JP2006317072A - 蓄熱式床下暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱式床下暖房システムにおいて、蓄熱体に発熱体が埋設されて床下空間に配置される蓄熱式床下暖房装置の施工を容易にし、且つ耐久性が高く、熱効率の良い蓄熱式床下暖房装置を得るとともに、熱伝導効率の高い床下構造を含む蓄熱式床下暖房システムを得る。
【解決手段】蓄熱体に埋設される発熱体を、金属材質外皮内にミネラル材質からなる絶縁体を充填し、絶縁体内部に少なくとも1以上の発熱線を挿通したＭＩケーブルとするとともに、床面に、室内と床下空間を連通する通気路を設ける、若しくは建物の外壁と内壁との間の空洞部と、床下空間とを連通する通気路を設けることとする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、高断熱・高気密住宅における建物構造・床構造を含めた深夜電力利用の蓄熱式床下暖房システムに関する。

従来の蓄熱式の床暖房は、床材直下にコンクリート等の蓄熱層を形成し、該蓄熱体の表面若しくは内部に埋設された温水循環用の配管や電熱線の発熱により蓄熱層に熱が蓄熱され、その熱の放射により暖房がなされている

そこで、本願出願人は、高断熱・高気密住宅において、ユニット化されたシーズヒータを発熱体として蓄熱体に埋設した蓄熱式床下暖房装置を備え、且つ建物の床下構造をも含めた蓄熱式床下暖房システムを発明し、既に特許を受けている。

しかしながら、前記システムにおいても、施工場所に応じたシーズヒータユニットの態様の変更が困難であったり、また、シーズヒータとリード線との接続部の数が多いために、接続部での絶縁や漏電によってシーズヒータユニットが故障したり、建物の階層での温度差が生じてしまう等、耐久性、熱効率、ランニングコスト、施工の容易性の点で種々の問題があった。
特許第３５５２２１７号公報

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、施工が容易であり、耐久性が高く、熱効率に優れ、イニシャルコスト及びランニングコストが安価である蓄熱式床下暖房装置を備えた蓄熱式床下暖房システムを提供しようとすることである。

また、蓄熱式床下暖房装置から放射される熱を効率的に建物内に伝えることのできる建物構造を備えた蓄熱式床下暖房システムを提供しようとすることである。

上記課題を解決するために、本発明は、高断熱・高気密住宅の床下空間において、発熱体を埋設した蓄熱体から構成する蓄熱式暖房装置を床下下部に配設し、地面と蓄熱式暖房装置との間には断熱材を配置し、床部と前記蓄熱式暖房装置との間には所定空間を形成して、深夜電力を使用して発熱体に通電することで発熱体からの熱を蓄熱体に蓄熱することで蓄熱体からの低温輻射熱により床下空間及び床部の暖房を行うことを特徴とする蓄熱式床下暖房システムであって、発熱体を、金属材質外皮内にミネラル材質からなる絶縁体を充填し、絶縁体内部に少なくとも１以上の発熱線を挿通したＭＩケーブル、若しくは金属の保護管内部をマグネシア（ＭｇＯ）粒子で充填し、マグネシア（ＭｇＯ）内部の少なくとも１以上の発熱線を挿通したヒータ部を、リード線で複数個直列若しくは並列に接続してユニット化されたシーズヒータユニットとしたことを特徴とする蓄熱式床下暖房システムとする。

尚、地面と蓄熱式暖房装置との間の断熱材を設けずに、床下の地面上に防湿シートを配置し、その上蓄熱式暖房装置を配した構成とすることで地熱を断熱として利用し、断熱材を使用しなくとも断熱材と同様の効果を得ることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式床下暖房システムとすることも可能である。

また本発明は、床部に室内と床下空間を連通する通気路を設けたことを特徴とする蓄熱式床下暖房システムとする。

さらに本発明は、建物の外壁と内壁との間の空洞部と、床下空間とを貫通する通気路を設けたことを特徴とする蓄熱式床下暖房システムとする。

本発明の蓄熱式床下暖房システムによれば、電気式の為、安全かつ環境にもクリーンで、騒音も少ない暖房が可能であり、深夜電力を使用して蓄熱し日中に蓄熱した熱を放出して暖房を行うので、ランニングコストが安価で且つ室内温度を２４時間ほぼ一定に保つ全館暖房が可能となる。さらに、低温で自然対流による暖房であることから、人にストレスを与えない快適な暖房が可能である。

地面と蓄熱式暖房装置との間の断熱材を設けずに、床下の地面上に防湿シートを配置し、その上蓄熱式暖房装置を配した構成とすることで地熱を断熱として利用し、断熱材と同様の効果を得るために、施工が容易で、かつコストを安価にすることができる。

さらに、発熱体としてシース厚が薄く曲げ形成が容易なＭＩケーブルを使用するため、現場での施工又は変更が容易であり、耐熱性及び腐食性が高く、また、ＭＩケーブルとリード線との接続部が２箇所のみであるために、絶縁や漏電による故障が生じ難くいという効果を得ることができる。

また、床面に室内と床下空間を連通する通気路を設けることにより、蓄熱式床下暖房装置からの熱を建物内に効率的に伝えることが可能であり、また、床下空間と壁部の空洞部を連通する通気路を設けることにより、床部と壁部が暖められて建物内の温度差のない暖房を行うことが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されるのは高断熱・高気密の建物についてである。図３は、本発明に係る蓄熱式床下暖房システムの一実施例の形態であって、床下構造を示す断面図である。

本発明に係る蓄熱式床下暖房システムは、地面にコンクリートが打設されて形成される布基礎部１は、その外側及び内側がそれぞれ断熱材２ａ及び２ｂで被覆されて床下空間１２の外気温からの影響を遮断するとともに建物内の気密が十分確保される。この床下空間は、外断熱であっても内断熱であっても、或いは両断熱であっても気密が十分に確保されるようであればどのような形態であってもよい。また、布基礎部１上には土台４がパッキン３を介して配置され、土台４上には柱や壁材が組み立てられるとともに根太４０が配置され、その上に構造用合板６が配置され、そしてその上に床面７が形成される。床面７には、室内１７と床下空間１２とを連通する通気路９が形成される。

床下空間１２内の地盤上には蓄熱式床下暖房装置Ａが配置される。

蓄熱式床下暖房装置Ａは、地面上から防湿材シート１０、断熱材２ｃ、蓄熱層１１が順次積層され構成される。蓄熱層１１内には発熱体であるＭＩケーブル８が埋設される。尚、防湿材シート１０の厚さは０．１ｍｍ以上、断熱材２ｃは３０ｍｍ以上、蓄熱層は１５０〜２００ｍｍとするのが好ましい。

蓄熱体１１はコンクリート層とするのが好ましいが、砂利層のみ又は砂利層とコンクリート層の２層による構成としても良い。また、断熱材２ｃを使用せずに、地面上に防湿シートを配置し、その上蓄熱式暖房装置を配する構成として、床下の約１５〜１６℃の地熱を利用して断熱材と同様の効果を得ることが可能であり、そのため施工を容易にするとともにコストを安価にすることができる。

ＭＩケーブル８は、図１に示すように、金属材質外皮５３内にミネラル材質からなる絶縁体５２を充填し、絶縁体５２内に発熱線５１ａを挿通した構成、若しくは絶縁体５２内を挿通する発熱線５１ｂ及び５２ｃの２本が互いに接触しないように挿通した構成とする。金属材質外皮５３としては銅パイプ、絶縁体５２としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）若しくは繊維ガラス、発熱線５１ａ〜５１ｃとしては銅ニッケル合金を使用する。

また、図２に示すように、ＭＩケーブル８の両端部は接続部５４ａ及び５４ｂを介してリード線５５ａ及び５５bと２箇所のみでの接続であり、リード線は電源へと接続される。ＭＩケーブル８は、蛇行状等に施工場所に応じて自由に曲げ形成されて蓄熱体１１内に埋設される。

深夜電力の通電によりＭＩケーブル８が発熱し、その熱が蓄熱体１１に蓄熱される。日中は基本的に通電を停止し、蓄熱された熱の放射を行うことにより暖房がなされる。蓄熱体1１から放射される熱は、直接床面７を暖めるとともに、床下空間１２内の空気を加熱する。床下空間１２で加熱された空気は、室内１７と床下空間１２とを連通する通気路９を通り室内へ移動して室内の対流暖房がなされる。

尚、蓄熱式床下暖房装置Ａの発熱体として、金属の保護管内部をマグネシア（ＭｇＯ）粒子で充填するとともに、マグネシア（ＭｇＯ）内部の少なくとも１以上の発熱線を挿通したヒータ部を、リード線で複数個直列若しくは並列に接続してユニット化されたシーズヒータユニットとしてもよい。

図４〜図９は請求項６の発明の実施形態であって、建物の外壁と内壁間の空洞部と、床下空間とを連通する通気路を設けた場合の実施形態を示す図である。図４及び図７は外断熱を使用した建物についての実施形態を示す床下構造の断面図及びその断面斜視図であり、図５及び図８は内断熱を使用した建物についての実施形態を示す床下構造の断面図及びその断面斜視図であり、図６及び図９は根太を使用しない建物構造についての実施形態を示す床下構造の断面図及びその断面斜視図である。

図４及び図７の実施形態においては、外貼断熱材２２と内壁１４との間に空洞部１８が形成される。床面１３は、根太４１上に構造用合板１２が配置され、その上に床面１３が形成される。

図５及び図８の実施形態においては、内部に断熱材３２が充填された外壁３６を使用した内断熱構造の建物であって、外壁３６と内壁１４との間に空洞部２８を形成し、床下空間１２と該空洞部２８が連通する通気路２９を形成する。またこの場合、図６及び図９に示すように、根太を配置しない根太レス構造用合板３５上に床面を形成した構造の建物であっても、外壁４６と内壁１４との間に空洞部３８を形成し、床下空間１２と該空洞部３８が連通する通気路３９を形成する。

蓄熱体１１から放射された熱は、直接床面７を暖めるとともに、床下空間１２内の空気を加熱する。床下空間１２で加熱された空気は、外壁と内壁間に形成された空洞部と床下空間を連通する通気路を通って前記空洞部へ移動し、内壁１４を暖めることで建物内の暖房がなされる。

本発明は以上のような構成であり、まず夜間に深夜電力を使用してＭＩヒータ８に通電することでＭＩヒータ８が発熱し、その熱が蓄熱体１１に蓄熱され、明け方には蓄熱体１１の蓄熱量が所定の値に達して通電は自動的に停止される。その後蓄熱体１１から蓄熱された熱が放射されることで、床面１３が直接暖房されるとともに、床下空間１２内の空気が加温される。

請求項５の発明においては、床下空間１２で加温された空気は、通気路９を通り室内１７へ送られる。このように室内１７と床下空間１２とを空気が循環することで建物全館の暖房がなされる。

請求項６の発明においては、床下空間１２で加温された空気は、通気路１９、２９又は３９を通りそれぞれ空洞部１８、２８又は３８へ送られる。このように床下空間１２と空洞部１８、２８又は３８とを空気が循環することで、床面と壁部が暖められることで室内の暖房がなされ、各室内の室温に温度差が生じることなく建物全館の暖房が可能となる。

本発明の実施の形態においては、床下空間からの自然対流による空気の循環により暖房を行うのが好ましいが、場合によっては、床下空間に送風ファンを設置して、強制対流による空気の循環をすることも可能である。

このように本発明によれば、耐久性が高く、効率的で安価な蓄熱式床下暖房システムを提供することができるが、本発明は必ずしも上記に限定されるものではない。

本発明に係るＭＩケーブルの部分断面を示す斜視図である。 本発明に係るＭＩケーブルとリード線との接続状態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態を示す概略断面図である。 図３の実施形態を示す概略斜視図である。 図４の実施形態を示す概略斜視図である。 図５の実施形態を示す概略斜視図である。

符号の説明

Ａ 蓄熱式床下暖房装置
１ 布基礎
２ａ、２ｂ、２ｃ 断熱材
３ 気密パッキン
４ 土台
７、１３ 床面
８ ＭＩケーブル
９ 通気路
１０ 防湿材シート
１１ 蓄熱体
１２ 床下空間
１４ 内壁
１５ 構造用合板
１７ 室内
１８、２８、３８ 空洞部
１９、２９、３９ 通気路
２２ 外断熱材
３２、４２ 内断熱材
３５ 根太レス構造用合板
３６、４６ 外壁
４０、４１、４２ 根太
５１ａ、５１ｂ 発熱線
５２ 絶縁体
５３ 金属材質外皮
５４ａ、５４ｂ 接続部
５５ａ、５５ｂ リード線

Claims (6)

1. 高断熱・高気密住宅の床下空間において、発熱体を埋設した蓄熱体から構成する蓄熱式暖房装置を床下下部に配設し、地面と蓄熱式暖房装置との間には断熱材を配置し、床部と前記蓄熱式暖房装置との間には所定空間を形成して、深夜電力を使用して発熱体に通電することで発熱体からの熱を蓄熱体に蓄熱することで蓄熱体からの低温輻射熱により床下空間及び床部の暖房を行うことを特徴とする蓄熱式床下暖房システム。
2. 床下の地面上に防湿シートを配置し、その上蓄熱式暖房装置を配した構成とすることで地熱を断熱として利用し、断熱材を使用しなくとも断熱材と同様の効果を得ることを特徴とする請求項１記載の蓄熱式床下暖房システム。
3. 発熱体を、金属の保護管内部をマグネシア（ＭｇＯ）粒子で充填し、マグネシア（ＭｇＯ）内部の少なくとも１以上の発熱線を挿通したヒータ部を、リード線で複数個直列若しくは並列に接続してユニット化されたシーズヒータユニットからなることを特徴とする請求項１及び２記載の蓄熱式床下暖房システム。
4. 発熱体を、金属材質外皮内にミネラル材質からなる絶縁体を充填し、絶縁体内部に少なくとも1以上の発熱線を挿通したＭＩケーブルとしたことを特徴とする請求項１及び２記載の蓄熱式床下暖房システム。
5. 床部に、室内と床下空間を貫通する通気路を設けたことを特徴とする請求項１〜４記載の蓄熱式床下暖房システム。
6. 建物の外壁と内壁との間の空洞部と、床下空間とを貫通する通気路を設けたことを特徴とする請求項１〜４記載の蓄熱式床下暖房システム。

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