、気温の変化などで室温が異常に上昇した場合、冷
却用パイプ５に冷却水を流して均熱材層７を素早く冷却
する。均熱材層７の冷却により床材８も冷却され、しか
して室温の上昇を抑えることができる。なお、室温の上
昇を抑えることにより温度上昇した冷却水は、温水とし
て種々の用途に利用できる。

【００１４】冷却用パイプ５を蓄熱材３’の両端または
その近傍に設置することは、上記した理由から好ましい
が、本発明においては図１の実施例に限らず、冷却用パ
イプ５などの吸熱量可変手段の設置場所に関しては、そ
れが蓄熱材からの放熱や過熱状態となった床材の熱を吸
熱して室温の上昇を抑える作用をなす限り特に制限はな
い。断熱材層Ｈ、捨て張りＢ、根太６、均熱材層７、お
よび床材８の各構造や構成材料は、従来通りであってよ
い。

【００１５】図２の実施例においては、図１で採用され
た面状の電熱に代わって温水パイプが蓄熱材の加熱手段
４として用いられており、蓄熱材３および３’の間に蛇
行配管構造にて挿設されている。

【００１６】図３において、Ｍはスラブ、ＨはスラブＭ
の上に張設された断熱材層、３は断熱材層Ｈの上に配置
された蓄熱材、４は蓄熱材３の上に設置された加熱手
段、５は吸熱量可変手段としての冷却用パイプ、７は均
熱材層、８は床材、９はワイヤーメッシュ、および１０
は断熱材層Ｈと均熱材層７との間の空間を充填するコン
クリートである。加熱手段４としては、蛇行配線された
発熱電線を保形体で支持した構造のユニットヒータが使
用されている。ワイヤーメッシュ９と冷却用パイプ５の
下面との間隔は、一般に２〜１０ｃｍ程度であるが、必
要により一層薄くあるいは厚くすることができる。

【００１７】図１および図２のような根太構造において
は、蓄熱材と床材との間、あるいは均熱材層を用いる場
合には蓄熱材と均熱材層との間は、一般に空間であるの
で蓄熱材の上面からの熱放散はある程度の方向性があ
る。したがってその場合には、冷却用パイプ５の設置位
置に関して前記した通りの多少の選択の余地がある。こ
れに対して、図３や後記の図４の実施例のようなコンク
リート埋設構造にあっては、蓄熱材と床材あるいは均熱
材層との間はコンクリートにて充填されており、空気と
対比して格段に大きな比熱を有するコンクリート自体が
比較的大きな均熱作用をなす。このためにコンクリート
埋設構造にあっては、冷却用パイプ５の設置位置は蓄熱
材３の配置位置に対して比較的自由に選定することがで
きる。とは言えコンクリート埋設構造にあっても、一般
的に、特に即効的な吸熱を重視する場合には、冷却用パ
イプ５は均熱材層７と接触して、均熱材層７を用いない
場合には床材８と接触して配置することが好ましいこと
は言うまでもない。

【００１８】図３に示す実施例の施工方法を説明する
と、先ずスラブＭの上に張設された断熱材層Ｈの表面に
スミ出しにより蓄熱材３の配置場所を区画し、蓄熱材３
を所定場所に配置する。次に加熱手段４としてのユニッ
トヒータとワイヤーメッシュ９とを順次設置し、第一回
目のコンクリート打ちを行う。このコンクリートがある
程度硬化した後に該コンクリート上の予め決定されてい
る場所に冷却用パイプ５を配置し、冷却用パイプ５の上
表面の高さまで第二回目のコンクリート打ちを行う。第
二回目に打設されたコンクリートが硬化した後に、均熱
材層７および床材８を順次張設して実施例が完成する。
なおコンクリート打ちを行うに先立ち、支柱を使用する
などの方法により冷却用パイプ５を予め決定されている
場所並びに高さに配置し、ついで該冷却用パイプ５の上
表面の高さまで一挙にコンクリート打ちすることもでき
る。

【００１９】図４においては断熱材層Ｈの上にワイヤー
メッシュ９が張設され、その上に蓄熱材３が配置されて
おり、また蓄熱材の加熱手段４として用いられる温水パ
イプが蓄熱材３の間に設置されている。図４に示す実施
例は、図３の実施例について説明した施工方法と略同様
の方法で施工することができる。

【００２０】図１〜４に示す各実施例において用いられ
ている断面円形の冷却用パイプ５に代えて、例えば断面
Ｕ字型や角型の冷却用パイプを用い、その平坦面を均熱
材層７に接触するように設置すると、吸熱の効果が一層
向上する。

【００２１】本発明において、床材８の表面または裏面
の温度を測定する床材温度測定手段と面状電熱、ユニッ
トヒータ、温水パイプなどの加熱手段４の表面温度を測
定する発熱温度測定手段とをそれぞれ用い、且つ図５に
示す温度管理回路を設けることは、被暖房室の温度管理
並びに夜間電力の有効利用の観点から一層好ましい。以
下図５にもとづき、その点について説明する。

【００２２】床材温度測定手段や発熱温度測定手段とし
ては、例えば白金やニッケルなどを測温抵抗体とした抵
抗温度計、銅−コンスタンタン線や鉄−コンスタンタン
線などからなる熱電温度計などを使用することができ
る。床材温度測定手段は、その感温部が床材８の表面ま
たは裏面の近傍位置に来るように、好ましくは表面また
は裏面に接触するように設置される。発熱温度測定手段
は、加熱手段４の表面温度が測定できるように、その感
温部を加熱手段の可及的近傍に、好ましくは加熱手段の
表面に接触させて設置する。

【００２３】図５において、３は蓄熱材、４は加熱手
段、８は床材、ＦＳは床材温度測定手段、ＨＳは発熱温
度測定手段、Ｓは加熱停止手段、Ｃは電気回路、Ｅは電
源である。発熱温度測定手段ＨＳあるいは床材温度測定
手段ＦＳが一定値以上の温度を感知すると、その信号は
それぞれ加熱停止手段Ｓに伝達され、加熱停止手段Ｓは
その信号を受けて電源Ｅと加熱手段４との間の電気回路
Ｃを遮断する。加熱停止手段Ｓとしては、例えば温度測
定手段ＨＳ、ＦＳなどからの温度情報信号が一定値以上
であるか否かを判断する弁別回路、および該弁別回路か
らの指令により作動する電磁接点を備えた装置などを使
用することができる。また本発明において、上記床材温
度測定手段ＦＳを利用して該手段ＦＳが一定値以上の温
度を感知すると、吸熱量可変手段を作動させる（例えば
冷却用パイプ５に冷却水を流す）といった自動制御も可
能である。

【００２４】発熱温度測定手段ＨＳは、加熱手段４の表
面温度を適当な温度に制御するためにも用いられる。厳
冬期においては、床材の表面温度を必要温度まで上昇さ
せることができずに上述の床材温度制御を行うまでに到
らない場合がある。一方、かかる場合を予め想定して加
熱手段４を連続的に稼働させて徒に高温で蓄熱材３を加
熱し続けることが行われてきたが、これは不経済であ
る。一般に蓄熱材３は、その放熱温度（ｔ℃）より少し
高い温度、例えば（ｔ＋１０）℃程度で加熱すれば十分
な蓄熱を行い得るので、一例として蓄熱材３の放熱温度
が４０℃の場合は加熱手段４の表面上限温度を５０℃に
設定しておけばよい。このように加熱手段４に発熱温度
測定手段ＨＳを配設しておくと、厳冬期においても必要
な加熱を、しかも経済的に行うことができる。しかも厳
冬期においても生じ得る暖かい日の過暖房も、本発明に
より効果的に防止することができる。

【００２５】

【発明の効果】従来の蓄熱式床暖房装置の大きな欠点で
ある春先や秋口または冬季の比較的暖かい日における不
愉快な床暖房を防止することができ、しかして蓄熱式床
暖房装置を一層有用なものとなし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】根太構造の実施例についての断面図である

【図２】根太構造の他の実施例についての断面図であ
る。

【図３】コンクリート埋設構造の実施例についての断面
図である。

【図４】コンクリート埋設構造の他の実施例についての
断面図である。

【図５】本発明に適用して好ましい温度管理回路であ
る。

【符号の説明】

３、３’ 蓄熱材 ４ 加熱手段 ５ 冷却用パイプ ６ 根太 ７ 均熱材層 ８ 床材 ９ ワイヤーメッシュ １０ コンクリート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱材、蓄熱材の加熱手段、および蓄熱
   材からの放熱を吸熱させ得る吸熱量可変手段とからなる
   ことを特徴とする蓄熱式床暖房装置。
2. 【請求項２】 蓄熱材が根太間に設置されており、吸熱
   量可変手段は蓄熱材の端またはその近傍に設けてなる請
   求項１記載の蓄熱式床暖房装置。
3. 【請求項３】 蓄熱材、蓄熱材の加熱手段、および吸熱
   量可変手段がコンクリートに埋設されてなる請求項１記
   載の蓄熱式床暖房装置。
4. 【請求項４】 蓄熱材の上にさらに均熱材層が設けられ
   ており、且つ吸熱量可変手段は該均熱材層と接触して設
   置されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱式床
   暖房装置。
5. 【請求項５】 吸熱量可変手段は冷却用媒体を通し得る
   パイプである請求項１〜４のいずれかに記載の蓄熱式床
   暖房装置。