JP2001254965A

JP2001254965A - 蓄熱暖房装置

Info

Publication number: JP2001254965A
Application number: JP2000064666A
Authority: JP
Inventors: Kimiyuki Matsumoto; 公之松本
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: JP3426555B2

Abstract

(57)【要約】【課題】天候変動の大きな季節においても、過不足のな
い必要熱量を効率よく蓄熱することのできる蓄熱暖房装
置を提供すること【解決手段】断熱材２８，３０内に収容された蓄熱体２
６と、この蓄熱体を加熱する電気ヒータ３２と、この電
気ヒータに供給する電流を制御する電気スイッチ４８
と、蓄熱体２６の温度を検出し、この蓄熱体に所定熱量
が蓄熱されたときにこの電気スイッチ４８を開く主コン
トローラ４４と、外気温度を検出し、外気温度に応じて
制御ヒータ６４を加熱する補助コントローラ６８とを備
え、主コントローラ４４が電気スイッチ４８を遮断する
ときの蓄熱量を外気温度に応じて変化させる蓄熱暖房装
置１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば深夜電力等
の安価な電気を利用して蓄熱する蓄熱暖房装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】一般に、蓄熱暖房装置
は、電気料金の安価な深夜の時間帯に高温蓄熱体を電気
ヒータで加熱し、この蓄熱体に蓄熱された熱を昼間の時
間帯に徐々に放出することにより、室内の暖房を行うも
のである。この放熱量すなわち暖房能力は、蓄熱量に対
応している。このため、必要な熱量を蓄熱体に蓄熱する
ためには、従来は、電気ヒータによる加熱時間あるいは
蓄熱体の加熱終了温度を予め手動で設定し、この設定時
間が経過したときあるいは蓄熱体温度が設定温度に達し
たときに自動的に通電を停止させるのが一般的である。

【０００３】しかし、春あるいは秋等の特に天候の変動
が大きい季節には、加熱時間あるいは加熱終了温度を予
め設定するだけでは必要な蓄熱量を得ることは困難であ
る。予め必要量以上の熱量を蓄熱させる場合には、急激
に外気温度が低下したときでも十分な暖房能力が得られ
るとしても、必要量を超える無駄な熱量が蓄熱されるこ
とになり、エネルギを浪費することになる。

【０００４】本発明は、上述の事情に基づいてなされた
もので、天候変動の大きな季節においても、過不足のな
い必要熱量を効率よく蓄熱することのできる蓄熱暖房装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の蓄熱暖房装置は、断熱材内に収容された高温蓄熱体
と、この蓄熱体を加熱する電気ヒータと、この電気ヒー
タに供給する電流を制御する電気スイッチと、蓄熱体の
温度を検出し、この蓄熱体に所定熱量が蓄熱されたとき
にこの電気スイッチを開く主コントローラと、外気温度
を検出し、外気温度に応じた制御信号をこの主コントロ
ーラに出力し、主コントローラが電気スイッチを遮断す
るときの蓄熱量を外気温度に応じて変化させる補助コン
トローラとを備えることを特徴とする。

【０００６】上記補助コントローラは、蓄熱を停止する
最大外気温度と、最大熱量を蓄熱する最低外気温度とを
予め記憶し、この最大外気温度と最低外気温度との間
で、検出した外気温度に比例する制御信号を出力するこ
とが好ましい。

【０００７】また、上記補助コントローラが、外気温度
に応じた温度に加熱されることにより、制御信号を出力
する制御ヒータを有し、上記主コントローラが、蓄熱体
の温度を検出する蓄熱体温度センサと、制御ヒータの温
度を検出する補助センサとを有する場合は、主コントロ
ーラは、この蓄熱体温度センサが検出した温度と、補助
センサが検出した温度との和から上記所定熱量を検出す
ることができる。

【０００８】更に、上記主コントローラは、所定熱量を
手動設定可能で、上記補助コントローラは、最大外気温
度と最低外気温度とを、それぞれ独立させて調整可能で
あることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１から図３は、本発明の好まし
い実施形態による蓄熱暖房装置１０の全体構造を示す。
図１に示すように、この蓄熱暖房装置１０は、室内の床
に設置される暖房器本体１２と、制御部１４とを備え
る。この制御部１４は、暖房器本体１２内に配置される
本体付制御部１６と、例えば壁面に固定された分電盤
（図示しない）等に収容される外部制御部１８とから形
成してあり、例えば夜１１から朝７時までの間の電力料
金の安価な夜間時間帯に、外気温度にしたがって暖房器
本体１２に供給する深夜電力あるいはこの蓄熱量を制御
する。

【００１０】暖房器本体１２は、ハウジング２０内を蓄
熱室２２と、本体付制御部１６を収容した制御室２４と
に区画してある。この蓄熱室２２には、例えばセラミッ
ク、酸化鉄あるいはマグネシアレンガ等の好適な蓄熱材
料から形成した複数のブロック状の高温蓄熱体２６を収
容し、これらの蓄熱体２６を、例えばサーモソリッド、
シリカボードあるいはシリカ粉末成形体等の好適な断熱
材料で形成した内側および外側断熱材２８，３０で覆っ
ている。更に、これらの蓄熱体２６を例えば７００℃程
度の最大蓄熱熱量まで加熱するために、本実施形態では
６本の電気ヒータ３２が蓄熱体２６内に挿通されてお
り、これらの電気ヒータ３２の接続端子３４が蓄熱室２
２から制御室２４内に突出している。図１では、簡略化
するために、これらの端子３４の内１つのみを示す。

【００１１】このような蓄熱室２２の下側には、図示し
ないファン室を配置し、このファン室に連通する吸気窓
３６と吹出し窓３８とをこの暖房器本体１２の前面に開
口させてある。これにより、蓄熱室２２内の残熱が少な
くなったときに、吸気窓３６から室内の空気を吸入し、
この空気を蓄熱体２６で加熱した後、吹出し窓３８から
好適な温度の温風として吹出し、強制放熱による暖房を
行うことができる。この強制放熱による暖房は、制御室
２４に設けたルームサーモスタット調整ダイヤルＡによ
り、図示しない送風ファンが作動する温度を調整して行
うことができる。表示ランプ３２Ｆは、この送風ファン
の作動状態を表示する。なお、吸気窓３６にはフィルタ
を配置することにより、塵埃の進入を防止するのが好ま
しい。

【００１２】この暖房器本体１２は、蓄熱量の多いとき
は、ハウジング２０の前面パネル２０Ａからの輻射熱に
よる自然放熱で室内暖房を行うことができる。このよう
な輻射熱による暖房は、室の全体を均等に暖房するた
め、極めて快適な暖房空間を形成する。このような自然
放熱による室内暖房を効率よく行うためには、少なくと
も前面パネルＡ側で、蓄熱体２６に近接する断熱材２８
を、高温時に熱伝導率が低下する性質を有する断熱材で
形成し、この外側の断熱板３０を、高温時も熱伝導率が
低下しにくい性質を有する断熱材で形成することが好ま
しい。逆に、このような輻射暖房に寄与しない裏面ある
いは底面側では、蓄熱体２６に近接する断熱材２８の断
熱材料は、無駄な自然放熱を防止するために、高温時に
熱伝導率が低下しない性質を有することが好ましい。

【００１３】断熱材２８と断熱板３０とをこのような性
質の断熱材料で形成する場合には、蓄熱体２６が例えば
７００℃に近い高温の時に、前面パネル２０Ａの表面温
度をほぼ８０℃程度に上昇させ、この前面パネル２０Ａ
の輻射熱により、例えば冬季の朝方等の外気温度が低い
ときであっても、極めて強力な暖房効果を得ることがで
きる。そして、日中等、強力な暖房を必要としないとき
は、電気ヒータ３２への電力供給の停止および自然放熱
による蓄熱体２６の温度低下により、蓄熱室２２内の温
度が低下するため、蓄熱体２６に近接する断熱材２８の
断熱効果を増大させ、これにより、前面パネル２０Ａか
らの自然放熱を減少させ、蓄熱室２２内の蓄熱量を維持
することができる。

【００１４】この蓄熱室２２内の温度を制御するため、
蓄熱体温度センサ４０が、制御室２４と蓄熱室２２とを
仕切る断熱材製の仕切壁４２内に差込まれている。この
蓄熱体温度センサ４０は、本体付制御部１６の主コント
ローラ４４から延設されている。この主コントローラ４
４は、後述する補助コントローラと共に、蓄熱室２２内
の蓄熱量を制御する。

【００１５】図２に示すように、本実施形態における主
コントローラ４４は、液体膨張式の可変サーモスタット
で形成してあり、互いに連通した蓄熱体温度センサ４０
と補助センサ４６との２つのセンサを備えている。蓄熱
体温度センサ４０は蓄熱体２６の温度を検出し、補助セ
ンサ４６は、後述する制御ヒータ６４で加熱され、蓄熱
体温度センサ４０の検出値を外気温度に対応させて増大
させるように作用する。これにより、主コントローラ４
４は、外気温度が上昇すると、蓄熱体２６の温度が低
く、蓄熱量が少ない状態でも電気スイッチ４８を作動
し、電気ヒータ３２に電力を供給する主電線路Ｉを開
く。このため、外気温度が高いときの蓄熱体２６の蓄熱
量は、外気温度が低いときの蓄熱量よりも少なくなる。
主コントローラ４４がこの主電線路Ｉを開くときの蓄熱
量は、図１に符号Ｂで示す手動調整ダイヤルにより、蓄
熱体２６が例えばほぼ室温に等しい２０℃から最高温度
である７００℃の蓄熱量範囲で任意の大きさに設定する
ことができる。ランプ３２Ｌは、この主電線路Ｉの開閉
状態を表示する。

【００１６】なお、図２に示す符号５０および５２は、
それぞれ安全装置の例として主電線路Ｉに介挿された過
蓄熱防止器およびリレースイッチを示す。過蓄熱防止器
５０は例えばハウジング２０の外面温度が１４０℃とな
ったときに主電線路Ｉを開き、リレースイッチ５２は、
転倒時蓄熱停止センサ５４が暖房器本体１２の転倒を検
出したときおよび放熱異常サーモスタット５６が放熱時
の異常な高温度を検出したときに主電線路Ｉを開く。こ
れらの本体付制御部１６のスイッチ類および線路は、端
子ブロック５８に接続され、外部制御部１８（図１）の
電線路Ｓにこの端子ブロックを介して接続される。

【００１７】図３に示すように、外部制御部１８は、分
電盤内に収容された電気ヒータ電源用遮断器６０と、送
風ファン駆動電源用遮断器６２と、制御ヒータ６４の加
熱電源用遮断器６６と、蓄熱量調整装置の補助コントロ
ーラ６８とを備える。この補助コントローラ６８に、外
気温を検出する外気温センサ７０が接続されている。こ
の外気温センサ７０は、図３に示すように、外壁に直接
取付けてもよく、あるいは、図１に示すように、収容箱
Ｃ内に配置してもよい。収容箱Ｃを用いる場合は、収容
箱Ｃの上部に屋根を設け、側部および下部には空気の流
通を可能とする開口を設け、外気温センサ７０を風雨等
から保護しつつ直接外気に接触させる構造とするのが好
ましい。また、制御ヒータ６４は、補助センサ４６と共
に保温材で覆われた状態で制御室２４内に配置される。

【００１８】この補助コントローラ６８は、電線路Ｓお
よび端子ブロック５８を介して、制御室２４内に配置し
た制御ヒータ６４に接続されている。この制御ヒータ６
４を外気温センサ７０で検出した外気温度にほぼ比例し
た温度に加熱することにより、補助コントローラ６８
は、外気温度に応じた制御信号を主コントローラ４４に
出力する。この制御ヒータ６４の加熱は、外気温度に比
例した幅あるいは回数のパルスを制御ヒータ６４に出力
することにより行うことができ、この出力は、Ｅ１ダイ
ヤルとＥ２ダイヤルとの２つのダイヤルを個々に調整す
ることにより、設定する。この制御ヒータ６４には、上
記の電気スイッチ４８と連動するスイッチ４８ａ（図
２）が直列に接続されており、したがって、電気ヒータ
３２に電力が供給されていないときは、この制御ヒータ
６４が加熱されることはない。

【００１９】図４は、外気温度の変化に対して必要とす
る蓄熱量と、この必要な蓄熱量を蓄熱室２２に蓄熱させ
るために必要な補助コントローラ６８の出力すなわち制
御ヒータ６４の温度との関係を示す。図４の横軸は外気
温度を示し、これに対し、右縦軸は蓄熱室２２に必要な
蓄熱量を最大蓄熱量に対する割合で示し、また、左縦軸
は右縦軸の蓄熱量を確保するために必要な補助コントロ
ーラ６８の出力を示す。この補助コントローラ６８の最
大出力を８０％としてあるのは、蓄熱を必要としない外
気温度の場合でも、蓄熱体２６は少なくとも室温に等し
い温度を有し、蓄熱体温度センサ４０がこの温度に対応
する温度信号を主コントローラ４４に出力するためであ
る。

【００２０】図４の実施形態では、Ｅ１ダイヤルは蓄熱
可能な最大熱量を蓄熱室２２に蓄熱するときの最低外気
温度の設定範囲を−２０℃から１０℃の範囲とし、Ｅ２
ダイヤルは蓄熱を停止するときの最大外気温度の設定範
囲を１２℃から２０℃の範囲としてある。例えば最低外
気温度を−１２℃に、最大外気温度を１６℃に設定する
と、外気温センサ７０（図３）が例えば５℃の外気温を
検出したときは、蓄熱室２２に必要な蓄熱量は、最大蓄
熱量の４０％となり、この蓄熱量を確保するために補助
コントローラ６８が主コントローラ４４に出力する制御
信号は５０％であることを示す。そして、補助コントロ
ーラ６８の制御信号が０のときは、蓄熱室２２の蓄熱量
は最大蓄熱量である１００％となり、蓄熱を必要としな
い８０％のときは、蓄熱量０であり、室温に等しいかあ
るいはそれ以前に蓄熱された残熱による温度となる。し
たがって、最大外気温度と最低外気温度とをそれぞれ独
立させて設定することにより、この間の外気温度と蓄熱
量との比例関係が変化し、寒冷地域と温暖地域等の地域
的な気候あるいは設置場所等の特質、更に、寒さに対す
る感覚等の人の特質に応じて細かな調整が可能である。

【００２１】図５は、主コントローラ４４が電気スイッ
チ４８を作動するときの蓄熱体温度センサ４０と補助セ
ンサ４６との関係を示す。図５の（Ａ）は、補助コント
ローラ６８を用いないときの作動を示し、この場合に
は、蓄熱体温度センサ４０の検出値４０ｓがＢダイヤル
の設定値に達したときに、主コントローラ４４が作動
し、上述の電気スイッチ４８，４８ａを遮断する。ま
た、図５の（Ｂ）は、主コントローラ４４と補助コント
ローラ６８とを用いた時の作動を示し、この場合には、
蓄熱体温度センサ４０の検出値４０ｓと補助センサ４６
の検出値４６ｓとの和が、Ｂダイヤルの設定値すなわち
最大蓄熱位置に達したときに、主コントローラ４４が作
動し、蓄熱を停止する。もちろん、Ｂダイヤルを最大蓄
熱位置以外の位置に配置することも可能であり、この場
合にも、補助コントローラ６８の出力が外気温度に比例
するため、蓄熱室２２の蓄熱温度したがって蓄熱量は更
に下がる。

【００２２】この蓄熱暖房装置１０を使用する場合は、
主コントローラ４４のＢダイヤルを最大蓄熱位置（図５
の（Ｂ））に設定する。また、補助コントローラ６８の
Ｅ１，Ｅ２ダイヤルを介して最大蓄熱量を蓄熱するとき
の外気温度と蓄熱が不要な外気温度とを設定し、外気温
度の変化に対する蓄熱量の変動率を定める。Ｅ１ダイヤ
ルとＥ２ダイヤルとのそれぞれの設定温度の差が大きい
場合は、外気温度のわずかな変動でも蓄熱量が大きく変
化し、逆に、設定温度の差が小さい場合は、外気温度の
変動に対する蓄熱量の変動が小さくなる。

【００２３】この蓄熱暖房装置１０の作用は次のとおり
である。例えば夜１１時等電気料金の安価な時間帯に入
って電力が供給されると、電気スイッチ４８を介して蓄
熱室２２内の電気ヒータ３２に電流が供給され、蓄熱体
２６が加熱される。蓄熱体２６の温度が次第に上昇し、
この温度は蓄熱体温度センサ４０を通じて主コントロー
ラ４４に検出される。一方、補助コントローラ６８は、
外気温センサ７０を介して外気温度を検出し、図４に示
す関係にしたがって、この外気温度に応じた制御信号を
出力し、制御ヒータ６４を加熱する。この制御ヒータ６
４の温度は補助センサ４６を介して主コントローラ４４
で検出される。これにより、主コントローラ４４は、図
５の（Ｂ）に示すように、蓄熱体温度センサ４０の検出
値４０ｓと補助センサ４６の検出値４６ｓとの和が最大
蓄熱位置に達したときに、電気スイッチ４８を開き、蓄
熱体２６の加熱を停止する。同時に、制御ヒータ６４と
直列に介挿されたスイッチ４８ａも開き、制御ヒータ６
４の加熱も停止される。

【００２４】外気温度が高い場合は、補助コントローラ
６８の出力が大きいため、制御ヒータ６４がより高温に
加熱され、これにより、補助センサ４６の検出値４６ｓ
が大きくなり、相対的に、蓄熱体温度センサ４０の検出
値４０ｓが小さくしたがって蓄熱室２２の温度が低い状
態で、主コントローラ４４が作動し、電気スイッチ４８
が開く。逆に外気温度が低い場合は、補助コントローラ
６８の出力が小さいため、制御ヒータ６４の加熱温度が
低く、これにより、補助センサ４６の検出値４６ｓが小
さくなり、相対的に、蓄熱体温度センサ４０の検出値４
０ｓが大きくしたがって蓄熱室２２がより高い温度まで
加熱されたときに、主コントローラ６８が作動する。こ
れにより、蓄熱室２２内には、常に外気温度に対して過
不足のない熱量が蓄熱室２２内に蓄熱される。

【００２５】なお、補助コントローラ６８は、制御ヒー
タ６４を加熱することに代え、その外気温度に応じた出
力で、主コントローラ４４の設定温度を直接変更させる
ようにしてもよい。この場合には、Ｂダイヤルを機械的
に直接作動する場合の他、例えば電子制御により行うこ
とも可能であり、このようにすることにより、補助セン
サ４６が不要となる。

【００２６】

【発明の効果】以上明らかなように、本発明によれば、
天候変動の大きな季節においても、過不足のない必要熱
量を効率よく確実に蓄熱することのできる構造簡単で安
価な蓄熱暖房装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態による蓄熱暖房装置
の全体構造を概略的に示す説明図。

【図２】図１の蓄熱暖房装置の電気的な回路例の説明
図。

【図３】図１に示す蓄熱暖房装置の制御部の配置例を示
す説明図。

【図４】外気温度に対する必要な蓄熱量と補助コントロ
ーラの出力との概略的な関係を示すグラフ図。

【図５】主コントローラを作動させる蓄熱体温度センサ
と補助センサとのそれぞれの検出値を示すグラフ図。

【符号の説明】

１０…蓄熱暖房装置、１２…暖房器本体、１４，１６，
１８…制御部、２０…ハウジング、２２…蓄熱室、２４
…制御室、２６…蓄熱体、２８，３０…断熱材、３２…
電気ヒータ、３４…接続端子、３６，３８…窓、４０，
４６…センサ、４２…仕切壁、４４…主コントローラ、
４８，４８ａ…スイッチ、５０…過蓄熱防止器、５２…
リレースイッチ、５４…転倒時蓄熱防止センサ、５６…
放熱異常サーモスタット、５８…端子ブロック、６０，
６２，６６…遮断器、６４…制御ヒータ、６８…補助コ
ントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3L072 AA05 AB02 AC02 AD04 AD06 AD13 AD18 AE10 AF00 AF03 AG07 3L073 CC01 DD08 DE03 DF01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断熱材内に収容された高温蓄熱体と、こ
の蓄熱体を加熱する電気ヒータと、この電気ヒータに供
給する電流を制御する電気スイッチと、蓄熱体の温度を
検出し、この蓄熱体に所定熱量が蓄熱されたときにこの
電気スイッチを開く主コントローラと、外気温度を検出
し、外気温度に応じた制御信号をこの主コントローラに
出力し、主コントローラが電気スイッチを遮断するとき
の蓄熱量を外気温度に応じて変化させる補助コントロー
ラとを備えることを特徴とする蓄熱暖房装置。
【請求項２】前記補助コントローラは、蓄熱を停止す
る最大外気温度と、最大熱量を蓄熱する最低外気温度と
を予め記憶し、この最大外気温度と最低外気温度との間
で、検出した外気温度に比例する制御信号を出力するこ
とを特徴とする請求項１に記載の蓄熱暖房装置。
【請求項３】前記補助コントローラは、外気温度に応
じた温度に加熱されることにより、制御信号を出力する
制御ヒータを有し、前記主コントローラは、蓄熱体の温
度を検出する蓄熱体温度センサと、制御ヒータの温度を
検出する補助センサとを有し、この蓄熱体温度センサが
検出した温度と、補助センサが検出した温度との和から
前記所定熱量を検出することを特徴とする請求項１に記
載の蓄熱暖房装置。
【請求項４】前記主コントローラは、前記所定熱量を
手動で設定可能であることを特徴とする請求項１に記載
の蓄熱暖房装置。
【請求項５】前記補助コントローラは、最大外気温度
と最低外気温度とを、それぞれ独立させて調整可能であ
ることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱暖房装置。