JP2001132960A - 床暖房パネル - Google Patents

床暖房パネル

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JP2001132960A
JP2001132960A JP31814199A JP31814199A JP2001132960A JP 2001132960 A JP2001132960 A JP 2001132960A JP 31814199 A JP31814199 A JP 31814199A JP 31814199 A JP31814199 A JP 31814199A JP 2001132960 A JP2001132960 A JP 2001132960A
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JP
Japan
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heat
resin layer
floor
heating panel
floor heating
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JP31814199A
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English (en)
Inventor
Chiharu Yamaguchi
千春 山口
Hiroya Kakegawa
宏弥 掛川
Hiroshi Matsuo
博 松尾
Yoshiko Yamamoto
佳子 山本
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】床から下面に移動する熱量を低下させ、同時
に、床から上面に移動する熱量を増加させて、暖房のエ
ネルギー効率を増加させる。 【解決手段】床下面に設置したパイプ内に熱媒体を循環
させる床暖房パネルにおいて、パイプの下側に無機超微
粒子粉体を含む断熱発泡樹脂層を配置し、パイプの上面
に炭素材料を含む伝熱・遮音発泡樹脂層を配置したこと
を特徴とする、床暖房パネル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、戸建て住宅、集合
住宅、ホテル、オフィス、店舗等屋内に使用される床暖
房パネルに関する。
【0002】
【従来の技術】温水配管、熱媒体配管による床暖房は、
電気ヒーターによる床暖房と同様に、床面より室内を暖
房するものである。発熱体から移動する熱量は、床から
上面(室内)に移動する熱量と、床から下面(室外)に
移動する熱量があり、後者はロスとなる。上面に移動す
る熱量と下面に移動する熱量は、上面、下面の熱伝導率
によって決まる。したがって、床暖房下面にポリスチレ
ンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォ
ーム等の断熱材を設置しロスを低下するよう設計してい
るが(特開昭59-86835号公報、特開昭57-41530号公報、
特開昭55-137434号公報、特開昭60-235926号公報、特開
平01-139935号公報、特開平01-57026号公報、特開平03-
152313号公報)、上面の空気の熱伝導率が低いため、ロ
スとなる熱量が大きい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】床暖房の構造にもよる
が、床から下面に移動する熱量、すなわち、暖房ロスは
発熱量の50%を越えるものがあり、エネルギー効率から
見れば十分ではない。本発明は、床から下面に移動する
熱量を低下させ、同時に、床から上面に移動する熱量を
増加させて、暖房のエネルギー効率を増加させることを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の床暖房
パネルに関する。 項1. 床下面に設置したパイプ内に熱媒体を循環させ
る床暖房パネルにおいて、パイプの下側に無機超微粒子
粉体を含む断熱発泡樹脂層を配置し、パイプの上面に炭
素材料を含む伝熱・遮音発泡樹脂層を配置したことを特
徴とする、床暖房パネル。 項2. 炭素材料が炭素粉末、炭素繊維または黒鉛であ
る項1に記載の床暖房パネル。 項3. 無機超微粒子粉体がSiO2、Al2O3、TiO2及びFe2
O3からなる群から選ばれる少なくとも1種である項1に
記載の床暖房パネル。 項4. 断熱発泡樹脂層と伝熱・遮音発泡樹脂層を同時
発泡により一体形成してなる項1〜3のいずれかに記載
の床暖房パネル。
【0005】
【発明の実施の形態】床暖房パネルにおいて、床から上
面に移動する熱量が十分でない理由は、床暖房全体の構
造にもよるが、主に空気の熱伝導率(0.0256W/mK)が低
いことによる。従来広く使われている断熱材であるポリ
スチレンフォームは熱伝導率が空気より高い(0.038W/m
K)。原理的に発熱体からの熱は、熱伝導率の高い方に
移動する方が大きくなる。本発明では、ポリスチレンフ
ォームに代えて、空気より熱伝導率の低い無機超微粒子
粉体を含む発泡樹脂を断熱発泡樹脂層(下層)として用
いることにより、熱の移動方向を上面へと制御し、更
に、固体中の熱伝導率が大きい炭素材料を含む発泡樹脂
を伝熱・遮音発泡樹脂層(上層)として用いることによ
って床から上面に移動する熱量を更に増加させ、より熱
効率的に優れた床暖房パネルを得ることが可能になっ
た。
【0006】断熱発泡樹脂層については、これまで発泡
質断熱材として用いられてきた各種樹脂、例えばウレタ
ンフォーム、ポリスチレンフォーム、高発泡ポリエチレ
ン、フェノールフォーム、EVA(Ethylene Vinylacetate)
などに熱伝導率の低い超微粒子粉体が分散した、断熱性
能に優れる発泡質断熱材を使用する。この粉末は1次粒
子の最大粒径が30nm以下の超微粒子粉末で、通常は1次
粒子が凝集した2次粒子(凝集粉体)を形成している。
無機超微粒子粉体としては特に限定されないが各種無機
粉体、特にSiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3を使用することが
できる。無機超微粒子粉体は熱の透過できる固体部分の
断面積及び粒子間の接触面積が小さく固体中の熱伝導が
小さいので、これを特に発泡体の気泡部分に挿入するこ
とにより、空気の対流などを制御し熱伝導率が小さい微
細な多孔構造を有する断熱層を提供することができる。
また、空気より熱伝導率の低い無機系超微粒子粉体断熱
材(熱伝導率k=0.021W/mK)は、すでに実用に供されて
いる(マイクロサーム:日本マイクロサーム社、Wacker
WDS:ハリマセラミックス社、等)。それらを用いるこ
とにより更に熱伝導が小さい微細な多孔構造を有する断
熱層を提供することができる。断熱発泡樹脂は、樹脂材
料に無機材料物質を0.1〜30重量%、望ましくは1〜20重
量%添加し、発泡剤、架橋剤などとともに十分に混合さ
せて発泡させて製造された成形体である。
【0007】発泡剤としては、特に限定されないが、AD
CA(Azodicarbonamide), AIBN(Azobisisobutyronitril
e), DPT(N,N'-Dinitrosopentamethylenetetramine), TS
H(p-Toluenesulfonylhydrazide), OBSH(p,p'-Oxybis(be
nzenesulfonylhydrazide)などが挙げられ、架橋剤とし
ては、特に限定されないがDCP(Dicumyl peroxide)など
が挙げられる。発泡剤の添加量は、樹脂材料に対し通常
1〜50重量%程度、好ましくは10〜20重量%程
度、架橋剤の添加量は、樹脂材料に対し通常0.01〜
10重量%程度、好ましくは0.1〜2重量%程度であ
る。
【0008】伝熱・遮音発泡樹脂層については、同様
に、各種有機質発泡樹脂(ウレタンフォーム、ポリスチ
レンフォーム、高発泡ポリエチレン、フェノールフォー
ム、EVAなど)に炭素粉末、炭素繊維、黒鉛などの熱伝
導率の高い炭素材料を分散した伝熱・遮音性能の優れる
発泡質材料を使用する。分散させる材料としては、特に
限定されないが、炭素繊維として各種炭素繊維、カーボ
ンナノチューブ、極細炭素繊維などを含み、炭素粉末と
して炭素微粉末、メソカーボンマイクロビーズ、カーボ
ンブラック、カーボンナノパーティクル、オニオンライ
クカーボンなどを含み、黒鉛としては人造黒鉛、天然黒
鉛などを含む。炭素材料は熱伝導率が大きいので、これ
を利用することにより熱伝導率の大きい伝熱・遮音発泡
樹脂層を提供することができる。伝熱・遮音発泡樹脂
は、樹脂材料に炭素材料を1〜60重量%、望ましくは
5〜30重量%添加し、発泡剤、架橋剤などとともに十
分に混合させて発泡させて製造された成形体である。発
泡剤、架橋剤は、上記の断熱発泡樹脂の場合と同様であ
る。
【0009】熱媒体を循環させるパイプは、伝熱・遮音
発泡樹脂層と断熱発泡樹脂層の両方に接するように配置
されるが、図1に示すようにパイプは主として伝熱・遮
音発泡樹脂層に配置される。熱媒体としては、加熱した
水またはオイルが例示される。
【0010】本発明では、上記の断熱層と伝熱・遮音層
を組み合わせて使用することができる。熱媒体循環パイ
プを埋設している炭素材料を有する伝熱材を配置するこ
とで、上方放熱を向上させることができ、更に、超微粒
子粉体を有する断熱材を配置することで、床下への放熱
を制御し上方放熱を向上させることができる。伝熱層の
厚さは熱媒体循環パイプの外径を考慮して、熱媒体循環
パイプの外径の10%以上、好ましくは50%以上、よ
り好ましくは80%以上の厚みに調節し、断熱層の厚さ
は特に限定はなく暖房用パネルの用途(設置場所等)を
考慮して調節することができる。
【0011】伝熱・遮音発泡樹脂層の上には、通常表面
化粧材が配置され、伝熱・遮音発泡樹脂層と表面化粧材
の間には、均熱板を配置しても良い。均熱板としては、
アルミフォイル、銅板、ステンレス鋼板などが用いられ
るが、特に限定されない。表面化粧材としては、木質化
粧板などが用いられるが、特に限定されない。
【0012】伝熱・遮音発泡樹脂層と断熱発泡樹脂層の
同時一体化は、伝熱・遮音材のシートと断熱材のシート
を積層し、温度(160℃)と圧力(150kgf/cm2)で発泡
させ、型発泡あるいは発泡後熱で型押し温水配管用の溝
を作製する方法などが用いられるが、特に限定されな
い。
【0013】
【発明の効果】床から下面に移動する熱量(エネルギー
ロス)を低下させ、床から上面に移動する熱量(暖房に
有効に使われるエネルギー)を増加させ、床暖房のエネ
ルギー効率を増大する。これにより、有効に使われるエ
ネルギー効率(床から上面に移動する熱量/トータルの
放熱熱量)を、従来技術の46%から61%以上まで改善す
る。
【0014】
【実施例】(暖房パネルの構造)本実施例の床暖房パネ
ル1を使用した床の断面図を図1に示す。
【0015】本実施例の床暖房パネル1は、表面化粧材
2、均熱板(アルミフォイル)3、均熱板の裏に炭素材
料を有した伝熱・遮音発泡樹脂層4、更に伝熱・遮音発
泡樹脂層4の下に超微粒子粉体を有した断熱発泡樹脂層
5により構成され、伝熱・遮音発泡樹脂層4と断熱発泡
樹脂層5の間には温水配管パイプ6を有する。
【0016】本実施例の伝熱・遮音発泡樹脂層4は、伝
熱性能の他、遮音性能も有するため通常は表面化粧材の
下に敷く防音フェルトを省略できる。また、上方以外に
水平方向の伝熱性も良好なため、均熱板を省略すること
もできる。 実施例1及び2 (1)炭素材料を有する伝熱・遮音発泡樹脂層の作製 有機発泡樹脂(EVA、配合量100重量部)を100〜110℃に
保持したロールで練り込み、発泡剤(ADCA、配合量
10重量部)と架橋剤(DCP、配合量0.8重量部)、更
に炭素粉末(実施例1、人造黒鉛KS−25(LONZA社
製)、配合量20重量部)、又は炭素繊維(実施例2、ド
ナカーボM(大阪ガスケミカル製)、配合量30重量部)
を添加して分散するように練り込み、シート化し、温度
(160℃)と圧力(150kgf/cm2)で発泡させ、成形体と
した。 (2)超微粒子粉末体を有する断熱発泡樹脂層の作製 有機発泡樹脂(EVA、配合量100重量部)を100〜110℃に
保持したロールで練り込み、発泡剤(ADCA、配合量
10重量部)と架橋剤(DCP、配合量0.8重量部)、更
に1次粒子の最大粒子径が30nmで平均粒子径が7nmのSiO2
(65.0wt%)、TiO2(31.5wt%)、Al2O3(2.5wt%)及びF
e2O3(1.0wt%)からなる超微粒子粉体(マイクロサーム
株式会社製)を添加して分散するように練り込み、シー
ト化し、温度(160℃)と圧力(150kgf/cm2)で発泡さ
せ、成形体とした。 (3)伝熱材と断熱材の組み立て 化粧材、均熱板の裏に温水配管を埋設した伝熱・遮音発
泡樹脂層と、更に、断熱発泡樹脂層を埋設する。 実施例3及び4 (1)炭素材料を有する伝熱・遮音発泡樹脂層と超微粒
子粉体を有する断熱発泡樹脂層の一体成形体の作製 有機発泡樹脂(EVA、配合量100重量部)を100〜110℃に
保持したロールで練り込み、発泡剤(ADCA、配合量
10重量部)と架橋剤(DCP、配合量0.8重量部)、更
に炭素粉末(実施例3、人造黒鉛KS−25(LONZA社
製)、配合量20重量部)、又は炭素繊維(実施例4、ド
ナカーボM(大阪ガスケミカル製)、配合量30重量部)
を添加して分散するように練り込み、シート化し、更
に、有機発泡樹脂(EVA、配合量100重量部)を100〜110
℃に保持したロールで練り込み、発泡剤と架橋剤、更に
1次粒子の最大粒子径が30nmで平均粒子径が7nmのSiO
2(65.0wt%)、TiO2(31.5wt%)、Al2O3(2.5wt%)及び
Fe2O3(1.0wt%)からなる超微粒子粉体(マイクロサー
ム株式会社製)を添加して分散するように練り込み、シ
ート化し、各々のシートを重ね合わせて、温度(160
℃)と圧力(150kgf/cm2)で発泡させ、成形体とした。 (2)伝熱・遮音発泡樹脂層と断熱発泡樹脂層の一体形
成体の組み立て 化粧材、均熱板の裏に伝熱・遮音発泡樹脂層と断熱発泡
樹脂層の一体成形体を設置する。ただし、伝熱・遮音発
泡樹脂層部分にはあらかじめ熱で型押し溝を作製後温水
配管を埋設しておく。 比較例1 化粧材、防音フェルト、均熱板の裏に有機発泡樹脂(EV
A)をそのまま設置する。ただし、有機発泡樹脂の上層
にはあらかじめ温水配管を埋設しておく。
【0017】比較例1の床暖房パネルを図2に示す。
【0018】以上に示した実施例、比較例の上方放熱
量、下方放熱量を測定した。それぞれ作製した床暖房パ
ネルの表面化粧材上面、断熱層下面、温水パイプ上面に
熱電対を取り付け、温水パイプに60℃の湯を流して、各
熱電対による測定温度が平衡に達してから、その温度を
読みとった。カタログ値より得られている床暖房パネル
各部材(表面化粧材、均熱板、伝熱層、断熱層)の熱伝
導率と、本測定温度を用い、積層モデルを仮定して上方
放熱量、下方放熱量を計算した。その比率を以下表1に
まとめる。
【0019】
【表1】
【0020】表に見られるように、本発明の超微粒子断
熱材を応用した床暖房パネルは、比較例に比べて、上方
放熱量の比率で15%以上の改善が見られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の床暖房パネルを使用した床の断面図を
示す。
【図2】従来の床暖房パネルを使用した床の断面図を示
す。
【符号の説明】 1 床暖房パネル 2 表面化粧材 3 均熱板 4 伝熱・遮音発泡樹脂層 5 断熱発泡樹脂層 6 温水配管パイプ 7 防音フェルト 8 従来の断熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 佳子 京都府京都市上京区今出川通烏丸東入相国 寺門前町670−10サンベール相国寺C−3 Fターム(参考) 3L070 BD02 BD20 BD22 3L072 AA02 AB03 AD04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】床下面に設置したパイプ内に熱媒体を循環
    させる床暖房パネルにおいて、パイプの下側に無機超微
    粒子粉体を含む断熱発泡樹脂層を配置し、パイプの上面
    に炭素材料を含む伝熱・遮音発泡樹脂層を配置したこと
    を特徴とする、床暖房パネル。
  2. 【請求項2】炭素材料が炭素粉末、炭素繊維または黒鉛
    である請求項1に記載の床暖房パネル。
  3. 【請求項3】無機超微粒子粉体がSiO2、Al2O3、TiO2
    びFe2O3からなる群から選ばれる少なくとも1種である
    請求項1に記載の床暖房パネル。
  4. 【請求項4】断熱発泡樹脂層と伝熱・遮音発泡樹脂層を
    同時発泡により一体形成してなる請求項1〜3のいずれ
    かに記載の床暖房パネル。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101009500B1 (ko) * 2005-09-06 2011-01-18 그라프텍 인터내셔널 홀딩스 인코포레이티드 가요성 그래파이트 바닥설비용 열 확산기
KR20190078442A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 (주)유원산업 태양광에너지를 이용한 온수 및 난방 시스템
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