JP3945314B2 - 蓄熱床暖房装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、深夜電力を利用して蓄熱し、この蓄熱した熱を昼間等に放熱して暖房するようにした蓄熱床暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の蓄熱床暖房装置としては、図４に示すような蓄熱床暖房パネルＡを敷設したものがある。この蓄熱床暖房パネルＡは潜熱蓄熱材を内包した蓄熱体１の下面にヒータ２を装着し、蓄熱体１の上に放熱制御アクチュエータ３を配設し、放熱制御アクチュエータ３の上に下地合板４を貼り、下地合板４の上に床表面材５を貼ってある。上記床表面材５は厚みが１２〜１５ｍｍ程度の床材であり、下地合板４は厚み１２ｍｍの合板である、上記放熱アクチュエータ３はＰＥＴの袋の表面側にアルミニウム箔を貼り、袋を膨張収縮させることにより蓄熱体１から放熱される放熱量を制御するようになっている。蓄熱体１は潜熱蓄熱材を内包させてあり、潜熱蓄熱材の融点は例えば５５℃で溶融して潜熱を蓄熱するものである。ヒータ２は均熱作用をさせるアルミニウム箔の下面にコードヒータを融着して形成されている。
【０００３】
この床暖房装置で蓄熱を行うときは、蓄熱体１の潜熱蓄熱材を融点である５５℃以上にヒータ２の温度を上昇させ、急速に蓄熱を行っている（例えば約８０℃まで温度を上昇させ、潜熱を蓄熱する温度である５５℃と温度勾配を持たせている。）。これにより、深夜電力時間帯（例えば２３：００〜７：００の間）に蓄熱体１への必要熱量を投入し蓄熱を完了させている。昼間等には蓄熱体１に蓄熱した熱を徐々に放熱して床暖房を行うようになっている。このとき放熱制御アクチュエータ３を制御することにより放熱量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして床暖房を行っているとき、夕方以降、蓄熱量が少なくなって床温度が低下してきたらヒータ２に通電し、必要な分だけ床温度を上昇させるように追い焚きする必要がある。追い焚きするとき、ヒータ２に通電して温度上昇させ、この熱が蓄熱体１を通過することで床表面まで伝わって行くようになっている。
【０００５】
しかし、従来通りの温度でヒータ２を運転した場合、蓄熱体１の潜熱蓄熱材に潜熱として熱が取られてしまい、本来、電気代の安い深夜電力で投入するべき熱量まで割高の時間帯の電力で賄うこととなる。つまり、追い焚きするときも潜熱蓄熱材の融点より高い温度でヒータ２にて加熱あるため図４の矢印ａのようにヒータ２から床表面に伝熱されるとき、蓄熱体１の潜熱蓄熱材に図４の矢印ｂのように熱（潜熱＋顕熱）が奪い取られ、床表面に伝熱される熱量が少なくなり、また必要以上の熱量を割安でない電力で供給してしまうという問題がある。これでは深夜電力利用でランニングコストが安いという最大の特徴を打ち消してしまうという問題がある。追い焚きするときは深夜電力時間帯以外の通電なので、電気代が割高になり、極力使用電力量を抑えたい。そのためには蓄熱体１に蓄熱せずに床温度のみを上昇させるのが理想的である。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、床表面の温度が下がってきて追い焚きするときの電気使用量を極力抑えることができてランニングコストを低減できる蓄熱床暖房装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の蓄熱床暖房装置は、筐体７内に潜熱蓄熱材を内包した蓄熱体１の下面側にヒータ２を配置し、蓄熱体１の上で筐体７と一体の周壁８にて囲まれた部分に放熱制御アクチュエータ３を配設し、放熱制御アクチュエータ３の上に下地合板４を介して床表面材５を貼ってあり、蓄熱体１の上記放熱制御アクチュエータ３はＰＥＴの袋の表面側にアルミニウム箔を貼り、袋を膨張収縮させることにより蓄熱体１から放熱される放熱量を制御するように構成してあり、深夜電力を利用できる時間帯にはヒータ２にて蓄熱体１を潜熱蓄熱材の融点以上の温度に加熱して蓄熱体１に蓄熱すると共に深夜電力を利用できる時間帯以外で蓄熱体１の蓄熱量が低下して床温度が低下したとき潜熱蓄熱材の融点以下の温度で蓄熱体１を加熱するようにヒータ２を制御したことを特徴とする。深夜電力を利用できる時間帯にはヒータ２にて蓄熱体１を潜熱蓄熱材の融点以上の温度に加熱して蓄熱体１に蓄熱することができ、また床の温度が低下して追い焚きするときは潜熱蓄熱材の融点以下の温度で（潜熱を蓄熱する温度以下）ヒータ２にて加熱することにより、蓄熱体１に熱を取られることなく床表面材５にヒータ２からの熱を伝達することができる。これにより追い焚きするときの電気使用量を極力抑えることができてランニングコストを低減できる。
【０００８】
また蓄熱体１と床表面材５との間に放熱制御アクチュエータ３を介装したことを特徴とすることも好ましい。放熱制御アクチュエータ３にて放熱量を制御して適切な床暖房ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
床暖房装置は床暖房パネルＡを床下地に敷設して構成されている。床暖房パネルＡは、図３に示すようにポリプロピレン等で形成せる偏平な矩形状の筐体７内に潜熱蓄熱材を内包して蓄熱体１を形成し、蓄熱体１の下面にヒータ２を装着し、蓄熱体１の上で筐体７と一体の周壁８にて囲まれ部分に放熱制御アクチュエータ３を配設し、放熱制御アクチュエータ３の上に下地合板４を貼り、下地合板４の上に床表面材５を貼って形成してある。潜熱蓄熱材は例えば融点が５５℃であり、この融点付近の温度で溶融して潜熱を蓄熱するようになっている。
【００１０】
図１に示すようにヒータ２には交流電源１０からリレーユニット１１を介して電気が供給されるようになっている。コントローラ１２は制御部１３を有し、制御部１３でリレーユニット１１が制御されるようになっている。コントローラ１２には時間が深夜電力時間帯であるか否かを判断する時間判断部１４を有し、時間判断部１４からの信号が制御部１３に入力されるようになっている。時間判断部１４は本例の場合、時刻タイマー１５にて時間を判断するようになっている。かかる時刻タイマー１５に代えて深夜電力の供給の開始の有無で判断してもよい。またコントローラ１２には追い焚き釦１６を有しており、追い焚き時に追い焚き釦５を操作することで追い焚き信号が制御部１３に入力されるようになっている。またヒータ２の温度は温度センサー１７で検出されて制御部１３に入力されるようになっている。
【００１１】
蓄熱体１には深夜電力を利用できる時間帯に蓄熱される。このときヒータ２に深夜電力が通電されて潜熱蓄熱材の融点以上温度で蓄熱体１が加熱されて蓄熱体１に熱（潜熱＋顕熱）が蓄熱される。これにより安価な深夜電力を利用して蓄熱される。昼間等には蓄熱体１から放熱することで床表面に伝熱して床暖房をする。床暖房をして夕方などに床表面の温度が低下したとき、追い焚きするときは追い焚き釦１６を操作して追い焚きをする。このとき、ヒータ２で蓄熱体１を潜熱蓄熱材の融点以下の温度で加熱する。これにより蓄熱体１の潜熱蓄熱材に殆ど熱が奪われることなく床表面材２に伝熱される。これにより深夜電力の時間帯以外にヒータ２に通電して追い焚きするものでも電気の使用量を少なくしてランニングコストを低減することができる。
【００１２】
次に潜熱蓄熱材の融点が５５℃の場合の制御についてさらに具体的に述べる。通常の深夜蓄熱運転時は従来通りヒータ２を高温に発熱するように制御する（本例では８０℃程度）。床表面の温度が下がって追い焚きする場合、追い焚き釦１６を押して追い焚きを開始する。追い焚き釦１６を押したとき時間判断部１４で深夜電力時間帯か否かが判定され、深夜電力時間帯以外のときにはヒータ２の加熱温度を潜熱蓄熱材の融点５５℃程度以下とする（ヒータ２をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合は、ヒータ２のＯＦＦ温度を５５℃±５℃程度とする）。追い焚き釦１６を押したとき、深夜電力時間帯の場合、既にヒータ２への通電を行っている（温度制御８０℃）ので５５℃の制御温度をそのままとする。
【００１３】
深夜電力の時間帯以外の時間に追い焚きする場合で、例えば床表面を２７℃にする場合、前述の蓄熱床暖房パネルＡの構成では蓄熱体１の床表面側の温度を約４５℃に保てばよい。蓄熱体１の厚みが約２５ｍｍ程度なら、ヒータ２の加熱時の蓄熱体１の表裏面の温度差が１０〜１５℃であり、ヒータＯＦＦ温度：５５〜６０℃ヒータＯＮ温度：４５〜５０℃で運転することにより、蓄熱体１（潜熱蓄熱材部分）に蓄熱されることなく、蓄熱体１の床表面側の温度を４５℃以上に保つことができ、床表面温度の低下を防止できる。
【００１４】
これは蓄熱体１の床表面側の温度が室温程度に下がってしまい、再度４５℃程度まで加熱する場合でも同じである。この際、蓄熱体１の潜熱蓄熱材が融点温度を越えなければ潜熱蓄熱材に蓄熱されることはない。
【００１５】
追い焚きモードの終了は追い焚き釦１６をもう一度押すか、深夜電力の供給開始を判断することで行う。
【００１６】
なお、本発明に用いる潜熱蓄熱材の特性としては、潜熱を蓄熱する温度域が狭く、急峻な潜熱特性を持つもので、且つ融点が暖房効果を得るのに必要な温度よりも１０〜２０℃程度高いものが効果的である。低温域からなだらかな潜熱特性を持つもの、融点が必要温度より低い特性の潜熱蓄熱材は効果は少なくなる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は、筐体内に潜熱蓄熱材を内包した蓄熱体の下面側にヒータを配置し、蓄熱体の上で筐体と一体の周壁にて囲まれた部分に放熱制御アクチュエータを配設し、放熱制御アクチュエータの上に下地合板を介して床表面材を貼ってあり、蓄熱体の上記放熱制御アクチュエータはＰＥＴの袋の表面側にアルミニウム箔を貼り、袋を膨張収縮させることにより蓄熱体から放熱される放熱量を制御するように構成してあり、深夜電力を利用できる時間帯にはヒータにて蓄熱体を潜熱蓄熱材の融点以上の温度に加熱して蓄熱体に蓄熱すると共に深夜電力を利用できる時間帯以外で蓄熱体の蓄熱量が低下して床温度が低下したとき潜熱蓄熱材の融点以下の温度で蓄熱体を加熱するようにヒータを制御したので、深夜電力を利用できる時間帯にはヒータにて蓄熱体を潜熱蓄熱材の融点以上の温度に加熱して蓄熱体に蓄熱することができ、また床の温度が低下して追い焚きするときは潜熱蓄熱材の融点以下の温度でヒータにて加熱することにより、蓄熱体に熱を取られることなく床表面材にヒータからの熱を伝達することができるものであって、追い焚きするときの電気使用量を極力抑えることができてランニングコストを低減できるものである。
【００１８】
また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、蓄熱体と床表面材との間に放熱制御アクチュエータを介装したので、放熱制御アクチュエータにて放熱量を制御して適切な床暖房ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の一例の蓄熱床暖房装置を説明する説明図である。
【図２】 同上の制御のフローチャートである。
【図３】 同上の蓄熱床暖房パネルの断面図である。
【図４】 従来例を説明する蓄熱床暖房パネルの断面図である。
【符号の説明】
Ａ 蓄熱床暖房パネル
１ 蓄熱体
２ ヒータ
３ 放熱制御アクチュエータ
５ 床表面材

Claims (2)

1. 筐体内に潜熱蓄熱材を内包した蓄熱体の下面側にヒータを配置し、蓄熱体の上で筐体と一体の周壁にて囲まれた部分に放熱制御アクチュエータを配設し、放熱制御アクチュエータの上に下地合板を介して床表面材を貼ってあり、蓄熱体の上記放熱制御アクチュエータの上に下地合板を貼り、下地合板の上に床表面材を貼ってあり、蓄熱体の上記放熱制御アクチュエータはＰＥＴの袋の表面側にアルミニウム箔を貼り、袋を膨張収縮させることにより蓄熱体から放熱される放熱量を制御するように構成してあり、深夜電力を利用できる時間帯にはヒータにて蓄熱体を潜熱蓄熱材の融点以上の温度に加熱して蓄熱体に蓄熱すると共に深夜電力を利用できる時間帯以外で蓄熱体の蓄熱量が低下して床温度が低下したとき潜熱蓄熱材の融点以下の温度で蓄熱体を加熱するようにヒータを制御したことを特徴とする蓄熱床暖房装置。
2. 蓄熱体と床表面材との間に放熱制御アクチュエータを介装したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱床暖房装置。

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