JP3333771B2 - 蓄熱暖房装置 - Google Patents

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
ヒータで例えば７００℃程度まで加熱し、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、蓄熱体
の周部を断熱材で囲み、自然放熱による輻射暖房と強制
放熱による対流暖房とを組合せ、長時間にわたって効率
よく暖房する。輻射暖房を行う場合は、朝方の寒いとき
でも、輻射面からの自然放熱で室内が均等に暖房される
ため、極めて快適な暖房空間を形成される。しかし、日
中等の強力な暖房を必要としない場合、あるいは、蓄熱
体の温度が低下してきた状態でも輻射による自然放熱を
持続させることはエネルギを浪費することになる。本発
明は、上述の事情に基づいてなされたもので、蓄熱体の
蓄熱量に応じて、この蓄熱量を効率よく利用することの
できる蓄熱暖房装置を提供することを目的とする。

【０００３】

【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、高温蓄熱体とこの蓄熱体を加熱す
る電気ヒータとを収容し、蓄熱体に近接する側に配置さ
れた内側断熱材層と蓄熱体から離隔する側に配置された
外側断熱材層とを有する輻射暖房壁を少なくとも１の面
に形成した蓄熱室を備え、この輻射暖房壁の内側断熱材
層は、外側断熱材層よりも、高温のときに熱伝導率が大
きく増加する断熱材で形成され、輻射暖房壁を除く壁部
は、高温時にも熱伝導率が大きく増加しない断熱材で形
成されることを特徴とする。

【０００４】この蓄熱暖房装置は、蓄熱室に隣接配置さ
れ、蓄熱室を通して加熱した空気を送出す送風室とを有
し、蓄熱体の温度が低下したときに、自然放熱による輻
射暖房から、送風による対流暖房に切換え可能であるこ
とが好ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１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。

【０００６】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７００℃程度の最大
蓄熱熱量まで加熱するために、複数本の電気ヒータ２８
が蓄熱体２６内に挿通されている。これらの電気ヒータ
２８は、接続端子３０を制御室２４内に突出させ、図示
しない制御回路に接続されている。制御室２４内に配置
した端子ブロック３２は、これらの端子３０および制御
回路を外部制御部１８に接続する。なお、図１では、簡
略化するために、これらの端子３０の内１つのみを示
す。

【０００７】この蓄熱室２２内の温度すなわち蓄熱量を
制御するため、蓄熱体温度センサ３４が、制御室２４と
蓄熱室２２とを仕切る断熱材製の仕切壁３６内に差込ま
れている。この蓄熱体温度センサ３４は、本体付制御部
１６の主コントローラ３８から延設されている。この主
コントローラ３８は、外部制御部１８に設けた補助コン
トローラ４０と共に、蓄熱室２２内の蓄熱量を制御す
る。

【０００８】本実施形態における主コントローラ３８
は、液体膨張式の可変サーモスタットで形成してあり、
上記の蓄熱体温度センサ３４と、これに連通した補助セ
ンサ４２とを備える。この主コントローラ３８は、これ
らの２つのセンサ３４，４２を介して検出した温度の和
が、温度設定ダイヤルＴで設定した値となったときに、
電気ヒータ２８への電流の供給を停止する。符号２８Ｌ
は、電気ヒータ２８の通電状態を示す表示ランプであ
る。

【０００９】この主コントローラ３８の補助センサ４２
を加熱する制御ヒータ４４は、制御室２４内の端子ブロ
ック３２および外部線路Ｓを介して補助コントローラ４
０に接続されている。この補助コントローラ４０は、こ
の制御ヒータ４４を外気温センサ４６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、外気温度
に応じた制御信号を主コントローラ３８に出力する。こ
の制御ヒータ４４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４４に出力することによ
り制御でき、この出力の大きさは、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、設定することができる。

【００１０】例えばＥ１ダイヤルにより、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を−
２０℃から１０℃の範囲で設定し、Ｅ２ダイヤルによ
り、蓄熱を停止するときの最大外気温度を１２℃から２
０℃の範囲で設定することにより、外気温度の変化に対
する補助コントローラ４０の出力の比率を調整すること
ができる。このＥ１ダイヤルで設定した最低外気温度と
Ｅ２ダイヤルで設定した最大外気温度との設定温度差が
大きい場合は、外気温度の変化に対する出力すなわち制
御ヒータ４４の加熱温度の変化が小さく、逆に、最低外
気温度と最大外気温度との設定温度差が大きくなるよう
に設定した場合は、外気温度が僅かに変化したときでも
制御ヒータ４４の加熱温度が大きく変化する。

【００１１】上記補助コントローラ４０が「０」の最小
制御信号を出力するときすなわち外気温度がＥ１ダイヤ
ルで設定した最低外気温度以下のときは、蓄熱室２２の
蓄熱量は蓄熱体温度センサ３４の検出温度のみで制御さ
れ、蓄熱室２２の蓄熱量は温度設定ダイヤルＴで設定し
た値となる。一方、外気温度がＥ２ダイヤルで設定した
最大外気温度以上のときは、出力が最大となり、補助セ
ンサ４２の検出値のみで温度設定ダイヤルＴの設定値に
達し、蓄熱体温度センサ３４の検出温度にかかわらず、
蓄熱量は「０」となる。このときの蓄熱体２６は室温に
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。これらの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。

【００１２】このような蓄熱室２２の下側には、送風フ
ァン４８を収容したファン室を配置し、このファン室に
連通する吸気窓５０と吹出し窓５２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５０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５２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Ｆにより、送風ファン４８が作動する温度を調
整して行うことができる。

【００１３】また、この蓄熱室２２とファン室とを連通
する連絡口５４には、バイメタルダンパ５６を設け、蓄
熱室２２で加熱された高温の空気が一度に大量に流出す
るのを防止しつつ、室内空気と混合して好適な温度の温
風を外部に流出させるのが好ましい。このような連絡口
５４およびダンパ５６は、図示の実施形態におけるよう
に蓄熱室２２とファン室とを区画する底壁部に限らず、
蓄熱室２２の側壁、後壁あるいは頂壁等のいずれの部位
に設けてもよく、その数および大きさも適宜に形成する
ことができる。表示ランプ４８Ｌ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。

【００１４】この暖房器本体１２は、ハウジング２０の
前面パネル２０Ａを輻射暖房壁として形成してあり、蓄
熱量の多いときに、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、室内の天井側と床側とに温度差を形成せず、極めて
快適な暖房空間を形成する。

【００１５】本実施形態における暖房器本体１２は、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、前面パネル２０Ａの輻射暖房壁５８は、蓄熱体２６
に近接する側に配置した内側断熱材層６０と、蓄熱体２
６から離隔する側に配置した外側断熱材層６２との２つ
の断熱材層を積層した構造とし、これらの断熱材装置６
０，６２の外側に金属製の化粧外板６４を配置してあ
る。この内側断熱材層６０は、高温時に熱伝導率が大き
く増加する性質を有する断熱材で形成し、外側断熱材層
６２は、高温時も熱伝導率が増加しにくい性質を有する
断熱材で形成してある。すなわち、この輻射暖房壁５８
の内側断熱材層６０は、外側断熱材層６２よりも、高温
のときに熱伝導率が大きく増加する断熱材で形成され
る。

【００１６】図２の（Ａ）および（Ｂ）は、このような
輻射暖房壁５８の熱伝導率と放熱量とが、蓄熱室２２内
の温度にしたがって変化する状態を示す。図２の（Ｂ）
に示すように、内側断熱材層６０は温度が上昇するにつ
れて外側断熱材層６２よりも熱伝導率αが大きく増加す
る。これにより、輻射暖房壁５８は、蓄熱層２２の温度
が高い程、断熱作用が低下し、図２の（Ａ）に示すよう
に、温度の上昇につれて放熱量Ｗが増加する。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、高温時にも熱伝導率が
大きく増加しない性質を有することが好ましい。

【００１７】輻射暖房壁５８の内側および外側断熱材層
６０，６２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２８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２
６に近接する断熱材２８の断熱効果を増大させ、これに
より、輻射暖房壁５８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。このような
輻射暖房壁５８の断熱材層６０，６２を形成する断熱材
は、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材料をその性質に応じて種々選
択することができる。また、内側および外側の２つの断
熱材層に限らず、３つあるいはそれ以上の断熱材層とし
て形成してもよい。更に、２つの断熱材層から形成する
場合であっても、その境界部を次第に性質が変化する遷
移部として形成し、形状的には１の層から形成されるも
のであってもよい。

【００１８】この蓄熱暖房装置１０の作用は次のとおり
である。先ず、ルームサーモスタット調整ダイヤルＦに
より、ファン４８の作動する温度を設定し、主コントロ
ーラ３８の温度設定ダイヤルＴを最大位置に設定する。
また、補助コントローラ４０のＥ１，Ｅ２ダイヤルによ
り、蓄熱可能な最大熱量を蓄熱室２２に蓄熱するときの
最低外気温度と、蓄熱を停止するときの最大外気温度と
を設定しておく。

【００１９】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、蓄熱室２２内の電気ヒー
タ２８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３４を通じて主コントローラ３８に検出される。
一方、補助コントローラ４０は、外気温センサ４６を介
して外気温度を検出し、この外気温度に応じた制御信号
を出力し、制御ヒータ４４を加熱する。この制御ヒータ
４４の温度は補助センサ４２を介して主コントローラ３
８で検出される。これにより、主コントローラ３８は、
蓄熱体温度センサ３４の検出温度と補助センサ４２の検
出温度との和が温度設定ダイヤルＴで設定した最大位置
に達したときに、電気ヒータ２８への電流供給を停止
し、蓄熱体２６の加熱を停止する。

【００２０】外気温度が高い場合は、補助コントローラ
４０の出力が大きいため、制御ヒータ４４がより高温に
加熱され、これにより、補助センサ４２の検出温度が大
きくなり、相対的に、蓄熱体温度センサ３４の検出温度
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３８が作動し、蓄熱体２６の加熱が停止さ
れる。逆に外気温度が低い場合は、補助コントローラ４
０の出力が小さいため、制御ヒータ４４の加熱温度が低
く、これにより、補助センサ４２の検出温度が小さくな
り、相対的に、蓄熱体温度センサ３４の検出温度が大き
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３８が作動する。これにより、
電気料金の安価な時間帯を経過したときに、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。

【００２１】蓄熱室２２が高温度に蓄熱された状態で
は、輻射暖房壁５８の内側断熱材層６０の熱伝導率が外
側断熱材層６２の熱伝導率よりも大きく増加し、したが
って輻射暖房壁５８の断熱作用が低下する。これによ
り、放熱量が増加し、特に室温の低い冬季の朝方でも、
均等で快適かつ強力な暖房を行う。そして、室温が上昇
し、蓄熱室２２内の蓄熱量が低下すると、内側断熱材層
６０の熱伝導率が低下し、輻射暖房壁５８の断熱作用が
増加する。日中の暖房が必要でない状態では、蓄熱室２
２に残熱が効果的に保持される。そして、夕方など、暖
房が必要な状態となり、室温がルームサーモスタット調
整ダイヤルＦの設定温度となると、ファン４８が作動
し、室内の空気は吸気窓５０から吸引され、一部は蓄熱
室２２内を通って加熱される。蓄熱室２２を通った空気
は、連絡口５４およびダンパ５６によりその量を調整さ
れ、加熱されてない空気と好適に混合された後、吹出し
窓５２から快適な温風として室内に送出され、強制対流
による暖房を行う。

【００２２】輻射暖房壁５８を除く壁部の断熱材は、高
温時に熱伝導率が大きく増加する断熱材で形成してない
ため、無駄な輻射熱が放熱されることはなく、効率よく
蓄熱室２２内に熱を保持する。

【００２３】

【発明の効果】以上明らかなように、本発明によれば、
輻射暖房壁の内側断熱材層を、外側断熱材層よりも、高
温のときに熱伝導率が大きく増加する断熱材で形成する
ことにより、極めて簡単な構造でありながら蓄熱体の蓄
熱量に応じて、この蓄熱量を効率よく利用することがで
きると共に、輻射暖房壁を除く壁部は、高温時に熱伝導
率が大きく増加する断熱材で形成してないため、無駄な
輻射熱が放熱されることなく、効率よく蓄熱室内に熱を
保持することができる。

【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
の全体の説明図。

【図２】図１の蓄熱暖房装置の輻射暖房壁の温度変化に
対する熱伝導率と放熱量との変動を示すグラフ図。

【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…電気ヒータ、３０…端
子、３２…端子ブロック、３４，４２，４６…センサ、
３６…仕切壁、３８，４０…コントローラ、４４…制御
ヒータ、４８…送風ファン、５０…吸気窓、５２…吹出
し窓、５４…連絡口、５６…ダンパ、５８…輻射暖房
壁、６０…内側断熱材層、６２…外側断熱材層、６４…
外板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−91744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288448（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−27554（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 7/00 - 7/06 F24D 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温蓄熱体とこの蓄熱体を加熱する電気
   ヒータとを収容し、蓄熱体に近接する側に配置された内
   側断熱材層と蓄熱体から離隔する側に配置された外側断
   熱材層とを有する輻射暖房壁を少なくとも１の面に形成
   した蓄熱室を備え、この輻射暖房壁の内側断熱材層は、
   外側断熱材層よりも、高温のときに熱伝導率が大きく増
   加する断熱材で形成され、輻射暖房壁を除く壁部は、高
   温時にも熱伝導率が大きく増加しない断熱材で形成され
   ることを特徴とする蓄熱暖房装置。
2. 【請求項２】 蓄熱室に隣接配置され、蓄熱室を通して
   加熱した空気を送出す送風室とを有し、蓄熱体の温度が
   低下したときに、自然放熱による輻射暖房から、送風に
   よる対流暖房に切換え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。