JP3049536B2 - 床暖房構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な床暖房構造及び
その施工方法に関する。夜間電力を利用した蓄熱が可能
となる新規な床暖房構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、家屋におけるより快的な暖房の要
請から、自然対流により効率良く部屋を暖めることがで
き、エネルギー消費が少ない床からの放射（輻射）暖
房、即ち、床暖房が着目されている。

【０００３】床暖房とは、スラブ床または床下に埋設ま
たは配設した管の中に、温水・蒸気を通し、あるいは、
埋設したダクト中に温風を送り、あるいは電熱線を埋設
して、行う方法である。（「世界第百科事典」平凡社発
行、１９７３年版第１９巻第５６７〜５６８頁参照）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記刊行物で
紹介されている床暖房構造は、いずれも加熱手段である
管等は、コンクリート中に埋設するか、コンクリート上
または保温材の上に配設する方式であった。

【０００５】このため、加熱手段である加熱源である温
水・蒸気または電気等の供給をやめると、加熱手段もっ
ている熱はコンクリート等を介して放散し、暖房効果は
早期に消失してしまうと推定される。なお、保温材（断
熱材）の上に配設した場合でも、一般に保温材自体が蓄
熱作用を有することはほとんどなく、空気を介して放散
し、やはり、暖房効果が早期に消失してしまうと推定さ
れる。

【０００６】他方、夜間電力利用給湯システムに見られ
るような、余剰夜間電力を利用する蓄熱型の暖房システ
ムも本発明者らが知るかぎり存在しない。

【０００７】本発明は、上記にかんがみて、主として余
剰夜間電力を利用して、蓄熱型の床暖房を可能とし、相
対的に昼間の電力消費の節減が期待できる床暖房構造を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

(1) 請求項１に係る本発明の床暖房構造は、上記課題
を、下記構成により解決するものである。

【０００９】 床面からの放射熱により部屋を暖める床
暖房構造であって、スラブ床と地表面（グランド）との
間に砂層が形成され、砂層に電気抵抗加熱パネルが、地
表面に直接または地表面の近くで埋設されて所定個数敷
設され、さらに、電気抵抗加熱パネルと地表面との間に
積極的な断熱層を形成させないで、砂層及び地表面下の
地層に蓄熱層を形成可能としたことを特徴とする。

【００１０】(2) 請求項３に係る本発明の床暖房構造の
施工方法は、上記課題を、下記構成により解決するもの
である。

【００１１】請求項１に係る床暖房構造を施工する方法
であって、家屋のスラブ床施工部位の地表面（グラン
ド）を整地後、直接または薄い砂層を形成して、所定枚
数の電気抵抗加熱パネルを敷設し、該電気抵抗加熱パネ
ル上に砂層を施工し、該砂層上にスラブ床を施工するこ
とを特徴とする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図例に基づいて、
説明する。

【００１３】Ａ．基本的には、スラブ床１１と地表面
（グランド）１３との間に、砂層１５が形成され、該砂
層１５の地表面に直接または近くに、電気抵抗加熱パネ
ル（以下「加熱パネル」と称する。）１７が所定個数、
敷設されている構造である。（図１参照） ここでスラブ床１１の材質は、コンクリート床、木の
床、等を問わない。この際、床スラブの下面は、湿気が
上昇して来ないように、防水処理、または、ビニルシー
ト等の耐透湿性シートを貼着しておくことが望ましい。

【００１４】また、建築物のコンクリート基礎部分Ｂの
内側に厚さ１０cm程度の断熱材（グラスウール、発泡ス
チレン等）１９を全面貼り付けられていることが、熱逸
散を防止する見地から望ましい。

【００１５】砂層１５を形成する砂材は、川砂、山砂、
海砂等、特に限定されず、０．０１〜２mmのものを、通
常、使用し、適宜、土または砕石等を混合してもよい。

【００１６】砂層の厚さは、通常、スラブ床１１と地表
面１３との空隙に略合致させ、通常、５〜３０cm（望ま
しくは１０〜２０cm）とする。５cm未満は、蓄熱・熱の
均一分散作用に悪影響が出ると共に、砂層をブルドーザ
等で地ならしした際、加熱パネルが損傷するおそれがあ
る。また、３０cmを越えると、周囲からの放熱及び床面
への伝熱効率が低下する。

【００１７】砂層１５の回り、即ち、コンクリート基礎
部分の内側には、熱逸散防止のために断熱層（保温層）
１９を形成しておくことが望ましい。例えば、この断熱
層１９としては、厚さ５〜１５cm程度のグラスウール層
や、発泡スチロール層を挙げることができる。

【００１８】また、通常、暖房コントロールは、スラブ
床１１に埋め込まれたセンサ２１を会して、加熱パネル
１７の給電部と連動するようになっているサーモスタッ
ト２３で行う。

【００１９】 Ｂ．加熱パネル１７としては、特に、限
定されないが、放射熱を発生させるために、本願出願人
が特願平５−２０７６８２号に係る出願において提案し
た主として天井に配される下記構成の電気加熱アセンブ
リを床暖房用に改変したものが、メイテナンスフリー
（耐久性）の見地から望ましい。具体的には、下記の通
りである。

【００２０】「電気抵抗加熱線が埋設され、一端面から
前記電気抵抗加熱線と接続された一対のリード線が突出
された矩形の加熱パネルと、該一対のリード線を給電線
に接続するコネクタと、該コネクタとともにリード線及
び給電線の一部を電気的絶縁手段を介して保持固定し、
前記加熱パネルの一端部を挟持する断面Ｕ字形のクロー
ジャ部材とからなる電気加熱パネルアセンブリにおい
て、前記電気抵抗加熱線と前記リード線との接続部が、
熱収縮性チューブで被覆されているとともに、前記電気
抵抗加熱線がフッ素樹脂で被覆されていることを特徴と
する。」 具体的には、下記の通りである。

【００２１】(1) 図２に示す如く、加熱パネル１７は、
全体が矩形の形状を備え、抵抗加熱線１２が全体に折曲
げ形状をなすように埋め込まれている、加熱パネル１０
から構成されている。該加熱パネル１７は、図１・４に
示す如く、平坦な対置する表面、すなわち、両側面１
４、１６、及び、リード線２０、２２が突き出した端面
１８を備えている。リード線２０、２２は、加熱パネル
１７内において、加熱抵抗線１２と接続され、２４で表
示された給電線によって、図示しない電源から供給を受
ける。

【００２２】給電線２４は、パネル１０のような一連の
加熱パネルを並列に接続する働きをする。もちろん、部
屋またはゾーン内における加熱制御のためのパネルのオ
ン・オフ操作は、後述のサーモスタット手段によって行
うことができる。

【００２３】例示の給電線２４は、給電絶縁導体２８、
３０を露出するために図１の部分ａの範囲が除去され
た、外側絶縁材２６を備えている。給電絶縁導体２８、
３０は、それぞれ、小さなコネクタ３２、３２によって
リード線２０、２２に接続されている。

【００２４】本発明では、給電線２４とリード線２０、
２２を電気的に接続するために、多種多様なコネクタ３
２を用いることが可能であり、例えば、図３〜４に示す
ものを好適に使用可能である。

【００２５】コネクタ３２は、コネクタ本体部３３と、
該コネクタ本体部３３の一側にそれぞれヒンジ結合され
たカバー部３５と、ロック部３７とからなる構成であ
る。そして、コネクタ本体部３３は、給電絶縁導体２８
（３０）及びリード線２０（２２）の絶縁被覆に電気的
に接続可能に食い込むスリット３４ａ、３４ｂを有する
接続端子３４が組み込まれ、且つ、給電線導入用保持溝
３３ａを備えている。また、カバー部３５は、リード線
導入用筒部３５ａを備え、自由端側に爪受け部３５ｂを
備えている。さらに、ロック部３７は断面Ｌ字形で自由
端側にロック爪３７ａを備えている。

【００２６】このコネクタ３２の使用態様は、次の通り
である。

【００２７】ロック部３７とカバー部３５とロックを解
除した状態で、給電絶縁導体２８（３０）をスリット３
４ａに挟み込む。すると、給電絶縁導体２８（３０）の
絶縁被覆に接続端子３４が食い込み、給電絶縁導体２８
（３０）は接続端子３４と電気的に接続状態となる。リ
ード線２０（２２）をリード線導入用筒部３５ａにスト
ップするまで挿入する。そして、ロック部３７のロック
爪３７ａを、カバー部３５の爪受け部３５ｂに係合させ
て、コネクタ３２を閉じる。すると、リード線２０（２
２）の絶縁被覆に接続端子３４が食い込み、リード線２
０（２２）は接続端子３４と電気的に接続状態となる。
こうして、給電絶縁導体２８（３０）とリード線２０
（２２）とは、接続端子３４で絶縁被覆が自動ストリッ
ピングされて電気的に接続される。

【００２８】コネクタ３２、３２が、図２に示すように
配置され、リード線２０、２２と給電線絶縁導体２８、
３０の間に必要な接続が施されると、この接続は、クロ
ージャ部材３８によって封じ込める準備が整ったことに
なる。

【００２９】本発明に基づいて、クロージャ部材３８
は、図５〜６に示す如く、全体がＵ字形の構造をなし、
全体が平坦で、加熱パネル１７のエッジ部分をしっかり
と包囲するように間隔が設けられた、向かい合った平行
な脚４０、４２を備えている。すなわち、クロージャ部
材３８を、その表側脚４２側に形成されたねじ孔５２を
固定線Ｌに対応させて移動させると、その脚４０、４２
は、パネルの両側面１４、１６の上をスライドして、ア
センブル位置につくと、これらを包囲する。図５に示す
ように、脚４０及び４２のパネルへの移動を制限し、ク
ロージャ部材３８の湾曲部分４４とパネルエッジ１８と
の間隔をあけた状態が保たれるようにする接合手段を設
けることが望ましい。接合手段は、脚４０の横方向の内
側に延び、図５に示すようにエッジ１８と係合するリブ
４６の形をとることができる。さらに、脚４０、４２の
寸法及び形状は、わずかに圧入できるようなものにする
ことが望ましい。すなわち、脚４０、４２は、両面１
４、１６と係合すると、わずかにはね返されて、互いに
離され、内側に曲がって、クロージャ部材３８を図５・
６に示すアセンブル位置に摩擦で保持することができる
ようになっている。

【００３０】クロージャ部材３８が図例のように配置さ
れると、図１の給電線２４のａの範囲で、リード線２
０、２２、及び、コネクタ３２、３２のための筒状包囲
空間が形成される。図示のように、クロージャ部材３８
の本体部（湾曲部分）４４は、断面が部分的に円筒形で
あるが、本発明の範囲内において、他の構造とすること
も可能である。

【００３１】電気的絶縁手段Ｉは、塑性状態を有してい
て、その塑性状態でクロージャ部材３８に導入される
と、小さな絶縁給電線導体２８、３０、リード線２０、
２２、及び、コネクタ３２、３２のまわりを封じ込める
ようになっている、グラウト状材料の形をとる。グラウ
ト状材料が硬化すると、前述の構成要素は、所定位置に
永久固定されて、絶縁が施される結果となる。このグラ
ウト状材料としては、天井に比して高い防湿性（防水
性）が要求されるため、天井に使用するプラスターの代
わりに、スプレーＳで施工できる一液型ウレタンを使用
することが望ましい。

【００３２】クロージャ部材３８を加熱パネル１７に固
定するための取り付け手段としては、多種多様な他の手
段を用いることができるが、通常、ねじ手段を用いる。
ねじ５０は、図１のクロージャ部材３８の適合するねじ
孔５２に挿入され、例示の加熱パネル１７の石膏または
他の材料を貫いて延びている。加熱パネル１７には、図
２・６に示すリード線２０、２２の間におけるネジ５０
を挿入するのに安全な部位を指示する標識（固定線）Ｌ
を設けることが望ましい。

【００３３】(2) そして本実施例では、抵抗加熱線１２
とリード線２０、２２との接続部Ｃが、熱収縮性チュー
ブ６０で被覆されているとともに、抵抗加熱線１２がフ
ッ素樹脂７０で被覆されている。（図７〜８参照） 上記接続部Ｃは、抵抗加熱線１２及びリード線２０（２
２）でクリンプ６１でカシメ（squeezed) 接続されてい
る。熱収縮性チューブ６０を被せるときは、接着剤及び
シールを兼ねるホットメルト型ライナー６３を接続クリ
ンプ６１に被せた後、収縮前の熱収縮性チューブ６０を
該部位に配した後、熱を加えて熱収縮性チューブを収縮
させる。熱収縮性チューブ６０としては、熱収縮性を持
たせるように延伸加工したポリエチレン、ポリ塩化ビニ
ル樹脂等のものを使用できる。この熱収縮性チューブ６
０で接続部が被覆されていることにより、該接続部の密
封性（水密性）が向上するため、防水性が増大し、且
つ、濡れたときのア−ク発生が防げる（安全性の向上に
寄与する）。

【００３４】また、抵抗加熱線１２が、ポリテトラフル
オロエチレン等の融点の高く耐薬品透過性に優れたフッ
素樹脂７０で被覆されているため、抵抗加熱線１２の過
酷な熱影響や化学腐食作用に対する耐性が向上する。

【００３５】さらに、抵抗加熱線を８１５アロイ製とす
ることが望ましい。８１５アロイは、ニクロム線等に比
して、熱線膨張率が小さくて、熱サイクルに対するスト
レスが小さいため、抵抗加熱線１２の耐久性が向上す
る。

【００３６】また、加熱パネル１７の層構造は、図５に
示す如く、電気抵抗加熱線１２が高密度マステック（Hi
gh Density Mastic)層６５に埋設され、少なくともその
一面（通常下面側）がプラスター（石膏ボード：Gypsum
Board）層６７が一体形成されているものが耐荷重性等
の見地から望ましい。なお、表皮層６９は、通常、印刷
性及び包装性等の見地から紙製である。

【００３７】(3) 次に、上記構成の床暖房構造を施工す
る方法について説明をする。（図１・９参照） まず、建築物のコンクリート基礎部分Ｂの内側に厚さ
１０cm程度の断熱材（グラスウール、発泡スチレン等）
１９を全面貼り付ける。これは、輻射熱が建築物の外部
に漏れないためである。

【００３８】次に、平らにならされた地面に、加熱パ
ネル１７を、表皮層６９を上として必要量敷きつめる。
ここで、必要量とは、予め、建築物の断熱性・気密性・
規模等によって計算されるものである。

【００３９】敷き詰められた加熱パネル１７を並列に
電気供給線に接続する。この接続方法は、前述の天井暖
房システムの場合と同様に行う。但し、接続部分のコネ
クター３２に防水スプレーでコーティングしてからエン
ドキャップを装着する。ここで、床暖房の場合一度施工
したら、その後の電気供給配線の修理は実際上不可能で
あるため、電気供給配線（給電線２４）を、図例の如
く、２本または３本としておくことが望ましい。どちら
かの給電線２４が切れても、残りの回線で暖房が可能と
なるためである。

【００４０】加熱パネル１７を敷きつめた後、砂（あ
るいは砂を混ぜた土）を１５〜５０cm程度さらに敷きつ
めて砂層１５を施工した（通常、ブルドーザでならす）
後、建築物のスラブ床１１を施工する。また、この際、
防水処理して特殊ポリ塩化ビニルシートなどで、床面全
体を覆っておくことが望ましい。

【００４１】サーモスタット用引き出し線２５をスラ
ブ床に埋め込み、サーモスタットを壁部分に設置する。
これで、工事は完了であるが、必要により、高温防止装
置用引き出し線を、パネル面に接続し、同装置を壁部分
に設置してもよい。

【００４２】(4) 次に、上記実施例の使用態様を説明す
る。

【００４３】まず、冬期等の冷間期において、加熱パネ
ル１７を通電状態とする。すると、加熱パネル１７から
発生する放射熱は、加熱パネル１７が地表面１３に直接
または近くに位置しているため、砂充填層１５が暖めら
れるとともに、該地表面下の地層も暖め、図例のような
逆ドーム状の蓄熱層２９が形成される。この蓄熱層２９
の境界部では、熱移動のない均衡状態である。

【００４４】この蓄熱層２９の形成は、夜間電力を利用
して行うことができ、エネルギーの効率的な利用が可能
となる。

【００４５】そして、昼間の暖房の利用時には、該蓄熱
層２９が放熱することにより、砂層１５を介して、スラ
ブ床１１を暖め、放射床暖房が可能となる。このため、
昼間は、蓄熱層２９がない場合に比して、相対的に加熱
パネル１７の通電時間を短くできる。

【００４６】なお、図１における地下の温度分布表示
は、はサーモスタット温度を１６℃に設定したときの、
ものである。

【００４７】

【発明の作用・効果】 本発明の床暖房構造及びその施
工方法は、床面からの放射熱により部屋を暖める床暖房
構造であって、スラブ床と地表面（グランド）との間に
砂層が形成され、砂層に電気抵抗加熱パネルが、地表面
に直接または地表面の近くで埋設されて所定個数敷設さ
れ、さらに、電気抵抗加熱パネルと地表面との間に積極
的な断熱層を形成させないで、砂層及び地表面下の地層
に蓄熱層を形成可能としたことを特徴とする構成によ
り、下記のような作用・効果を奏する。

【００４８】 冷寒期において、加熱パネルを通電状態
とする。すると、加熱パネルから発生する放射熱は、砂
充填層を暖めるとともに、該地表面下の地層も暖め、該
地層に逆ドーム状の蓄熱層を形成する。加熱パネルが地
表面に直接又は地表面の近くで砂層に埋設されて、か
つ、電気抵抗加熱パネルと地表面との間に積極的な断熱
層を形成させないで配置されているためである。

【００４９】従って、主として余剰夜間電力を利用し
て、蓄熱型の床暖房を可能となる。よって、本発明は、
同じ暖房効果を得るために加熱パネルに対する昼間の通
電時間を相対的に短くでき、省エネルギー化に大きく寄
与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の床暖房構造の一例を示すモデル図

【図２】本発明の実施例で使用する電気加熱パネルアセ
ンブリの平面図

【図３】図２で使用するコネクタのロック解除時の斜視
図

【図４】同じくロック時の斜視図

【図５】加熱パネルにクロージャ部材を取付けた状態を
示す部分切欠き斜視図

【図６】同じく部分平面図

【図７】抵抗加熱線とリードの接続部を示す側面図

【図８】図７の８−８線断面図

【図９】本発明の施工方法における給電線配線の一例を
示す平面図

【符号の説明】

１０ 加熱パネル １１ スラブ床 １２ 抵抗加熱線 １３ 地表面 １５ 砂層 １７ 加熱パネル ２０、２２ リード線 ２４ 給電線 ３２ コネクタ ３８ クロージャ部材 ６０ 熱収縮性チューブ Ｃ 抵抗加熱線とリード線の接続部 Ｉ 電気的絶縁手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床面からの放射熱により部屋を暖める床
   暖房構造であって、 スラブ床と地表面（グランド）との間に砂層が形成さ
   れ、 該砂層に電気抵抗加熱パネルが、前記地表面に直接また
   は前記地表面の近くで埋設されて所定個数敷設され、さ
   らに、前記電気抵抗加熱パネルと前記地表面との間に積
   極的な断熱層を形成させないで、前記砂層及び地表面下
   の地層に蓄熱層を形成可能としたことを特徴とする床暖
   房構造。
2. 【請求項２】 前記地表面下の地層に形成される前記蓄
   熱層が逆ドーム状であることを特徴とする請求項１記載
   の床暖房構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の床暖房構造を施
   工する方法であって、 家屋のスラブ床施工部位の地表面（グランド）を整地
   後、直接にまたは薄い砂層を形成して、所定枚数の電気
   抵抗加熱パネルを敷設し、該電気抵抗加熱パネル上に砂
   層を施工し、該砂層上にスラブ床を施工することを特徴
   とする床暖房構造の施工方法。