JPH0325048Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、床、路面等のヒーテイング装置に係
わり、更に詳しくは、伝熱管内を通る温水から放
出される熱を、この温水の最高温度と最低温度と
の間に融点がある潜熱蓄熱剤に吸収させて定温放
熱させるようにして、床や路面のヒーテイングを
行うようにした装置における潜熱蓄熱体の改良に
関する。

〈従来の技術〉 周知の通り、熱源に温水を用いた床暖房装置、
または路面ヒーテイング装置は、床駆体内に伝熱
管を配列し、上記伝熱管中に温水を循環させて上
記床駆体を温めることにより床面から熱を輻射し
て室内の暖房、または路面の融雪等を実施するも
のである。

この種のヒーテイング装置、特に床暖房装置
は、頭寒足熱の理想的な快適暖房であること、駆
体自体も顕熱蓄熱材として機能すること、床から
の輻射熱暖房の為、対流式暖房のように室内温度
を必要以上に上げる必要がなく、18℃〜20℃程度
で体感温度は十分であること、更に空調機器を室
内に置く必要がないので、床面積を広く使用でき
ること等の利点があるので、従来から広く用いら
れているところであるが、これをより良くする為
に、更にこの種の装置に於いて、床駆体内に伝熱
管とともに潜熱蓄熱剤を充填し、上記伝熱管から
の放出熱を、この伝熱管の周りに充填した潜熱蓄
熱材に吸収させて定温放熱させるようにしたもの
が、例えば特開昭59−95322号公報や実開昭58−
46016号公報にて提案されている。

これらの従来技術によると、低負荷時に温水伝
熱管から放出された熱で潜熱蓄熱剤を融解して蓄
熱し、高負荷時には温水からの放熱と潜熱蓄熱剤
の凝固による放熱との双方で暖房をとることがで
きる等の利点があり、負荷変動に対応する温水供
給設備の運転負荷を平滑化でき、高効率運転する
ことができる利点や、熱エネルギーを高密度に蓄
熱し、放熱できるので、温水供給設備の小さくす
ることができる等の利点がある。

ところで、伝熱管の周りに潜熱蓄熱剤を設ける
場合には、床駆体内に密封して充填しなければな
らない。このようにして潜熱蓄熱剤を設ける技術
は種々あるが、製造が容易であつて、しかもその
保守点検および取扱いが容易であるという点で
は、小球体の中に上記潜熱蓄熱剤を密封して球状
シエルを構成し、これを上記伝熱管の周りに配置
するようにするのがよい。

〈考案が解決しようとする課題〉 上記したような潜熱蓄熱剤は、性能上幾つかの
点が要請されるけれども、従来技術のとの関連に
於いては次の２つの注意点が特に要請される。即
ち、第１の注意点はできるだけ多くの潜熱蓄熱剤
をシエル内に収容し、潜熱を可及的大量に蓄熱で
きるようにするという点である。

また、第２の注意点は、シエル内の潜熱蓄熱剤
は液相から固相への変化時に体積膨張するので、
この体積膨張に対応する設計的な配慮を行うよう
にするという点である。

上記第１の注意点を重視して球状シエルを構成
する場合、シエル内に潜熱蓄熱剤をいつぱいに充
填すればよい。このようにすると、シエル内の空
間に最大限の潜熱蓄熱剤を収容することとなるか
ら、蓄熱容量を大きくとることができる。しか
し、このようにすると潜熱蓄熱剤が液相から固相
へと変化した時の体積膨張による圧力がシエルに
直接加わることになる。従つて、繰り返し使用し
ている内にシエルが破損したりしてしまう危検が
あり、耐久性の点で問題が生じる。

また、第２の注意点を重視し、シエル内に空間
を残して潜熱蓄熱剤を収容した場合には、上記体
積膨張時にその膨張量を上記空間が吸収すること
になるので、潜熱蓄熱剤の体積膨張を原因とする
シエルの破損を有効に防止することができる。し
かしながら、上記潜熱蓄熱剤の体積膨張を全部吸
収できるような大きな空間をシエル内に残した場
合、潜熱蓄熱剤をシエル内に収容する量がその分
だけ少なくなつてしまう。従つて、このようにし
た場合には蓄熱容量を大きくとることができなく
なつてしまう不都合が生じる。

本考案は上述の問題点に鑑み、潜熱蓄熱剤の膨
張を十分に吸収できるようにして耐久性を向上さ
せるとともに、潜熱蓄熱剤をシエル内に可及的に
多く収容できるようにようにすることを目的とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 本考案の床、路面等のヒーテイング装置は、床
駆体１内に伝熱管８を配列し、上記伝熱管８内に
温水を供給して上記床駆体１を加温し床面からの
輻射熱よつてヒーテイングを実施する装置に於い
て、上記供給温水の最高温度と最低温度との間に
融点が存在する潜熱蓄熱剤１３を球状シエル１２
内に封入して構成した小球状蓄熱体１４を上記床
駆体１内の伝熱管８の周りに複数個配設するとと
もに、上記球状シエル１２内に上記潜熱蓄熱剤１
３を封入する際にその内部に空間１５が存するよ
うに定めて封入し、上記潜熱蓄熱剤１３が液相か
ら固相へ変化することによる潜熱蓄熱剤１３の体
積膨張時には、その膨張量を上記空間１５と潜熱
蓄熱剤１３の体積膨張に応ずる球状シエル１２の
同心円的な膨張により吸収されるように上記空間
１５を定めて上記球状シエル１２内に充填すると
ともに、上記球状シエル１２を上記体積膨張に応
じて同心円的に膨らみ得る材質によつて形成して
いる。

〈作用〉 球状シエル１２を構成する小球状蓄熱体１４内
の潜熱蓄熱剤１３が温水に接することにより、融
解温度で融解する。次いで、新たな水が補給され
ると、凝固温度に於いて、先に融解の潜熱として
蓄熱した熱を固化の潜熱として水に対し放出す
る。この固相への変化時、潜熱蓄熱の為の熱媒体
は体積膨張する。この体積膨張量を、小球状蓄熱
体１４内に潜熱蓄熱剤１３を収容する際に上記小
球状蓄熱体１４内に残した空間１５で吸収すると
共に、小球状蓄熱体１４の同心円的な膨らみによ
り吸収する。従つて、体積膨張への十分な配慮が
あり、実用的な実施に適い、小球状蓄熱体１４の
破損もない。特に、上記空間１５は、空間１５自
体全部で体積膨張を吸収する大きさに定めていな
いので、即ち、体積膨張の一部は小球状蓄熱体１
４の同心円的な膨らみで吸収するようにしている
ので、その分だけ潜熱蓄熱剤１３を多く収容する
ことができるようになる。

〈実施例〉 次に、添付図面に従い本考案の好適な実施例を
詳述する。

図に於いて、１は床駆体を示し、仕上げ材２、
コンクリート３、鉄網４などによつて構成されて
いる。このように構成される床駆体１は、例えば
断熱材５、防水シート６を介して割粟石７上に設
置される。

上記床駆体１を構成するコンクリート３の鉄網
４上には、温水を循環させる為の伝熱管、例えば
架橋高密度ポリエチレンパイプ８が配設されてい
る。

以上は、従来周知の構造部分で、図示せざる温
水供給設備から温水を入口９より供給すれば、温
水は伝熱管８を循環し、出口１０から戻る。この
循環過程で温水の熱が床駆体１に伝わり、床面１
１に達する。従つて、床面１１からの輻射熱によ
つて室内が暖房される。

さて、本考案はこのようなもの、またはこれと
同効なものに於いて、首記した目的を達成する為
に次のようにしたものである。

即ち、上記伝熱管８の周りのコンクリート３中
に小球状蓄熱体１４を多数埋め込む。これらの小
球状蓄熱体１４は、供給温水の最高温度を最低温
度をの間に融点を有する潜熱蓄熱剤１３を球状シ
エル１２内に封入して構成したものであり、複数
の小球状蓄熱体１４を各部に略均一に分布するよ
うに配設している。より具体的には、床駆体１を
構成するコンクリート３中の鉄網４上に於いて、
各伝熱管８と８との間に位置させて、しかも分布
を均一にして埋め込んでいる。

上記小球状蓄熱体１４について詳述すると、先
ず、その大きさであるが、このことは暖房、融雪
装置の条件、蓄放運転時間の条件等によつて必要
な床駆体全体および床駆体単位面積当たりの、
蓄、放熱量が決定されるから、それを基準として
装置の為に必要な伝熱面積を確保することを基準
として定めればよい。具体的な数値の一例を言え
ば、例えば直径20〜100mmの範囲内で設定するば
よく、一般的には65mm程度にすればよい。勿論、
床駆体１の厚さ等の形状上の条件や、製造上の条
件をも考慮して適宜最適なものを選べばよい。

また、上記球状シエル１２の材質としては、外
力および内力に抗して球状を保持することができ
る点、耐熱性の点、生産加工上の点等を考慮して
金属や合成樹脂等のような種々のものを使用する
ことができる。

また、その大きさであるが、本実施例では潜熱
蓄熱剤１３が液相の時に、球状シエル１２内の非
占有の空間１５が形成されるように定めている。
同時に、潜熱蓄熱剤１３の凝固による体積膨張時
の膨張量を、上記空間１５と球状シエル１２の膨
張とで吸収するように空間１５の大きさを定めて
いる。なお、球状シエル１２の膨張は、潜熱蓄熱
剤１３が膨張したときの圧力によつて可能にされ
る。また、潜熱蓄熱剤１３が固相から液相に変わ
つた時には、球状シエル１２も収縮するが、球状
シエル１２は当初設定した大きさの空間１５を残
して収縮を止める。例えば、潜熱蓄熱剤１３が凝
固したときに、液体の時の体積の1.08倍、即ち、
８％膨張したとすると、空間１５で5.5％、球状
シエル１２の膨張で2.5％程度その膨張量を吸収
するように空間１５の大きさを定めればよい。換
言すれば、潜熱蓄熱剤１３を、中空成型法、真空
成型法等で加工した球状シエル１２内に注入など
により充填する際は、当然のように潜熱蓄熱剤１
３は液体であるので、その液体の潜熱蓄熱剤１３
を充填する際に、空間１５として上記の例では
5.5％相当を残して充填すればよい。而してこの
場合、凝固時即ち体積膨張時にコンクリート３に
埋設するのがよい。これは、埋設後に体積膨張し
てコンクリート３に応力が加わるとひび割れの原
因になるからである。

所で、球状シエル１２自体は固い球殻である
が、実施例の場合は薄く形成されるので、凝固蓄
熱材の膨張による内圧が加えられた時には蓄熱剤
の膨張に応じて膨張し、蓄熱剤が液相に変化した
時には当初の空間１５を残して自然に原状に復す
るから、材質的には金属、合成樹脂等種々選択で
きるが、上記のシエル膨張をより容易にする為に
膨張、収縮性に富むものがよい。例えば、軟化点
90℃以上の合成樹脂がよく、耐力性、耐熱性、加
工性等をも考慮するとポリプロピレン、高密度ポ
リエチレン等が中でも特に好適である。更に、球
状シエル１２の上記の膨張に関しては、設計上次
のことを考慮するのが望ましい。

この実施例では、潜熱蓄熱剤１３の体積膨張等
の内部圧力によつて球状シエル１２を膨張させる
ようにしているが、その際に材料破壊を生じない
程度の球状シエル１２の膨張度合いを定め得るよ
うに、用いる蓄熱媒体の体積膨張量を考慮して空
間１５の大きさを定めている。即ち、球状シエル
１２の膨張および収縮を材質、半径、肉厚の厚さ
等によつて定まる弾性域の範囲にとどめるとか、
球状シエル１２の材質等によつて定まる引つ張り
強さ（極限強さ）に安全率を見込んだ範囲内で膨
張を可能にするとかの種々の工学的手法を用いて
いる。

さて、上記潜熱蓄熱剤１３自体であるが、これ
は供給される温水の最高温度を最低温度との中間
に融点があることを最優先にして選択するもので
あるが、条件としてはこの他に、資源的に入手が
容易であり、安価であること、化学的に安定であ
ること、体積当たりの融解熱が大きいこと、融解
−凝固のサイクルの長期の繰り返しに対して確実
に且つ安定して動作すること等を考慮して選択す
ればよく、従来から種々提案されている潜熱蓄熱
剤を用いることができる。

実施例の床、路面等のヒーテイング装置はこの
ような構成なので、上記した温水循環による伝熱
過程に於いて、熱需要の少ない低負荷時には上記
小球状蓄熱体１４中の潜熱蓄熱剤１３がその融解
点に於いて融解して潜熱を蓄熱する。

そして、熱需要の大きい高負荷時又は、温水の
供給が停止したり、一時的に温水の温度が降下し
た場合に、潜熱蓄熱剤１３が凝固点に於いて凝固
することにより、先に蓄熱した熱量を放熱する。
従つて、この放熱と温水から伝達される熱によつ
て負荷が賄われる。それ故に、温水供給設備の運
転を時間的に平滑化でき、定常的高効率運転を可
能にすると共に、上記潜熱蓄熱剤１３自体は高密
度蓄熱が可能なので上記温水供給設備の容量を可
及的に小さくすることができる。

これらに於いて、本考案の場合、潜熱蓄熱剤１
３自体は球状シエル１２中に封入してあり、この
ようにして構成した小球状蓄熱体１４を床駆体１
中に配設したものである。従つて、床駆体１を加
工する時には、この予めシールされた小球状蓄熱
体１４をコンクリート３中に埋め込むだけでよ
く、床駆体１自体にシール構造を工夫する必要が
ない。又小球状蓄熱体１４は内外力に対する十分
な強度を有しているので、この潜熱蓄熱剤１３を
配設する為の補強骨組を特別に設ける必要もな
い。これらにより、構造を簡素化することができ
るから製造が容易であり、且つその取扱い、保守
も容易である。

更に、この例の場合、小球状蓄熱体１４は球状
シエル１２によつて構成され、その内部には潜熱
蓄熱剤１３が封入されていない空間１５が形成さ
れている。従つて、潜熱蓄熱剤１３が液相から固
相へと変化するときの体積膨張を上記空間１５に
よつても吸収することができるので、固体に変わ
つた時に床駆体１側に不必要な応力を与えないで
済む。

而して、球状シエル１２内に液相の潜熱蓄熱剤
１３を封入する際に、球状シエル１２内に空間１
５が存するように定めて封入するだけでなく、潜
熱蓄熱剤１３の液相から固相への変化による体積
膨張時には、その膨張量を上記空間１５と潜熱蓄
熱剤１３の体積膨張に応ずる球状シエル１２の同
心円的な膨張の両方により吸収するようにしたの
で、潜熱蓄熱剤１３の凝固時の体積膨張に十分に
応ずることができると共に、潜熱蓄熱剤１３を可
及的に多く充填できるので、一つ一つの小球状蓄
熱体１４の蓄熱量を大きくすることができ、床、
路面等のヒーテイング装置全体の蓄熱容量を大幅
に増やすことができる。

〈考案の効果〉 以上詳述した如くこの考案によれば、潜熱蓄熱
の為の熱媒体が液相から固相へ変化する時に体積
膨張するが、この体積膨張量を、当初球状シエル
１２内に残した空間１５で吸収すると共に、上記
空間１５だけでなく、球状シエル１２の同心円的
な膨らみにより吸収するようにしたので、実用的
な実施に十分適う。故に、球状シエル１２の破損
を防止して耐久性を格段と向上させることができ
る。特に、上記空間１５の大きさは、それ自体で
上記の熱媒体の体積膨張を全て吸収できる程大き
く設定しておらず、体積膨張の一部は球状シエル
１２の同心円的な膨らみで吸収するようにしてい
るので、その分だけより多くの潜熱蓄熱の為の熱
媒体を収容できる。故に、一つ一つの潜熱蓄熱体
の蓄熱容量を大きくすることができ、これにより
床、路面等のヒーテイング装置内の限られた配設
スペース内に於ける蓄熱容量を増大させることが
できる。加えて、球状シエル１２の膨らみは同心
円的に実施されるから、球状シエル１２に局部的
なストレスがかからず、この意味でも耐久性を向
上させることができる等実用上各種の利点を呈す
るものである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の実施例を示し、第１図は伝
熱管及び小球状蓄熱体の配列を示す平面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は小
球状蓄熱体の断面図である。 図中１……床駆体、８……伝熱管、１２……球
状シエル、１３……潜熱蓄熱剤、１４……小球状
蓄熱体、１５……空間。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 床駆体１内に伝熱管８を配列し、上記伝熱管８
   内に温水を供給して上記床駆体１を加温し床面か
   らの輻射熱よつてヒーテイングを実施する装置に
   於いて、 上記供給温水の最高温度と最低温度との間に融
   点が存在する潜熱蓄熱剤１３を球状シエル１２内
   に封入して構成した小球状蓄熱体１４を上記床駆
   体１内の伝熱管８の周りに複数個配設するととも
   に、 上記球状シエル１２内に上記潜熱蓄熱剤１３を
   封入する際にその内部に空間１５が存するように
   定めて封入し、上記潜熱蓄熱剤１３が液相から固
   相へ変化することによる上記潜熱蓄熱剤１３の体
   積膨張時には、その膨張量を上記空間１５と潜熱
   蓄熱剤１３の体積膨張に応ずる球状シエル１２の
   同心円的な膨張により吸収されるように上記空間
   １５を定めて上記球状シエル１２内に充填すると
   ともに、上記球状シエル１２を上記体積膨張に応
   じて同心円的に膨らみ得る材質によつて形成した
   ことを特徴とする床、路面等のヒーテイング装
   置。