JP2009008288A - 温水式床暖房装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の温水加熱式床暖房装置は高温の温水を使用しており、床構造に高温加熱に伴う不具合を発生していたが、本発明は低温加熱にできる構造を提供する。
【解決手段】基礎床材の上に敷設された断熱シート22と、この断熱シート22上に温水パイプ33を間隔あけ、蛇行して配置された床暖房装置Yにおいて、前記温水パイプ33の間の空間部に、潜熱蓄熱型の蓄熱剤4を充填した蓄熱部材1を配置し、前記温水パイプ33からの放熱を前記蓄熱部材1に蓄熱するように構成した温水式床暖房装置Y。
【選択図】 図1
【解決手段】基礎床材の上に敷設された断熱シート22と、この断熱シート22上に温水パイプ33を間隔あけ、蛇行して配置された床暖房装置Yにおいて、前記温水パイプ33の間の空間部に、潜熱蓄熱型の蓄熱剤4を充填した蓄熱部材1を配置し、前記温水パイプ33からの放熱を前記蓄熱部材1に蓄熱するように構成した温水式床暖房装置Y。
【選択図】 図1
Description
本発明は、効率的に蓄熱して床面を均一に暖房できる温水式床房装置の改良に関する。
最近の新築家屋には床暖房装置を設置する建物が多くなっているが、この床暖房装置の熱源には、温水加熱式と電熱加熱式とがあり、温水式の装置の方が多く使用されている。
温水加熱式床暖房装置はボイラーを灯油やガスを燃焼させて加熱するので、電気を熱源とする電熱加熱式に比較して比較的床暖房コストが低いという理由から使用されてきたが、最近は石油の高騰が続くので、このメリットは怪しくなってきており、更に、下記するように本質的な問題がある。
この温水加熱式床暖房装置の一例を説明すると、図6(B)に示すようにコンクリート層あるいは床下地板などの基礎床30の上に発泡ウレタンなどの厚手の断熱シート31を敷き、この断熱シート31の上面に温水パイプ用の溝部32を蛇行して形成し、この溝部32内に内径が約8mm〜11mm程度の合成樹脂パイプあるいは銅やアルミなどの金属パイプからなる発熱パイプ33を嵌め込んで配管して温水マットMを形成し、更にその上に伝熱性を改善するためにアルミ箔などの金属箔34を積層し、その上に床板(フローリング)35を配置したものが一般的に使用されている(特許文献1参照)。
また、電熱加熱式の床暖房装置はケーブルヒータを使用したもの(特許文献2参照)や面状発熱体を使用したものが提案されている(特許文献3参照)。
特開2006−284053号公報
特公昭4−81701号公報
特許第2571595号公報
ア)図6(B)に示す温水式床暖房装置は、前記のように、8〜11mmの発熱パイプ33を7〜10cm程度の間隔で蛇行して配置されたものが多く使用されているが、この発熱パイプ33の上方の床板に対応する面積はパイプ33の外径に相当する細帯状部分である。従って、この発熱パイプ33の発熱面積は、暖房する床面の表面積に比較するとかなり狭い範囲で縞状にしか加熱することはできないという問題がある。
この発熱パイプ33のみで床板35を加熱した場合の床面の表面温度は、図6(A)の曲線(t1)で示すように、発熱パイプ33の存在している部分と存在していない部分との間に波形に温度ムラを発生する。そこでこの発熱パイプ33の上にアルミ箔34を介在させて床板35上の温度ムラ(t1)が温度(t2)のように均一化を図る方法が採用されていることが多い。しかし、前記のように発熱パイプ33の床板35側に向かう放熱面は線状であるから、本質的に床面の温度を均一化することは困難である。
蛇行する発熱パイプ33の間隔を狭めれば、床板35に向かう放熱面積が増加することになるが、現実には発熱パイプ33が長くなり、温水の流体抵抗が増加する上に接合部が増加して配管経路が複雑となり、それに伴って温水の漏れが発生し、更に床板35を支持する強度が低下するのでこの方法を採用できない。
イ)また、温水式床暖房の大きな問題は、ボイラーで加熱された温水を発熱パイプ33に供給して放熱させ、それを再びボイラーに還流させるので、温水の供給部と排出部との間に必然的に温度差を生ずることである。なお、この温水パイプ33の長さは1m2あたり12mを単位として敷かれており、温水の経路の長さはかなりの距離に及んでいる。
従って、室内の一方より約80℃程度の温水を発熱パイプ33に供給し、床板の下方で蛇行させながら放熱して床面を暖房した後に、温度が室温程度に低下してボイラーに還流させる方式であるから、当然、供給部と還流排出部との間に大きな温度差を発生せざるを得ないのである。
ウ)一方、建材の多くは防腐剤などの化学的な処理(ホルムアルデヒドなど)がされており、この化学的な処理を施した床材を加熱するとベンゼン、キシレン、トルエンなどの人体に悪影響を与えるガスが発生する。このガスは44℃以上の温度において急激に放出されて室内の空気を汚染する「シックハウス症候群」を発生するという問題があり、これを防止することも床暖房装置の課題となっている。
エ)電熱加熱式ヒータとして熱可塑性樹脂を使用して製造されたPTC特性(温度上昇と共に電気抵抗が増加して電流量を抑制して自動的に温度を低下させる特性)を持つ面状発熱ヒータの発熱温度はせいぜい50℃程度、通常は40℃以下の低温であることから、前記シックハウス症候群を回避できる上に、放熱面が広いので床面を一斉に加熱して所定の温度にすることができるという利点がある。
なお、電熱加熱式の多くは面状発熱ヒータが使用されているが、これは暖房する部屋の床面積に対してヒータが敷設される面積が約35%〜60%程度であり、広範囲に比較的均一な温度で暖房することができる利点がある。
前記面状発熱ヒータを使用した床暖房装置と、温水加熱式床暖房装置の温度と比較すると、前者の温度が40℃程度であるのに対して後者の温度は80℃から30℃程度の大きな温度差が必然的に発生しており、後者は前者に比較してかなりの高温にならざるを得ないのである。
オ)特に、ボイラーから80℃もの高温の温水が供給される入り口部分の床材に対する影響は大きく、床暖房する時としない時の大きな温度差により床板などの熱膨張・熱収縮の差が大きくなり、この温度差が繰り返されると床板の間に次第に間隙を形成し、これによって床板が浮き、床鳴りが発生し、更に床板に体重を掛けた時の安定感のないフワフワとした違和感を与える原因となっている。つまり、自然界で育った木材は高温加熱に適しておらず、板材の変形や劣化の原因となるので、この木材に対する影響を回避するためには低温で加熱するのが好ましいのである。
カ)特許文献1には、断熱層に形成された溝部に温水パイプ配置した、「温水マット」の上部にアルミ板と、その上面にフィンを突出させた伝熱板を配置し、温水パイプが発する熱を前記伝熱板を介して床板の下面全体に広げる構造が採用されている。
しかし前記構造の伝熱板は複雑な断面形状が必要であり、しかも床板にフィンに合わせたスリットを形成しなければならず、加工性にかなりの問題がある。更に、このような加工方法は、床板自体の強度を弱めることは否めなく、この構造を採用することによって床構造に新たな欠陥を発生するので実用上問題である。
キ)本発明の目的
本発明は、(a)前記温水加熱式暖房装置の有する欠点である、温度ムラが発生し易いという問題を解決し、均一な温度で加熱できる温水式暖房装置を提供することを第1の目的とするとするものである。
(b)そして供給する温水を、可能な限り低温に保持して発熱パイプに供給することによって、床板に対して高温加熱による床板などへの木材への影響を与えることがない温水加熱式床暖房装置を提供することを第2の目的とするものである。
(c)更に、潜熱型の蓄熱剤と金属箔製ハニカムを使用した蓄熱熱部材の蓄熱と伝熱の利点を生かして、温水加熱式床暖房装置の欠点を解消した複合型の床暖房装置を提供することを第3の目的とするものである。
(d)更にまた、所定の間隔をおいて配置されている温水パイプの間の空間に蓄熱剤によって蓄熱し、暖房時にそれを放熱させることで温度ムラを無くすようにすること、また、充填されている蓄熱剤の吸熱と放熱を効率的に行うとともに、床材の機械的な支持を行うことができる蓄熱部材を提供することを第4の目的とするものである。
本発明は、(a)前記温水加熱式暖房装置の有する欠点である、温度ムラが発生し易いという問題を解決し、均一な温度で加熱できる温水式暖房装置を提供することを第1の目的とするとするものである。
(b)そして供給する温水を、可能な限り低温に保持して発熱パイプに供給することによって、床板に対して高温加熱による床板などへの木材への影響を与えることがない温水加熱式床暖房装置を提供することを第2の目的とするものである。
(c)更に、潜熱型の蓄熱剤と金属箔製ハニカムを使用した蓄熱熱部材の蓄熱と伝熱の利点を生かして、温水加熱式床暖房装置の欠点を解消した複合型の床暖房装置を提供することを第3の目的とするものである。
(d)更にまた、所定の間隔をおいて配置されている温水パイプの間の空間に蓄熱剤によって蓄熱し、暖房時にそれを放熱させることで温度ムラを無くすようにすること、また、充填されている蓄熱剤の吸熱と放熱を効率的に行うとともに、床材の機械的な支持を行うことができる蓄熱部材を提供することを第4の目的とするものである。
前記目的を達成するための本発明は、次のように構成されている。
1)基礎床材の上に敷設された断熱シートと、この断熱シート上に温水パイプを間隔あけて配置された床暖房装置において、前記温水パイプの間の空間部に、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を配置し、前記温水パイプからの放熱を前記蓄熱部材に蓄熱するように構成したことを特徴としている。
2)前記蓄熱部材は、耐熱性のある電気絶縁性シートからなる袋体と、その内部に収容されたハニカム型熱伝導体と潜熱型蓄熱剤で構成されていることを特徴としている。
3)前記ハニカム型熱伝導体は、蓄熱部材の厚み方向に開口部を持つ金属箔製のハニカム構造体であることを特徴としている。
4)基礎床材の上に敷設された断熱シートと、その断熱シート上に所定間隔をおいて配置された温水パイプからなる床暖房装置において、前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記温水パイプと蓄熱部材を覆って金属箔を敷き、更にその上面に床板を敷設したことを特徴としている。前記金属箔を配置する位置は温水パイプの上は方が適しているが、下面あるいは上下両面でもよく、要するに温水パイプが発する熱を床面全体に広げるように構成すればよい。
5)基礎床材の上に敷設された断熱シートと、その断熱シート上に所定間隔をおいて蛇行して配置された温水パイプからなる床暖房装置において、前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記蓄熱部材は、耐熱性と電気絶縁性のあるシートからなる袋体と、その袋体の内面を直接支持するようにアルミ箔からなるハニカム型熱伝導体を収容し、更に前記袋体に潜熱型蓄熱剤と充填し、この蓄熱剤を前記ハニカム型熱伝導体によって複数の小塊状に分断して前記ハニカム型熱伝導体で形成されている壁面を介して潜熱型蓄熱剤に対して熱の授受を行うことを特徴としている。
1)本発明に係る温水加熱式の床暖房装置は、温水パイプとこの温水パイプの間に蓄熱部材を配置し、その上に床板を配置した構造である。そして前記蓄熱部材は、袋体の内部にハニカム型熱伝導体を収容すると共に潜熱型蓄熱剤を充填し、前記ハニカム型熱伝導体によって蓄熱剤を分断して小区画内で吸熱と放熱とを行わせるので、薄板型の蓄熱部材でありながら、その表裏面での熱伝達を良好に行い、両側に配置されている発熱パイプからの熱をこの蓄熱部材の内部に導き、蓄熱作用を発揮させることができる。
その結果として、従来の温水加熱式の床暖房装置を採用しながら、床暖房装置が配置されている部分全体として、必要とする熱量を充分に蓄熱し、しかも低温においてその効果を発揮することができるのである。
その結果として、従来の温水加熱式の床暖房装置を採用しながら、床暖房装置が配置されている部分全体として、必要とする熱量を充分に蓄熱し、しかも低温においてその効果を発揮することができるのである。
2)本発明に係る床暖房装置は、潜熱型の蓄熱部材の使用により、安価な夜間電力を使用して温水を製造することも可能であることから、床暖房装置の内部の温水パイプ内に温水を流通させておくことにより、この温水パイプを一種のボイラの一部に見立てることができ、その構成により、かなり暖房コストを低下させ、更に、床構造内に蓄熱することができるので、使用するボイラー自体の「容量」を減少させ、温水装置を小型化することができるのである。
3)従来の床暖房装置の場合には、高温の温水を必要とし、その結果、シックハウス症候群を発生させたり、床板に歪を生じさせたりしたが、本発明によれば、かかる欠点を一挙に解決することができるのである。
(蓄熱部材の機能について)
本発明に係る複合型の床暖房装置は、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を重要な構成部材として使用しているので、この蓄熱部材の蓄熱特性について説明する。
本発明に係る複合型の床暖房装置は、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を重要な構成部材として使用しているので、この蓄熱部材の蓄熱特性について説明する。
1.各種形式の蓄熱部材の基礎データ
図7〜図10は、蓄熱剤を充填して蓄熱部材とする容器の形態を示すものであり、これらの形態の相違によって、蓄熱剤と接触する表面積が著しく異なること、更に蓄熱剤を小区分に分断して熱伝達する状態が著しく異なることを説明する。
(1)図7「弁当箱型」(1型)
a)寸法・・幅:250mm、長さ:600mm、厚さ:20mm、
b)容積:3,000cc(3リッター)
c)表面積:3,340cm2
(2)図8「円筒並列型」(2型)
a)寸法・・円筒の内径:26mmφ、長さ:1,200mm、本数:5本、
b)容積:3,180cc (3.18リッター)
c)表面積:4,898cm2
(3)図9「マット型」(3型)
a)寸法・・幅:221.5mm、厚さ:6mm、長さ:170mm×5枚連続
b)容積:1,130cm3 (1.13リッター)
c)表面積:4,000cm2
(4) 図10「アルミハニカム型」(4型)・・本発明の構造
a)寸 法
イ.ハニカム1セルの周長:20.76mm
ロ.ハニカム数:31,000個/m3
ハ.ハニカム周長(延長さ):121.00m
ニ.ハニカムの面積:1.1m2
b)容積:1,130cm3 (1.13リッター)
c)表面積:1.1m3
図7〜図10は、蓄熱剤を充填して蓄熱部材とする容器の形態を示すものであり、これらの形態の相違によって、蓄熱剤と接触する表面積が著しく異なること、更に蓄熱剤を小区分に分断して熱伝達する状態が著しく異なることを説明する。
(1)図7「弁当箱型」(1型)
a)寸法・・幅:250mm、長さ:600mm、厚さ:20mm、
b)容積:3,000cc(3リッター)
c)表面積:3,340cm2
(2)図8「円筒並列型」(2型)
a)寸法・・円筒の内径:26mmφ、長さ:1,200mm、本数:5本、
b)容積:3,180cc (3.18リッター)
c)表面積:4,898cm2
(3)図9「マット型」(3型)
a)寸法・・幅:221.5mm、厚さ:6mm、長さ:170mm×5枚連続
b)容積:1,130cm3 (1.13リッター)
c)表面積:4,000cm2
(4) 図10「アルミハニカム型」(4型)・・本発明の構造
a)寸 法
イ.ハニカム1セルの周長:20.76mm
ロ.ハニカム数:31,000個/m3
ハ.ハニカム周長(延長さ):121.00m
ニ.ハニカムの面積:1.1m2
b)容積:1,130cm3 (1.13リッター)
c)表面積:1.1m3
2.各種データの比較
1)熱を授受する表面積(cm2)/リッター
(1型):1,113 (2型):1,540 (3型):3,540
(4型):9,735
(評 価)1型の表面積を基準の「1」とすると、2型は(1.4)、3型は(3.2)であり、更に4型は(8.7)である。
つまり、ハニカム型の伝熱体(4型)を使用することによって、表面積は1型(弁当箱型)の(8.7倍)に拡大され、また、2型(円筒並列型、ヒートバンク型)と比較しても(6.3)倍も表面積が拡大されることになる。
また、潜熱型の蓄熱剤の集合状態を考えると、1型は箱内で1個の塊を形成し、蓄熱剤の体積は3,000ccが一つの塊の状態である。
2型は、640ccであり、また、3型でも230ccが一つの塊である。これに対して、4型の本発明のハニカムの場合は、1個のセルが「0.2cc」程度の超小型で、しかも上下が抜けた六角形の枠体の集合物に過ぎない。
従って、4型(図10)と1型(図7)の大きさとを比較すると、1セルの容積は1型の15,000分の1に過ぎない。
更に、2型(図8)と4型のハニカムのセルを比較すると3,200分の1であり、更にまた、3型(図9)の蓄熱マットを比較すると容積は、1,150分の1であり、図10に記載されたハニカム構造体は、如何に微小な容積に蓄熱剤を分断するかが良く理解できる。
1)熱を授受する表面積(cm2)/リッター
(1型):1,113 (2型):1,540 (3型):3,540
(4型):9,735
(評 価)1型の表面積を基準の「1」とすると、2型は(1.4)、3型は(3.2)であり、更に4型は(8.7)である。
つまり、ハニカム型の伝熱体(4型)を使用することによって、表面積は1型(弁当箱型)の(8.7倍)に拡大され、また、2型(円筒並列型、ヒートバンク型)と比較しても(6.3)倍も表面積が拡大されることになる。
また、潜熱型の蓄熱剤の集合状態を考えると、1型は箱内で1個の塊を形成し、蓄熱剤の体積は3,000ccが一つの塊の状態である。
2型は、640ccであり、また、3型でも230ccが一つの塊である。これに対して、4型の本発明のハニカムの場合は、1個のセルが「0.2cc」程度の超小型で、しかも上下が抜けた六角形の枠体の集合物に過ぎない。
従って、4型(図10)と1型(図7)の大きさとを比較すると、1セルの容積は1型の15,000分の1に過ぎない。
更に、2型(図8)と4型のハニカムのセルを比較すると3,200分の1であり、更にまた、3型(図9)の蓄熱マットを比較すると容積は、1,150分の1であり、図10に記載されたハニカム構造体は、如何に微小な容積に蓄熱剤を分断するかが良く理解できる。
(温水式床暖房装置の具体的な構成)
(実施例1)
図1は、本発明の温水式床暖房装置(Y)の断面構造の位置を示すものである。図6に示した従来例と対応させた場合、コンクリート層などの上方に直立している束(ツカ)18に支持された大引19の上に小根太20を配置し、この小根太20の間に板材21を配置する。
(実施例1)
図1は、本発明の温水式床暖房装置(Y)の断面構造の位置を示すものである。図6に示した従来例と対応させた場合、コンクリート層などの上方に直立している束(ツカ)18に支持された大引19の上に小根太20を配置し、この小根太20の間に板材21を配置する。
そしてこの板材21の上面に発泡ポリスチレンなどの断熱シート22を配置し、更にその上にアルミ箔23などの伝熱シートを敷き、その上面に発熱パイプ33a・・と蓄熱部材1を配置し、(このアルミ箔は、温水パイプ33と下記蓄熱部材1の上面に敷く構造もある。)その上に床板35を敷いている。なお、この構造は図6に示した従来の温水型の床暖房装置の構造に相当している。
この床暖房装置(Y)の全体の構成は図11に示しており、部屋Rの床面に配置された複数本の小根太20の間に温水パイプ33と蓄熱部材1を交互に配置している。温水パイプ33は模式的に絵が空手いるが、実際には従来の施工方法を踏襲して形成されている。
本発明の温水加熱式床暖房装置(Y)においては、図1に示すように発熱パイプ33a、33b・・の間に後述の特別構造に形成された蓄熱部材1を配置することで、発熱パイプの間の区域を「蓄熱領域」とし、この領域で吸熱と放熱とを行わせている。
この蓄熱部材1は、図2および図3に示すようにポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンなど耐熱性と電気絶縁性を持つ合成樹脂シートを使用して形成された袋体2の内部に、アルミ箔などの金属箔を使用して形成したハニカム型熱伝導体3を配置して「全面放熱型」の床暖房装置を構成している。
このハニカム型の熱伝導体3は、六角形の金属箔の集合体で、しかもその両面が開放された構造物である。前記袋体2の内部をこの熱伝導体3を挿入することで、これで薄い板のような状態で支持して所定の形態を保持する機能を持つと同時に、下記する潜熱型の潜熱型蓄熱剤4を小区画に分断する機能を有している。
そしてこのように分断された蓄熱剤4に対して、ハニカム型(六角形)で形成される壁面は蓄熱剤4を小区画に分割し、その広い壁面を介して、受熱面より受けた熱エネルギーを蓄熱剤4に熱伝達する機能を有している。
更に、多数の薄板がハニカム型に組まれて立っているので、優れた機械的性質、つまり耐圧性があり、この特性を利用して床構造を補強する性質があり、この機械的な特性によって床板35を下面より確実に支持することができ、それによって床鳴りや撓みなどの欠点が発生しないようにする機能を持っている。
図10におけるハニカム型熱伝導体3に使用するアルミ箔の厚さは、50μm〜100μmで、ハニカムを構成するセルの幅(対面する壁面の距離)は5〜8mm、好ましくは6.35mmのものを使用している。
また、このハニカム型熱伝導体3の厚み(高さ)は5mm〜10mm程度、好ましくは1/3インチのものを使用する。ハニカム板を構成するセルの大きさは色々なものを使用できるが、前記のように、例えば、壁の間の間隔(図10のBに示す間隔c)が6.35mmのものを使用することで、安価なハニカム構造物を使用することができる。
更に、前記袋体2の内部に潜熱型蓄熱剤4(特許第3390238号公報など参照)を供給して前記ハニカム型熱伝導体3の内部をこの潜熱型蓄熱剤4を充填している。
この蓄熱剤4の種類によっては前記アルミハニカムを構成しているアルミ箔と化学反応してそれを劣化させる場合があるので、予めこのような劣化を防止するための表面処理、つまり、耐食性合成樹脂塗料の塗布やアルマイト加工などの保護加工を行なっておくのが良い。
(ハニカム型熱伝導体3の機能)
ハニカム型熱伝導体3の機能は、前記し、また、図5に示すように、a)蓄熱剤4を小区画に分断する作用、b)前記蓄熱部材1の受熱面S2で受けた熱量Qを放熱面S1側に速やかに熱伝達する作用、c)蓄熱剤4を小さなブロックに分断し(図10、B)、その壁面の内外で形成される広い面積で、熱の授受を多くする作用(図5)、d)蓄熱部材1(図2、図3)を補強して床材としての耐圧力を与える作用など各種の優れたものである。
ハニカム型熱伝導体3の機能は、前記し、また、図5に示すように、a)蓄熱剤4を小区画に分断する作用、b)前記蓄熱部材1の受熱面S2で受けた熱量Qを放熱面S1側に速やかに熱伝達する作用、c)蓄熱剤4を小さなブロックに分断し(図10、B)、その壁面の内外で形成される広い面積で、熱の授受を多くする作用(図5)、d)蓄熱部材1(図2、図3)を補強して床材としての耐圧力を与える作用など各種の優れたものである。
また、前記袋体2の内部をハニカム型熱伝導体3によって、好ましくは、所定の小区画に分割することによって前記潜熱型蓄熱剤4を分割し、この蓄熱剤4の「過冷却現象」を防止するように構成する。
過冷却現象とは、固体から液体へ、また、液体から固体へと可逆的な相変化を繰り返している間に、その特性が喪失して液状に戻ることができず、かなり硬い固体のままで残る部分が発生する。そしてこの固体化現象が発生すると、この現象が次第に他の部分に伝搬し、遂には1袋分の蓄熱剤が固体の状態を維持することである。
この状態となると、もはや潜熱型蓄熱剤としての機能を全く失ってしまう。そこで、従来は、過冷却防止剤(結晶核物質)を蓄熱剤に添加・混合して使用する方法が実施されている(例えば、特開平7−42961号公報参照)。
この潜熱型蓄熱剤4としては、従来から床暖房装置の蓄熱剤として使用されているものであれば使用可能である。つまり、受熱して液状となり、放熱して固体に層変化し、その相変化の間に大量の潜熱を蓄熱するタイプの蓄熱剤を使用するのが良く、最も多く使用されているものとしては、硫酸ナトリウム・10水塩(Na2SO4・10H2O)などを使用することができる。
この硫酸ナトリウム・10水塩は、融解点が31.8℃、凝固点が28℃であり、この相変化の間の潜熱量は、155kJ/kgの熱量を蓄熱し、また、放熱する特性を有している。従って、高温に加熱されても50℃程度であり、放熱凝固したときにも床暖房の機能を十分に発揮することができるからである。
(ハニカム型熱伝導体3は伝熱性多角壁)
前記ハニカム型熱伝導体3と潜熱蓄熱剤4との組み合わせは、本発明の床暖房用の蓄熱部材1として極めて大きな効果を発揮する。例えば、厚みが0.1mmのアルミニウム箔と、厚みが1.0mmのポリプロピレンフイルムとの熱伝導効率について比較すると次のようになる。
前記ハニカム型熱伝導体3と潜熱蓄熱剤4との組み合わせは、本発明の床暖房用の蓄熱部材1として極めて大きな効果を発揮する。例えば、厚みが0.1mmのアルミニウム箔と、厚みが1.0mmのポリプロピレンフイルムとの熱伝導効率について比較すると次のようになる。
熱伝導率(W/(m・k))は、アルミニウムが(23.7)であるのに対して、ポリプロピレンは(0.3)であり、前記両者の厚みを考慮した場合、アルミニウムはポリプロピレンに比較して「23.7倍」も熱伝導性に優れていることになる。そこで、もし、両者が同じ厚みであれば、この熱伝導性は更に大きな差が付くことになる。
そしてアルミニウム箔(その他の金属箔でも同様)をハニカム構造とすることによって、このハニカム構造のセル(小部屋)に潜熱型蓄熱剤が充填されることになるので、この蓄熱剤とハニカム構造体との接触面積は、単に薄板状の袋体の中に蓄熱剤を充填した場合(図7)に比較すると、「約8.74倍」に接触面積が拡大されることになる。
前記のようにアルミ箔とポリプロピレンとの熱伝導率を比較すると、23.7倍であり、更にハニカム構造の持つ接触面積の差8.74倍を考慮すると、単なる袋体と比較して約740倍もの高い「熱伝導効率」を有することになる。
本発明は、金属箔製、好ましくはアルミ箔製のハニカム型熱伝導体と、潜熱型蓄熱剤とを組合せて蓄熱部材1を構成している。従って、潜熱型蓄熱剤4の層の中にハニカム型熱伝導体3を配置することによって立体的な熱伝達が行われることになる。
図5は、ハニカム型熱伝導体3を構成するハニカム構造物Hの両面に袋体2を構成しているシートS1(放熱面)とS2(吸熱面、受熱面)を配置した蓄熱部材1の要部拡大図である。
この図5において、袋体2を構成するシートS2側から熱量Qを与えた場合は、その熱量Qはハニカム構造物Hが恰も立体的は放熱フィンのような状態となり、四方八方に熱伝達をすることになり、このハニカム構造物Hと接触している潜熱型蓄熱剤4に対して迅速に熱の授受が行われるので、蓄熱剤に対して速やかに熱伝達ができる上に、前記のような過冷却現象を完全に防止することができるという大きなメリットがある。
一方、六角形の周長が2.07cmで、高さが1/3インチのハニカム構造物を考えた場合、1平方メートル当たりのハニカム構造物(セル)の個数は、約31,000個となる。そしてこのハニカム構造物と潜熱型蓄熱剤との接触面積は、ハニカム構造体からなる板が1m2あたり、1.1m2もの大きな面積となる。
このように潜熱型蓄熱剤4からなる層をハニカム構造物3によって分断するということは、そのセルの内部で独立的に熱の授受を行なって蓄熱剤4に対して相変化をさせることを意味している。
従って、前記のように5〜10mm程度の薄い板状のハニカム構造物3を内蔵した蓄熱部材1を使用しても、十分な潜熱型蓄熱剤としての蓄熱効果を発揮することを意味するのである。
(実施例2)
図4は、別の実施例を示す床暖房装置(Y2)の断面図を示すもので、この例においては、蓄熱部材1aとして袋体2aを、例えば幅が6cm、長さが10cmの子袋に仕切り、その袋体2aの中にハニカム型熱伝導体3aを配置すると共に潜熱型蓄熱剤4を充填したものを示している。
図4は、別の実施例を示す床暖房装置(Y2)の断面図を示すもので、この例においては、蓄熱部材1aとして袋体2aを、例えば幅が6cm、長さが10cmの子袋に仕切り、その袋体2aの中にハニカム型熱伝導体3aを配置すると共に潜熱型蓄熱剤4を充填したものを示している。
この実施例の特徴は、従来の温水式床暖房装置の構造をそのままにして、本発明で適用した薄いシート型の蓄熱部材1aを敷いたものであり、床板35の高さが前記蓄熱部材1a分だけ高くなるが、実用上は大きな問題は生じない。
(実施例3)
図11は、床暖房すべき部屋Rの床構造である小根太20の間に、図1に示した温水加熱式床暖房装置(Y)を構成した状態を示す平面図であり、小根太20の間に蛇行して温水パイプ33が配置され、その温水パイプ33の間に蓄熱部材1を縞模様に配置している。この蓄熱部材1は両側が発熱パイプ33に挟まれたようなっており、この温水パイプ33を通じて熱が蓄熱部材1に伝達されて蓄熱され、放熱する時には床面全体から熱を放出して暖房する。この放熱は温水パイプ33は勿論であるが、蓄熱部材1からも同様に行われるので、供給される温水は低温でありながら、十分に暖房効果を発揮することができるのである。
図11は、床暖房すべき部屋Rの床構造である小根太20の間に、図1に示した温水加熱式床暖房装置(Y)を構成した状態を示す平面図であり、小根太20の間に蛇行して温水パイプ33が配置され、その温水パイプ33の間に蓄熱部材1を縞模様に配置している。この蓄熱部材1は両側が発熱パイプ33に挟まれたようなっており、この温水パイプ33を通じて熱が蓄熱部材1に伝達されて蓄熱され、放熱する時には床面全体から熱を放出して暖房する。この放熱は温水パイプ33は勿論であるが、蓄熱部材1からも同様に行われるので、供給される温水は低温でありながら、十分に暖房効果を発揮することができるのである。
なお、蓄熱部材1は幅が温水パイプ33の間に嵌入できる程度のものであり、長手方向に10〜20cm間隔で溶着によって分割されており、個々の袋の内部にハニカム型伝熱体3と潜熱型蓄熱剤4が収容されていることは言うまでもない。
(実施例4)
図12(A、B、C)はコンパネ型の床暖房パネルPを示している。下側に金属薄板を使用して温水パイプ33を包みこんで下部構造を構成し、その温水パイプ33の間に蓄熱部材1を配置し、上面に枠部材を配置した薄板35Nを配置して構成している。
図12(A、B、C)はコンパネ型の床暖房パネルPを示している。下側に金属薄板を使用して温水パイプ33を包みこんで下部構造を構成し、その温水パイプ33の間に蓄熱部材1を配置し、上面に枠部材を配置した薄板35Nを配置して構成している。
この構造の床暖房パネルPは、図13に示すように構成され、従来の床板と同様に部屋の床構造として使用することができる。
1 蓄熱部材
2 袋体
3 ハニカム型熱伝導体
4 潜熱型蓄熱剤
18 束
19 大引
20 小根太
21 板材
22 断熱シート
23 アルミ箔
33 発熱パイプ(温水パイプ)
2 袋体
3 ハニカム型熱伝導体
4 潜熱型蓄熱剤
18 束
19 大引
20 小根太
21 板材
22 断熱シート
23 アルミ箔
33 発熱パイプ(温水パイプ)
Claims (5)
- 基礎床材の上に敷設された断熱シートと、この断熱シート上に温水パイプを間隔あけ、蛇行して配置された床暖房装置において、
前記温水パイプの間の空間部に、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を配置し、前記温水パイプからの放熱を前記蓄熱部材に蓄熱するように構成したことを特徴とする温水式床暖房装置。 - 前記蓄熱部材は、耐熱性のある電気絶縁性シートからなる袋体と、その内部に収容されたハニカム型熱伝導体と、充填された潜熱型蓄熱剤で構成されていることを特徴とする請求項1記載の温水式床暖房装置。
- 前記ハニカム型熱伝導体は、金属箔製のハニカムであり、前記蓄熱部材の厚さ方向に開口部が向けられていることを特徴とする請求項2記載の温水式床暖房装置。
- 基礎床材の上に敷設された断熱シートと、その断熱シート上に所定間隔をおいて蛇行して配置された温水パイプからなる床暖房装置において、
前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記温水パイプと蓄熱部材を覆って金属箔を敷き、更にその上面に床板を敷設したことを特徴とする請求項1、2あるいは3には記載の温水式床暖房装置。 - 基礎床材の上に敷設された断熱シートと、その断熱シート上に所定間隔をおいて蛇行して配置された温水パイプからなる床暖房装置において、
前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記蓄熱部材は、耐熱性と電気絶縁性のあるシートからなる袋体と、その袋体の内面を直接支持するようにアルミ箔で構成されたハニカム型熱伝導体を収容し、更に前記袋体に潜熱型蓄熱剤を充填し、この蓄熱剤を前記ハニカム型熱伝導体によって複数の小塊状に分断して前記ハニカム型熱伝導体で形成されている壁面を介して、潜熱型蓄熱剤に対して熱の授受を行うことを特徴とする請求項2記載の温水式床暖房装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007168133A JP2009008288A (ja) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | 温水式床暖房装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2007168133A JP2009008288A (ja) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | 温水式床暖房装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009008288A true JP2009008288A (ja) | 2009-01-15 |
Family
ID=40323539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2007168133A Withdrawn JP2009008288A (ja) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | 温水式床暖房装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009008288A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014020643A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Mitsubishi Plastics Inc | 蓄熱ボックス |
| JP2016008764A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 積水化学工業株式会社 | 床暖房システム、建物、及びユニット建物 |
| WO2017156942A1 (zh) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 严利容 | 一种地暖结构 |
| JP2022131516A (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-07 | 三菱ケミカルインフラテック株式会社 | 暖房床 |
-
2007
- 2007-06-26 JP JP2007168133A patent/JP2009008288A/ja not_active Withdrawn
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| JP7596855B2 (ja) | 2021-02-26 | 2024-12-10 | 三菱ケミカルインフラテック株式会社 | 暖房床 |
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