JPH10246584A

JPH10246584A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPH10246584A
Application number: JP9050378A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Shiba; 靖行芝; Kengo Yamamoto; 健吾山本
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱体を温水にて効率よく且つ均一に加熱し
得、且つ蓄熱体の熱膨張に基づくパイプ潰れや蓄熱体の
変形などの問題が解決された蓄熱装置を提供すること。【解決手段】蓄熱時における蓄熱体の熱膨張を吸収し
得る変形自在部を有する平板状温水パイプを用いて蓄熱
体を加熱することを特徴とする蓄熱装置。【効果】本発明の蓄熱装置は、蓄熱材を電力による加
熱と比較して安価な温水を用いてしかも熱効率よく且つ
安全に加熱できるので、コンクリート埋設式や根太式な
どの各種の蓄熱型床暖房に好適に利用することができ
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、蓄熱体を有する蓄
熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄熱体は、一般に種々の加熱手段により
加熱されて蓄熱し、その後放熱して所望の個所や部位を
加熱あるいは暖房することに用いられる。蓄熱体の加熱
手段としては電熱と温水とが現在の主流であるが、エネ
ルギーコストの観点からは温水の方が有利である。その
理由は、(1) 安価な夜間電力よりも原油や灯油などの石
油類を燃焼して得られるエネルギーコストの方が一般的
に安価であること、(2)場所によっては温泉水が利用で
きること、(3) ゴミ焼却炉からの熱などの各種の排熱を
利用して温水が得られること、などである。

【０００３】ところで従来は、蓄熱体の加熱手段として
温水を用いる場合、通常のパイプ、即ち断面が円形のパ
イプを使用し、それに温水を流す方法が専らであった。
例えば図７は、加熱手段として温水パイプを利用した従
来の蓄熱装置例の断面図であって、二段積みされた蓄熱
体ＴＲの間に蛇行配管された温水パイプＰが挿設されて
いる。図７から明らかな通り、断面円形の温水パイプＰ
を使用した場合には、蓄熱体の極く一部が温水パイプと
接触しているのみであるので、加熱効率が悪いだけでな
く、蓄熱体の加熱温度が局部的に不均一となって蓄熱体
を構成する蓄熱材料の特性によっては蓄熱体を大きく変
形せしめ、場合によっては蓄熱体の破損の原因ともな
る。さらに蓄熱体は、蓄熱のために加熱されたときに熱
膨張するので、この熱膨張により上記パイプもしくは蓄
熱体に負荷が加わり、パイプが潰れて通水しなくなる、
蓄熱体が変形するなどの問題が生じることがしばしばあ
る。この問題は、コンクリート埋設式の床暖房の場合に
特に顕著である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、蓄熱
体を温水にて効率よく且つ均一に加熱し得、且つ蓄熱体
の熱膨張に基づくパイプ潰れや蓄熱体の変形などの問題
が解決された蓄熱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) 平板状あるいは層状の蓄熱体と該蓄熱体の少なくと
も片面に設置された平板状の温水パイプとからなり、且
つ該平板状温水パイプは、蓄熱体の熱膨張を吸収し得る
変形自在部を有することを特徴とする蓄熱装置。 (2) 変形自在部が、平板状温水パイプの蓄熱体と接触す
る面部である上記(1) 記載の蓄熱装置。 (3) 変形自在部が、平板状温水パイプの側面部である上
記(1) 記載の蓄熱装置。 (4) 平板状温水パイプと蓄熱体との接触対象面におい
て、平板状温水パイプが蓄熱体より広い面積を有する上
記(1) 〜(3) のいずれかに記載の蓄熱装置。 (5) 蓄熱体と平板状の温水パイプとはコンクリートによ
り埋設される埋設式床暖房用である上記(1) 〜(4) のい
ずれかに記載の蓄熱装置。

【０００６】

【作用】温水パイプとして平板状のものを用い、これを
平板状あるいは層状の蓄熱体の片面または両面に設置す
ると、広い接触面積にて加熱することが可能となるので
加熱効率が向上し、しかも蓄熱体の局部的な不均一加熱
に基づく蓄熱材の変形や破損の問題も防止することがで
きる。さらに、平板状温水パイプは変形自在部を有し、
該変形自在部にて蓄熱体の熱膨張が吸収されるので、自
体の潰れや蓄熱体の変形などの問題が解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる蓄熱体
は、蓄熱材料自体のみからなるもの、蓄熱材料を各種の
材料、例えばプラスチック、金属、金属ラミネートなど
のシートで密封あるいは包装したもの、上記のような各
種材料の容器内に収容したもの、などであってよい。ま
た平板状の蓄熱体としては、蓄熱材料自体を平板状に加
工したもの、上記のシートにより蓄熱材料を密封あるい
は包装して平板状としたもの、あるいは平板状の容器に
蓄熱材料を収容したものなどが例示される。層状の蓄熱
体としては、上記した各種の蓄熱体の球、ブロック、長
尺体、シートなどの各種形状の小物や小径の長尺体、蓄
熱材料を収容したカプセル、特にマイクロカプセル、な
どを層状に堆積乃至集積したものなどが例示される。平
板状あるいは層状の蓄熱体の厚みは、特に制限はない
が、０．５〜１０ｃｍ、就中１〜５ｃｍ程度が適当であ
る。

【０００８】蓄熱体を構成する蓄熱材料に関しては、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〜固体の蓄熱状態に移行す
る有機質または無機質の蓄熱材料、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特に好ましい。その
理由は、かかる蓄熱材料は自体で平板状あるいは層状の
蓄熱体を形成することができる他、たとえシートや容器
により包装乃至収容されて用いられる場合であっても、
有り得べきシートや容器の破損の際に漏れ出しの問題が
ないからである。

【０００９】上記した固体や半固体の蓄熱材料として
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、１
〜３０重量部の有機高分子、特にスチレン−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熱可塑
性エラストマー類や共重合体類、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。

【００１０】本発明において用いられる平板状の温水パ
イプは、一般的に、銅、ステンレス、アルミニウムなど
の金属製のもの、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリ塩化
ビニル、ナイロン、ポリエステル、フェノール樹脂など
の有機高分子製のものなどであってよい。該温水パイプ
は、その平板部が蓄熱体の表面と接触する状態で布設使
用され、蓄熱体が蓄熱のために加熱されて熱膨張したと
き、その熱膨張分を吸収して自らの体積を収縮し得るよ
うに、変形自在部を有する。変形自在部はかかる機能を
有するものであるので、銅、アルミニウムなどの金属の
薄板、熱可塑性有機高分子や架橋ゴムなどの可撓性乃至
弾性材料、各種板材からなる蛇腹構造など、熱膨張した
蓄熱体の押圧力にて容易に変形する材料や構造にて形成
される。

【００１１】しかして、温水パイプの全体が変形自在部
であって温水パイプが全体的に変形する構造であっても
よく、後記の図３と図４に示すように温水パイプの蓄熱
体と接触する面部のみ、あるいは後記の図５と図６に示
すように平板状温水パイプの側面部のみなど、温水パイ
プの一部が変形自在部であってもよい。

【００１２】非変形自在部を有する温水パイプの該非変
形自在部は、通常の温水パイプ材、例えば銅、アルミニ
ウムなどにて形成されていてもよく、また変形自在部と
同材料からなる剛性構造であってもよい。変形自在部と
非変形自在部とが互いに異種材料からなる場合には、両
部間の安定した接続が必要となるので、温水パイプの製
造の容易さから両部は同一材料であることが好ましい。

【００１３】以下、本発明を図例により一層詳細に説明
する。図１は本発明の実施例の断面図、図２は図１の一
部上面図、図３と図４は本発明の他の実施例の部分断面
図、図５と図６は本発明のさらに他の実施例の部分断面
図である。図１〜図６において、互いに同一である部分
は、同一の符号にて示す。

【００１４】

【実施例】図１、図２は、本発明をコンクリート埋設式
の床暖房に適用した実施例であって、７はスラブ、８は
断熱層であって、該断熱層８の上に多数枚の蓄熱体ＴＲ
が互いに一定間隔をおいて配置され、その上に平板状の
温水パイプＰが蓄熱体ＴＲをその上面から加熱し得るよ
うに布設置されている。９はワイヤーメッシュ、１０は
蓄熱体ＴＲ、温水パイプＰ、およびワイヤーメッシュ９
を埋設するコンクリートである。コンクリート１０の上
には、均熱板層５を介してフローリング６が張設されて
いる。

【００１５】図２は、図１における蓄熱体ＴＲと温水パ
イプＰだけについて、それらの配列状態を示す上面図で
ある。縦横の両方向に等間隔で配列された点線で示す蓄
熱体ＴＲの上に、長手方向とは直角の方向の断面が長方
形である長尺の温水パイプＰがストライプ状に布設され
ており、温水パイプＰ内には温水Ｗが流される。したが
って多数枚の蓄熱体ＴＲを多数の縦方向配列群からなる
と見なすと、ある縦方向配列内の個々の蓄熱体ＴＲは、
一本の温水パイプＰにより加熱されることになる。

【００１６】なおストライプ状に布設された多数の温水
パイプＰは、各端で互いに接続されて結果的に一本のパ
イプが蛇行配管された状態となっており、その両端は床
暖房系の外部に設置された温水タンク（図示せず）に接
続されている。温水タンク中の温水Ｗは、夜間電力など
を利用して必要な温度に保持されており、必要に応じて
適当な加圧手段にて圧送されて蛇行配管状の温水パイプ
Ｐを通過し再び温水タンクに帰還する。かくして、蓄熱
体ＴＲは温水パイプＰにより効果的に加熱される。

【００１７】図３、図４において、図３は蓄熱体ＴＲが
加熱される前の段階における蓄熱体ＴＲと温水パイプＰ
との状態を示し、一方、図４は蓄熱体ＴＲが加熱されて
熱膨張した段階での両者の状態を示す。この実施例にお
いて温水パイプＰは、図示する通り蓄熱体ＴＲの表面よ
り広い表面を有し、また蓄熱体ＴＲの上面と接触する下
面壁Ｐ１が変形自在部となっている。従って蓄熱体ＴＲ
が加熱されて熱膨張し、その上面が盛り上がって来る
と、温水パイプＰはコンクリート１０により実質的に固
定されている上面壁Ｐ２は不変のままで下面壁Ｐ１のみ
が蓄熱体ＴＲの押圧力にて図４に示す通りに凹む。かく
して蓄熱体ＴＲの熱膨張前後における蓄熱体ＴＲと温水
パイプＰとの各断面積の和は、実際上、不変に保たれる
ので、温水パイプＰの潰れや蓄熱体の過度の変形などが
防止される。

【００１８】かかる凹みにより温水パイプＰの内容積は
減少するが、温水パイプＰの両端は温水タンク内に開口
しているので、温水パイプＰの内容積の減少により排斥
された温水Ｗの部分は温水タンク内に輸送されることに
なる。なお通常の床暖房において、上記の凹みによる温
水パイプＰの内容積の減少は温水Ｗと室温との温度差に
よって異なるが、その初期容積の５〜１０％程度である
ので、蓄熱体ＴＲの加熱上からは実質的に何等問題はな
い。

【００１９】図３、図４に示す温水パイプＰは、蓄熱体
ＴＲの表面より広い表面を有していているので、蓄熱体
ＴＲからはみだした両端部分Ｐ３は蓄熱体ＴＲの熱膨張
によっても内容積は不変のままであって、温水Ｗの流量
を確保する上で有効である。

【００２０】図５、図６において、図５は蓄熱体ＴＲが
加熱される前の段階における蓄熱体ＴＲと温水パイプＰ
との状態を示し、一方、図６は蓄熱体ＴＲが加熱されて
熱膨張した段階での両者の状態を示す。この実施例にお
いて温水パイプＰは、下面壁Ｐ１は非変形自在部であ
り、その側面部Ｐ４が蛇腹構造の変形自在部となってい
る。したがって、蓄熱体ＴＲが加熱によりその上面が略
同じレベルで持ち上がるように膨張して温水パイプＰを
圧迫すると、温水パイプＰの側面部Ｐ４の蛇腹構造が収
縮して、図６に示す通り、蓄熱体ＴＲの膨張に対応する
分だけ該パイプの厚みが減少することになる。

【００２１】温水パイプＰの幅Ｗ２は、図３に示すよう
に、蓄熱体ＴＲの幅Ｗ１より広くてもよく、図５に示す
ようにＷ２とＷ１とが同じ程度であってもよい。またＷ
２はＷ１より多少、例えばＷ２はＷ１の７０％あるいは
それ以上の範囲、小さくてもよい。しかし蓄熱体ＴＲの
膨張を温水パイプＰの変形により効果的に吸収する観点
から、Ｗ２はＷ１と同等またはそれ以上とすることが好
ましい。

【００２２】温水パイプＰ内での温水Ｗの流れが例えば
１０００以上の大きなレイノルズ数を有していて充分な
乱流を示す場合には、パイプＰ内の温水Ｗは実質的に均
一であり、しかして蓄熱体ＴＲの全面を充分均一に加熱
することができる。これに対してパイプＰ内での温水Ｗ
の流量が小さい場合には、温水Ｗは層流を呈してパイプ
Ｐ内の最も流動抵抗の少ない流路を選んで流れ、他部は
淀み点となって温度が低下することがある。かかる場合
には必要に応じて、温水パイプＰ内に適当に一枚あるい
はそれ以上の邪魔板を設置するなど、従来よく知られた
淀み点の発生防止手段を講じることが好ましい。

【００２３】蓄熱体ＴＲの厚みは、通常、０．５〜２０
ｃｍ程度であるので図３、図５の実施例のように蓄熱体
ＴＲの片面から加熱する場合には、温水パイプＰの変形
前の厚みは、その内壁間距離にして２〜５０ｍｍ程度、
特に５〜１０ｍｍ程度が適当である。一枚の平板状の温
水パイプＰの上下に蓄熱体を設置し、該二層の蓄熱体を
加熱する実施態様にあっては、上記の２倍の厚みを有す
る温水パイプを用いるか、あるいは上記と同じ厚みのも
のを用いて温水Ｗの流量を倍にするとよい。

【００２４】本発明は、コンクリート埋設式の床暖房に
限らず、根太式の床暖房構造にも適用できる。特に温水
パイプや蓄熱体の設置空間が狭隘なために蓄熱体の熱膨
張により温水パイプおよび／または蓄熱体の破損の問題
のある場合に適用してすこぶる効果がある。

【００２５】

【発明の効果】本発明の蓄熱装置は、蓄熱材を電力によ
る加熱と比較して安価な温水を用いてしかも熱効率よく
加熱できるので、コンクリート埋設式や根太式やなどの
各種の蓄熱型床暖房に好適に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】図１の一部上面図である。

【図３】本発明の他の実施例の部分断面図である。

【図４】図３と同じ本発明の他の実施例の部分断面図で
ある。

【図５】本発明のさらに他の実施例の部分断面図であ
る。

【図６】図５と同じ本発明のさらに他の実施例の部分断
面図である。

【図７】従来の蓄熱装置の断面図である

【符号の説明】

ＴＲ蓄熱体Ｐ温水パイプＷ温水５均熱板層６フローリング７スラブ８断熱層９ワイヤーメッシュ１０コンクリート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状あるいは層状の蓄熱体と該蓄熱体
の少なくとも片面に設置された平板状の温水パイプとか
らなり、且つ該平板状温水パイプは、蓄熱体の熱膨張を
吸収し得る変形自在部を有することを特徴とする蓄熱装
置。
【請求項２】変形自在部が、平板状温水パイプの蓄熱
体と接触する面部である請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】変形自在部が、平板状温水パイプの側面
部である請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項４】平板状温水パイプと蓄熱体との接触対象
面において、平板状温水パイプが蓄熱体より広い面積を
有する請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱装置。
【請求項５】蓄熱体と平板状の温水パイプとはコンク
リートにより埋設される埋設式床暖房用である請求項１
〜４のいずれかに記載の蓄熱装置。