JP5208524B2

JP5208524B2 - 床暖房パネルユニット

Info

Publication number: JP5208524B2
Application number: JP2008003566A
Authority: JP
Inventors: 清川　　晋
Original assignee: NASACORE INC.
Current assignee: NASACORE INC.
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-01-10
Also published as: JP2009168253A

Description

本発明は、床暖房装置の施工性を向上させる技術に関する。

近年、室内などを暖房するのに、発熱体を有する床暖房パネルを床に組み込んで床側から暖房する床暖房装置が広く用いられている。
床暖房パネルを床に施工する際には、床面に複数の小根太を一定の間隔で施設し、各小根太の間に発熱体を配置する。そして、小根太の上に、床板（フローリング）や畳等の床材を載せ、小根太にビスを打ち込んだり接着剤を用いることにより、床材を小根太に固定している。また蓄熱式の床暖房装置を構成する場合には、発熱体の上に蓄熱材を施設している。このような床暖房パネルは、二重床工法やスラブ工法、剛床工法などのさまざまな床構造に適用可能である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００５−２９１６３７号公報特開２００５−３１４８９５号公報

しかしながら、従来の床暖房パネルにおいては、現地での施工が煩雑であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、床暖房パネルの施工性を向上させることができる床暖房パネルユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、断熱材、面状発熱シート、及び蓄熱体の順に積層した床暖房構造体と、この床暖房構造体の長手方向の側縁部に密着して延在し、前記床暖房構造体と同じ厚さを有する小根太との上に、床材が載せられる均熱板を重ねて一体に接着してユニットを構成し、複数のユニットを、それぞれ均熱板を上にして床面に隙間無く敷き詰めることにより床暖房パネルを形成可能とし、複数の空間に仕切られた金属製の蓄熱材充填フレームの表裏面に金属製の蓋板、及び底板をメタルコンタクト接合して前記蓄熱体を構成し、当該蓄熱体にはｐＨ値が６．５〜６．９の水溶液の蓄熱材を充填したことを特徴とする床暖房パネルユニットを提供する。

また本発明は、上記床暖房パネルユニットにおいて、前記床暖房構造体及び前記小根太の各横幅の合計が前記均熱板の横幅と一致することを特徴とする。

また本発明は、上記床暖房パネルユニットにおいて、前記床暖房構造体及び前記小根太の各横幅の合計が１尺（略３０３ｍｍ）であることを特徴とする。

また本発明は、上記床暖房パネルユニットにおいて、前記均熱板に前記小根太の位置を示すマークを設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記床暖房パネルユニットにおいて、前記蓄熱体の中にハニカム構造体を配置して複数の空間を形成し、前記空間の各々に蓄熱材を充填して構成したことを特徴とする。

本発明によれば、床暖房パネルユニットは、発熱体を有する床暖房構造体と、この床暖房構造体の長手方向の側縁部に密着して延在し、前記床暖房構造体と同じ厚さを有する小根太とを、均熱板の板面に重ねて一体に接着してユニットを構成し、複数のユニットを、それぞれ均熱板を上にして床面に隙間無く敷き詰めることにより床暖房パネルを形成可能としているため、現地で簡単に床暖房パネルを施工することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本実施形態に係る床暖房装置１の構成を示す斜視図である。
床暖房装置１は、図１に示すように、暖房する部屋２の床面４の床材６の下に敷設される発熱体を有する床暖房パネル８と、この床暖房パネル８の温度をコントロールするためのコントローラー１０とを備えている。この床暖房パネル８は、長手方向を有した矩形状の床暖房パネルユニット１２を、床面４に隙間なく敷き詰めることにより形成されている。

床面４の構造には二重床工法やスラブ工法、剛床工法などのさまざまな床構造が採用可能である。二重床工法の床面４においては、図２に示すように、建物の基礎（例えばコンクリートスラブ）２０に複数の支持具２２が立設され、これらの支持具２２でパーチクルボード製の基礎板２４が基礎２０から所定の高さだけ上げた状態で支持され、その隙間に断熱材２８が充填され、また、基礎板２４の上面に下地合板（下張り合板）２６が敷かれている。支持具２２は、脚部２２ａとボルト２２ｂと木製の支持板２２ｃとを有し、ボルト２２ｂを回転させることで高さが調整可能に構成されており、この支持具２２の高さを基礎２０の凹凸に合わせて調整することで基礎板２４の水平面を出すことを可能にしている。
下地合板２６の面上に上記床暖房パネル８が施設され、この床暖房パネル８の上に床材６が敷設される。

図３は床暖房パネル８を構成する上記床暖房パネルユニット１２の構造を示す図であり、図４は図３のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図である。
床暖房パネルユニット１２は、図３に示すように、床暖房構造体３０と、この床暖房構造体３０の長手方向Ｘ（図１参照）の側縁部３１に密着して延在し、床暖房構造体３０と同じ厚さを有する小根太３２とを備え、これらがアルミニウム製の均熱板３４の板面に重ねて一体に接着しユニットを構成している。上記のように、床暖房パネルユニット１２は、長手方向を有した矩形状になされており、床暖房構造体３０及び小根太３２の各横幅Ｗａ、Ｗｂの合計が均熱板３４の横幅Ｗと一致し、その合計が１尺（略３０３ｍｍ）であり、また、床暖房構造体３０及び小根太３２の各長手方向の長さＬ（図１）が３尺、或いは４尺、６尺である。
このように、床暖房パネルユニット１２が、建築の基準である（尺）を基準とした寸法であるため、床暖房パネル８の施工時に床暖房パネルユニット１２の寸法調整の手間が省かれる。

上記床暖房構造体３０は、図４に示すように、例えばアルミニウム製のベース板３６、断熱材３８、発熱体としての面状発熱シート４０、及び蓄熱体４２とを備え、これらがこの順に積層され、床暖房構造体３０の四方の側縁をアルミニウム製のテープ４４で貼り合わせて構成されている。床暖房構造体３０の厚みは上記小根太３２と略同程度であり、例えば小根太３２の厚みが１２ｍｍの場合には、ベース板３６が０．１〜０．３ｍｍ、面状発熱シート４０が３ｍｍ程度、そして１２ｍｍからベース板３６及び面状発熱シート４０の厚みを差し引いた厚みが断熱材３８の厚みである。

上記断熱材３８は、高い剛性を有する例えば硬質の発泡樹脂材であり、面状発熱シート４０と下地合板２６とを断熱して暖房効率を高める。この断熱材３８が高い剛性を有することで床暖房構造体３０の剛性が確保されている。
面状発熱シート４０は、温度が上がると電気抵抗が増えることで発熱量が減って一定の温度を維持するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient（正温度特性））特性を利用するものであり、その構成を図５に示す。面状発熱シート４０、長手方向を有する薄型シート状の絶縁性を有する外装袋５０に、上記ＰＴＣ特性を有する発熱体５２を封止し、さらに外装袋５０内に発熱体５２を挟むように一対の平編銅線電極５４Ａ、５４Ｂを延在させて構成されている。そして、各平編銅線電極５４Ａ、５４Ｂにはリード線５６Ａ、５６Ｂを介して電圧が印加され、これにより発熱体５２に電流が流れて発熱する。

蓄熱体４２は、上記面状発熱シート４０の熱を蓄熱するものであり、パネル状に構成されており、この蓄熱体４２の構成を図６に示す。
蓄熱体４２は、金属製の蓄熱材充填フレーム６２と、その表裏面に張り合わされる各厚さ０．１ｍｍの金属製の蓋板６３及び底板６４とで構成され、底板６４、蓋板６３の外表面に陽極酸化処理によりアルマイト被膜を形成することで、放熱、吸熱効果が高められている。上記蓄熱材充填フレーム６２は金属製の枠体６１を連接して構成され、底板６４、蓋板６３の間に互いに仕切られた複数の空間Ｋを形成し、各空間Ｋに蓄熱材６６が充填されている。

蓄熱体４２の製造では、まず、底板６４の表面に熱接着剤をコーティングし、各枠体６１の一方の開口面を該底板６４の表面に隙間無く熱溶着して蓄熱材６６を保持する空間Ｋが整然と配列した一種の容器たる蓄熱材充填フレーム６２を形成する。ついで、空間Ｋに蓄熱材６６として８０ｇ／ｌの塩化ナトリウム濃度の弱酸性に調整した食塩水を充填し、その後、各枠体６１の他方の開口面に、熱接着剤をコーティングした蓋板６３を被せ、蓋板６３を隙間無く熱溶着する。接着剤としては耐水性を有したエポキシ樹脂、シリコン系の接着剤などが使用される。
そして最後に仕上げとして、蓄熱材充填フレーム６２の端面が露出した、蓄熱体４２の四方の側縁をアルミニウム製のテープ（図示せず）で貼り合わせる。この製造工程を経た製造後の蓄熱体４２は、その強度が高く十分な建材強度が得られている。
なお、蓋板６３及び底板６４の厚みは蓄熱体４２に求められる強度により適宜変更すればよいが、蓄熱体４２は蓋板６３、枠体６１を配列してなる蓄熱材充填フレーム６２及び底板６４がメタルコンタクト接合され、蓋板６３及び底板６４の引張強度が剛性を生む構成となっているため非常に高強度であり、例えば０．１ｍｍの蓋板６３及び底板６４を用いた場合も建材として使用も可能な十分な強度を有する。

また、各枠体６１の開口面がアルミニウム板からなる底板６４と蓋板６３とにより閉止され、蓄熱材６６は各枠体６１毎に仕分けられて充填され、各枠体６１間が区画された状態となる。各枠体６１内には空気が含まれる場合があるが、これは蓄熱材６６が固体に変化する際の膨張分を融通する空間として利用される。

上記蓄熱材６６にｐＨ値、略６．９程度のきわめて弱酸性に調整された蓄熱材が使用されている。ｐＨ値が大き過ぎても小さ過ぎても、アルミニウム板からなる底板６４および蓋板６３や枠体６１が浸食され、蓄熱体４２の耐久性が悪化する。よって、該ｐＨ値は６．５〜６．９に調整し、望ましくは６．９前後に調整される。この蓄熱材６６には種々の蓄熱材が使用されるが、例えば水、塩化カリウム水溶液（融点が−１１℃）、塩化ナトリウム水溶液（融点が−２１℃）や、硫酸ナトリウム１０水塩、エリスリトール（融点、以下同じ：１１９℃）、酢酸ナトリウム（５８℃）、ポリエチレングリコール（４０〜５０℃）、チオ硫酸ナトリウム（４８℃）、硫酸ナトリウム（３２．４℃）、塩化カルシウム（２９．７℃）等の水溶液等が用いられる。これらの水溶液は、蓄熱材６６として利用する場合、酸の濃度を若干高め、或いは酸（例えば、塩酸）を添加することで弱酸性に調整されている。また、蓄熱材としてはパラフィン等の油脂類を用いることもできる。例えばパラフィンを用いる場合、その融点は概ね２０℃〜８０℃の範囲で適宜調整可能であり、典型的な例として、パラフィンＣ２０を用いた場合の融点は約４５℃である。これら弱酸性の蓄熱材或いは油脂類は、所定の温度で融解させて、その温度における蓄熱を行うように構成することが可能である。

一般に、蓄熱材６６は、ある温度において固体のものが吸熱によって融解して（相変化）、その融解熱に相当する熱量を蓄熱する。そして放熱によって温度低下して元の固体に変化する。本発明者は、蓄熱作用を用いた保温装置開発などの長い経験から、蓄熱材６６を各枠体６１に区画し、一つの塊として扱う量を少なくすると、吸熱による融解と放熱による固化とが過冷却せずにメリハリが付いて相変化することが多い、という知見を得た。過冷却せずに相変化すると、蓄熱材６６が所望の温度で放熱、吸熱を行うため、極めて高い熱伝導性及び熱応答性が発揮され、蓄熱効率が大幅に向上し、蓄熱材６６の量に応じた十分な熱エネルギーを潜熱として貯蔵できるようになる。この効果は弱酸性の蓄熱材６６も同じであった。

さて、床暖房パネルユニット１２においては、図２に示すように、以上のようにして構成された床暖房構造体３０と小根太３２とを面一に密着して配置し、これら床暖房構造体３０及び小根太３２の各上面３０Ａ、３２Ａが均熱板３４に接着或いは接着テープ等で接着されてユニット化され均熱板３４を上にして床面４に設置される。この床暖房パネルユニット１２においては、小根太３２の部分も含めて表面が全て均熱板３４に覆われるため、床暖房パネル８の均熱性が高められる。
小根太３２の下面３２Ｂには粘着テープ４６が貼設され、この粘着テープ４６により床暖房パネルユニット１２を下地合板２６に貼り付けて固定する。そして、施工時には、床面４の広さに応じて複数の床暖房パネルユニット１２を床面４に隙間なく敷き詰めて各々を床面４に固定することで、図１に示すように、床暖房パネル８が形成される。

床暖房パネル８を形成した後、床暖房パネル８の上に床材６を載せ、小根太３２にビスや釘を打ち込んだりして床材６を小根太３２に固定する。このとき、上記のように、床暖房パネルユニット１２の上面は均熱板３４により覆われているため、表側から小根太３２の位置を視認することができない。特に、床材６が床板のフローリングの場合は、各床板を小根太３２と直交させて敷き詰めることから小根太３２の予測が付き難い。そこで、本実施形態では、図１に示すように、均熱板３４の表面に、小根太３２の位置を示すマーク７０が施されている。このマーク７０は、小根太３２に対応して設けられた着色帯状線、或いは、小根太３２と床暖房構造体３０との境界に沿って描かれた境界線等である。
このように、均熱板３４の表面にマーク７０を予め施しておくことで、床材６を小根太３２にビスや釘等を打ち込んで固定する際に、床暖房構造体３０へのビスや釘の打ち込みを確実に防止することができる。

このように、本実施形態によれば、発熱体を有する床暖房構造体３０と、この床暖房構造体３０の長手方向Ｘの側縁部３１に密着して延在し、床暖房構造体３０と同じ厚さを有する小根太３２とを、均熱板３４の板面に重ねて一体に接着して床暖房パネルユニット１２を構成し、複数の床暖房パネルユニット１２を、それぞれ均熱板３４を上にして床面４に隙間無く敷き詰めることにより床暖房パネル８を形成可能としたため、現地で簡単に床暖房パネル８を組んで施工することができる。

また、床暖房構造体３０及び小根太３２の各横幅Ｗａ、Ｗｂの合計が均熱板３４の横幅Ｗと一致し、その合計を１尺（略３０３ｍｍ）としているため、部屋２の床面４に合わせた床暖房パネル８を、整数枚の床暖房パネルユニット１２を敷き詰めて簡単に形成することができる。

また、均熱板３４に小根太３２の位置を示すマーク７０を設ける構成としたため、床暖房パネルユニット１２を敷き詰めて床暖房パネル８を形成した際に、均熱板３４に覆われた小根太３２の位置を把握し、床材６を小根太３２にビスや釘等を打ち込んで固定する際に、床暖房構造体３０へのビスや釘の打ち込みを確実に防止することができる。

また、床暖房構造体３０が、面状発熱シート４０及び均熱板３４の間に位置する蓄熱体４２とを備え、この蓄熱体４２は、一対の金属板たる底板６４、蓋板６３の間に複数の枠体６１を配置して複数の空間Ｋを形成し、この空間Ｋの各々に蓄熱材６６を充填して構成したため、蓄熱材６６が所望の温度で放熱、吸熱を行うため、極めて高い熱伝導性及び熱応答性が発揮され、蓄熱効率が大幅に向上し、蓄熱材６６の量に応じた十分な熱エネルギーを潜熱として貯蔵できる。さらに、枠体６１により蓄熱体４２の剛性が高められ、床面４に配置するに際に求められる剛性や運搬時の撓み等を防止可能な剛性といった所定の剛性を床暖房パネルユニット１２に持たせることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、床暖房パネルユニット１２の床暖房構造体３０において、蓄熱体４２が備える蓋板６３及び底板６４の間に複数の枠体６１を設けて仕切られた複数の空間Ｋを形成した。本実施形態では蓄熱体４２を次のように構成している。
図７は本実施形態に係る蓄熱体１４２の構成を示す図である。
この図に示すように、蓄熱体１４２は、上述した金属製の蓄熱材充填フレーム６２と、その表裏面に張り合わされる各厚さ０．１ｍｍの金属製の蓋板６３及び底板６４とを有し、蓄熱材充填フレーム６２が金属製の枠体６１を連接して構成され、各枠体６１の空間Ｋに蓄熱材６６が充填されると共に、さらに、各枠体６１の空間Ｋに六角形のセル（空間）ｃの集合体であるアルミニウム製のハニカム板Ｈが収められている。ハニカム板Ｈは、これに使用したアルミニウム板の板厚が約０．１ｍｍで、これを線接着と展張加工によって製造される。

このように、本実施形態によれば、枠体６１の空間Ｋ毎にハニカム板Ｈが収められることで、蓄熱材６６が充填される空間が細かく区画され、一つの塊として扱う量がより少なくなり、吸熱による融解と放熱による固化とが過冷却せずに一層のメリハリが付いて相変化することになる。これに加え、ハニカム板Ｈのハニカム構造により蓄熱体１４２の剛性が高められ、床暖房パネルユニット１２の強度がより強くすることができる。
上記ハニカム板Ｈは、各枠体６１の空間Ｋに遊びを持って収められているため、蓄熱体１４２の製造時には、枠体６１の各空間Ｋに蓄熱材６６を充填した後、それぞれの空間Ｋにハニカム板Ｈを落とし込むようにして収めれば良く、その製造が容易となる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態においては、床暖房パネルユニット１２の床暖房構造体３０において、蓄熱体４２が備える蓋板６３及び底板６４の間に複数の枠体６１を設けて仕切られた複数の空間Ｋを形成し、また、第２実施形態においては、枠体６１の各空間Ｋにハニカム板Ｈを設けて蓄熱体１４２を構成した。本実施形態では蓄熱体４２、１４２を次のように構成している。
図８は本実施形態に係る蓄熱体２４２の構成を示す図である。
この図に示すように、蓄熱体２４２は、第１実施形態にて説明した金属製の蓄熱材充填フレーム６２に代えて、六角形のセル（空間）ｃの集合体であるアルミニウム製のハニカム板Ｈを備え、その表裏面に張り合わされる各厚さ０．１ｍｍの金属製の蓋板６３及び底板６４を有して構成されている。このハニカム板Ｈは、寸法を除き上述した第２実施形態と同様のものであり、ハニカム板Ｈの各セル（空間）Ｃに蓄熱材６６が充填され蓋板６３及び底板６４により閉止されている。

このように、本実施形態によれば、蓋板６３及び底板６４の間の空間にハニカム板Ｈを設け、各セルｃに蓄熱材６６が充填される空間が細かく区画され、一つの塊として扱う量がより少なくなり、吸熱による融解と放熱による固化とが過冷却せずに一層のメリハリが付いて相変化することになる。これに加え、ハニカム板Ｈのハニカム構造により剛性が高められ、床暖房パネルユニット１２の強度がより強くすることができる。

＜第４実施形態＞
第１実施形態においては、床暖房パネルユニット１２の床暖房構造体３０が蓄熱体４２を備える構成とした。これに対して、本実施形態では、蓄熱体４２を省略して構成され、非蓄熱式の床暖房パネル８に用いられる床暖房パネルユニット１２０について説明する。
図９は床暖房パネルユニット１２０の構造を示す図であり、図１０は図９のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
これらの図に示すように、床暖房パネルユニット１２０が備える床暖房構造体３００は、ベース板３６の上に、断熱材３８と面状発熱シート４０とが順に積層して構成されており、蓄熱体４２が省略された分だけ断熱材３８が厚くなっている。上記の通り、断熱材３８は、高い剛性を有し、この剛性により、床面４に配置するに際に求められる剛性や運搬時の撓み等を防止可能な剛性といった所定の剛性を床暖房パネルユニット１２に持たせることができる。

なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、床暖房構造体３０の片側に小根太３２を配置して床暖房パネルユニット１２を構成したが、これに限らず、床暖房構造体３０の左右両側に小根太３２を配置して床暖房パネルユニット１２を構成しても良い。この場合には、小根太３２のそれぞれの横幅Ｗｂは、片側配置の場合の２分の１の寸法とされる。
床暖房構造体３０の左右両側に小根太３２を配置することで、床暖房パネルユニット１２が床暖房構造体３０の左右両側で下地合板２６に固定されることとなり、床暖房パネルユニット１２の浮き上がりを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る床暖房装置の施工状態を示す斜視図である。床暖房パネルが施工された床面の断面図である。床暖房パネルユニットの断面図である。床暖房構造体の断面の模式図である。面状発熱シートの構成を示す図である。蓄熱体の構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る蓄熱体の構成を示す図である。本発明の第３実施形態に係る蓄熱体の構成を示す図である。本発明の第４実施形態に係る床暖房パネルユニットの断面図である。同床暖房構造体の断面の模式図である。

符号の説明

１床暖房装置
４床面
６床材
８床暖房パネル
１２、１２０床暖房パネルユニット
３０、３００床暖房構造体
３２小根太
３４均熱板
３６ベース板
３８断熱材
４０面状発熱シート（面状発熱体）
４２、１４２、２４２蓄熱体
６１枠体
６３蓋板
６４底板
６６蓄熱材
７０マーク
Ｈハニカム板
Ｋ空間
Ｗ横幅
Ｘ長手方向

Claims

断熱材、面状発熱シート、及び蓄熱体の順に積層した床暖房構造体と、この床暖房構造体の長手方向の側縁部に密着して延在し、前記床暖房構造体と同じ厚さを有する小根太との上に、床材が載せられる均熱板を重ねて一体に接着してユニットを構成し、
複数のユニットを、それぞれ均熱板を上にして床面に隙間無く敷き詰めることにより床暖房パネルを形成可能とし、
複数の空間に仕切られた金属製の蓄熱材充填フレームの表裏面に金属製の蓋板、及び底板をメタルコンタクト接合して前記蓄熱体を構成し、当該蓄熱体にはｐＨ値が６．５〜６．９の水溶液の蓄熱材を充填した
ことを特徴とする床暖房パネルユニット。
前記床暖房構造体、及び前記小根太の各横幅の合計が前記均熱板の横幅と一致することを特徴とする請求項１に記載の床暖房パネルユニット。
前記床暖房構造体、及び前記小根太の各横幅の合計が１尺（略３０３ｍｍ）であることを特徴とする請求項２に記載の床暖房パネルユニット。
前記均熱板に前記小根太の位置を示すマークを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の床暖房パネルユニット。
前記蓄熱体の中にハニカム構造体を配置して複数の空間を形成し、前記空間の各々に蓄熱材を充填して構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の床暖房パネルユニット。