JPH0384889A - 発熱パネルとスペースヒーティングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、電気式輻射暖房用の発熱パネルと、その発熱
パネルを使用するスペースヒーティングシステムに関す
るものである。

【従来の技術】

従来の電気式輻射暖房用の発熱パネルは、特殊形状及び
構造の発熱素子を金属等の発熱板の裏面に絶縁層を介し
て取付け、さらにその発熱素子の裏面を断熱層で覆うよ
うに構成したものであった（例えば、実公昭５５−２６
７１．０号公報、実公昭４９−１１０６１号公報参照）
。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、従来のこの種の発熱パネルは、発熱素子の大き
さや形状に制約がある！こめ発熱パネルの形状を自由に
変える事ができない等設計の自由度が小さく、ことに特
殊形状および構造の発熱素子を作ろうとすれば、その製
造コストは非常に高くなり、さらに標準サイズの発熱パ
ネルを任意の大きさや形状に切断することは不可能なの
で発熱パネルの取付は施工を困難にする。 また、発熱素子の熱が絶縁層及び断熱層から外部へ逃げ
易く、熱損失が大きいために、消費電流が大きく不経済
であるという問題点があった。 さらにまた、従来のスペースヒーティングシステムは始
動時に暖房能力が不充分で即効性に欠けるという難点も
有していた。 本発明は、構造が簡単で、設計の自由度が大きく、しか
も、熱効率の非常に高い発熱パイ、ルと、その発熱パネ
ルを有効に使用するスペースヒーティングシステムを提
供することを巨的とＬ２ているう

【課題を解決するためつ手段】

本発明は金属バネＪしと、その金属パネルの裏面に沿っ
て配設される絶縁性の発熱電線と、その発熱電線を上記
金属バネ＋ｌ、　ｔｒ＋裏面に密着させて貼り）ける金
属箔と、上記発熱電線の’７％　：ｆｌｊ側を覆−）た
断熱層とを具備し、上記発熱電線・＼の通電によりＦ記
金属パネルを発熱させることを特徴とする発熱パネル、
および上記発熱パネルで構成された室内の床、壁、天井
と。上記発熱パネルへの通電のための電源と、Ｌ記室内
の温度を検出する温度センナと、その温度センサが検出
する温度に基づき上記発熱パネルの発熱温度をコント（
７−ルする温度コントローラと、上記発熱パネルに電力
を供給・遮断するり１マーとを具備し、上記タイマーに
より暖房の始動を行うことを特徴とするスペースヒーテ
ィングシステムを提供することにより上記課題を解決す
るものである。

【ｆ′Ｆ　　　　　　用］ 以上のように構成された発熱パネルは、一般的な発熱電
線を使用でき、しかも、その発熱電線を金属箔によって
金属パネルの裏面に直に貼付けるので、構造が簡単であ
って、かつ安全性が高い。 そ１．て、金属パネルの大きさや形状に応じて発熱電線
を自ｉｂな形状に貼付けることができるから、設計の自
由度が大きく、現場の条件に合わせることが容易である
。 また、発熱電線を金属箔によって金属パネルの裏面に直
に貼付けたので、発熱電線と金属パネルとの間の直接の
熱伝導、発熱電線と金属箔と金属パネルとの間の熱伝導
及び金属箔による金属パネル側への熱反射を利用し得、
非常に高い熱効率で金属パネルの加熱を行うことができ
る。 また、上記のように構成されたスペースヒーティングシ
ステムは、上記のように熱効率の非常に高い発熱パネル
を使用しで、室内の床、壁、天井の３面を多面的に温度
コントロールすることができ、しかも、タイマーによる
自動運転方式によって、暖房の始動時における予熱を効
果的に行って速効性の難点を補うことができる。。 【実　　施　　例】 以下、本発明の発熱パネルとスペースヒーティングシス
テムの一実施例を図面を参照して説明する。 まず、第１図〜第３図によって、発熱パネルを説明する
。 発熱パネル１は、鉄板やアルミニウム板等の金属板によ
りて浅い箱形にプレス加工された金属パネル２と、一般
的な絶縁性の発熱電線３と、アルミニウム箔等の金属箔
に接着剤を塗布しである接着性の金属箔と、硬質グラス
ウール等の断熱層５を主要構成部材とし〔す＼る。そし
て、発熱電線３を金属にネル２の裏面２ａの全体にジグ
ザク状に均等に配列し、チー２）状の金属箔４Ｉこよ〕
で発熱電線３を金属パネル２の裏面に密着させるように
して直接貼付け、そのテープ状の金属箔、１σ）上から
発熱電線３の裏面側全体を断熱層５で覆っている。。 ｔ８、発Ｊ！！電線３は第２図に示すように、金属パネ
ル２の裏面２ａの全体を覆うような・、・・−ト状の金
属箔４によって発熱電線３を金属パネル２に貼付けても
よく、このようにすれば金属箔４による熱反射効率がよ
り一層高くなる。 また、発熱電線３は第３図に示すように、金属箔４で発
熱電線３の外周をほぼ完全に包み込むよう、かつ、金属
箔４を金属パネル２の裏面２ａに密着させるようにして
貼付けている。 なお、各発熱パネル１に（ｉ他の発熱パネル１の発熱電
線３との接続用端子６が取付けられており、その他、各
発熱バネ・し１には発熱電線３の温度ヒユーズやサーモ
スタット、更には必要に応じて温度センサ（何れも図示
せず）が取付けられている。 以上のように構成された発熱パネルｌは、発熱電線３へ
の通電によって発熱電線３を発熱させて、金属パネル２
全体を裏面側から加熱する。その際、第３図に示すよう
に、発熱電線３と金属パネル２との間の矢印ａで示す直
接の熱伝導と、発熱電線３と金属箔４と金属パネル２と
の間の矢印すで示す熱伝導及び金属箔４による金属パネ
ル２側への矢印Ｃで示す熱反射によって金属パネル２が
加熱される。なお、断熱層５は発熱パネルｌの裏面側へ
の熱放射を防止する。 従って、発熱電線３の熱が断熱層５側へ殆ど逃げること
がなく、発熱電線３の熱損失が非常に少ないため、金属
パネル２が非常に高い熱効率で加熱されることになり、
金属パネル２の表面２ｂ側に輻射熱が非常に効率良く放
射される。 し、かも、一般的な発熱電線３を金属箔４によって金属
パネル２の裏面２ａに直接貼付ける構造は非常に簡単で
ある上に、金属パネル２の大きさに応じて、発熱電線３
をパネル全面に均等ｌこ貼付けることができるので、設
置場所に応じた所望の形状の発熱パネルｌを簡単に製造
できて、設計の自由度が大きい。 次に、第４図〜第１１図によって、スペースヒーティン
グシステムを説明する。 まず、第４図に示すように、室内８の床９、壁１０．天
井１１の３面をそれぞれ複数の発熱パネルｌで覆い、床
９、壁１０、天井１１の３面の任意の位置に、それぞれ
温度センサ１２．１３．１４を取付ける。なお、温度セ
ンサ］、２．１３゜１４は前述したように、任意の発熱
パネル１に予め取付けたものであっても良い。 そして、第５図に示すように、各発熱パネル１の金属パ
ネル２を室内８側ｔこ向けて、各発熱パネル１を床９．
壁１０゜天井１１に取付ける。 床９や壁ｌＯに適した発熱パネル１を第６図に示す。こ
の発熱パネルｌには金属パネル２の長さ方向の両端にフ
ランジ１６が一体に成形されており、これを床９に取付
ける場合は躯体の床１７上に予めベニヤ合板等の床板１
８を敷設し、その床板１８上に発熱パネル１の７ランジ
１６’を釘１９で固定する。また、壁１０に取付ける場
合は、躯体の壁２０に発熱パネルｌの７ランジ１６を釘
１９で直接固定する。隣接する発熱パネル１間の７ラン
ジ１６部分の隙間２１は適宜の材料及び形状の目地材２
２によって閉塞する。また、天井１１に適した発熱パネ
ル１を第８図に示す。この発熱パネルは端部に７ランジ
を持たない平坦形としている。これを天井１１に取付け
る場合は、躯体の天井２３に架設されたＴバー２４やア
ングル２５に発熱パネルｌを載置し、支持させる。なお
、第９図に示すように床９や壁１０（天井１１も可能）
の隣接する発熱パネル１の相互間における金属パネル２
の熱伸縮を吸収できるように、一方の金属パネル２の７
ランジ１６を他方の金属パネル２の端部に設けたスリッ
ト２６内に矢印ｄ方向に摺動自在に嵌合させた構造を採
用することができる。また、第９図に示すように床９、
壁１０．天井１１の隣接する発熱パネルｌの発熱電線３
の接続用端子６は適宜コネクタ２７によって接続されて
いる。 次に、第１０図によって、スペースヒーティングシステ
ムの温度コントロール回路を説明する。 電源２９からブレーカ３０を経て供給される１００Ｖｔ
流は、温度コントローラ３１からリレー３２．３３．３
４を介しで床９、壁ｌＯ１天井１１の複哲の発熱パネル
１の発熱電線３に同時に供給される。そして、各金属パ
ネル２は各発熱電線３によって裏面側から加熱されて、
各金属パネル２の表面側である室内８に輻射熱が非常に
効率良く放射されて、室内８が床９、壁１０．天井１１
の３面から同時に輻射暖房される。そして、床９、壁１
０．天井１１に取付けられた温度センサ１２，１３．１
４によって床９、壁ｌＯ１天井１１の温度が検出され、
その温度情報に基づき温度コントローラ３１が設定温度
に対して比較を行い、予め記憶させであるプログラムに
沿って演算を行い、各リレー３２，３３．３４を介して
複数の発熱パネル１に対する給電及び給電停止を直接的
又はシーケンシャルに行って、室内８を設定された温度
に輻射暖房する。 なお、床９、壁１０、天井１１に設置される複数の発熱
・ζネル１はそれぞれ床、壁、天井の単位で一つにまと
められグループ別Ｉこ給電されるようにして、床９、壁
１０、天井１１の温度分布を均一化するように構成して
いるが、複数の発熱パネル１を電気的に分離し個別に給
電したり、任意の発熱・・くネル１のみ給電頻度を減ら
したり、給電時間を短くしたりするように組合せても良
い。 次に、第１１図ないし第１２図によって、温度コントロ
ーラ３１の詳細を説明する。タイマー３５が設定時間に
達するとタイマースイッチ３５ａがＯＮとなり、温度コ
ントローラ３１が作動を開始する。温度コントローラ３
１はまず最初に、室温と設定温度とを比較し、室温の方
が設定温度より低い場合、その状態に対する対応をプロ
グラムに沿って演算し、すべての発熱パネルｌに給電す
る必要性を判断する。そしてリレー３２，３３．３４に
対して給電指令を発するとリレースイッチ３２ａ、３３
ａ、３４ａが励磁されて、床９、壁１０、天井１１の発
熱パネル１へ給電し複数の発熱パネルｌの表面温度を５
５℃〜６０°Ｃの高温ｌ二加熱して暖房の始動運転（予
熱運転）を行う。この始動運転は室温が設定温度に上昇
するまで続けられる。 季節や昼夜などの外的条件ｉ″−，ｔつで異なるが、こ
の始動運転には３〜４時間を要し、実用面では第１２図
に示１よ）に暖房室の使用開始前Ｘ、１こ塑−２て給電
するようにする。 この始動運転時間が経過し１′室温が設オ温度ｊ、に達
ず乙と温度センサ１２，１３．１．１がその温度を検出
して温度コントローラ３１へ流す。 すると温度コントローラ３１は床９、壁１０　、天井１
１の温度センサ１２，１３．１４からの温度に基づきリ
レー３２゜３３．３．１に対して給電停止信号を発し、
電力を遮断する。 以降これら給電指令及び給電停止信号をＦ！ｆｒ続的に
出しく　ｙ　ｔ　。 Ｙ、）、床９、壁ＩＯ１天井１１の複数の発熱パネル１
の自動温度コントロールを行う通常の暖房運転に移行す
る。この際、温度コントローラ３１は、日当りの良い窓
近くの発熱パネルに対しては、他の発熱パネル１より遅
れて給電開始し、更に他の発熱パネル１に先がけて短い
時間で給電を停止するようなコントロールも行う。この
ようにして温度コントローラ３１は複数の発熱パネル１
の金属パネル２の表面温度を室温＋２°Ｃ〜５°Ｃ（熱
損失量４０−５５　Ｋｃａｌ／ｍ　”ｈ、熱質流率０．
５７前後とした場合）に自動コントロールする暖房運転
が行われる（Ｙ２．Ｙ３〜Ｘ３）。暖房室の使用が終わ
る時間になると、タイマー３５はｘ２の時点でこのヒー
ティングシステムに対する給電を遮断し、暖房運転を停
止させる。なお、第１２図中Ｅは金属パネルの表面温度
、Ｆは室温を示す。 次に第１２図ないし第１３図に基づき、本発明の暖房実
験を説明する。実験は板厚１．２ｍｍ、縦、横の寸法が
８００＋ｎｍＸＩ、２００ｍｍの金属パネル２に４００
Ｗ（発熱量３４４　Ｋｃａｌ／ｈ）の発熱電線３を金属
箔４でその裏面２ａに均等に貼付け、さらにその裏面側
全面をグラスウールからなる断熱層５で覆った発熱パネ
ルｌを第１３図に示すように４枚腰壁に取付け、行った
。 この実験は２４時間タイマを用いて朝６時に開始した。 その時点の室温は１０℃であった。腰壁の発熱パネルｌ
の表面温度の上昇は６０分後には平衡状態の５５℃とな
り、設計目標温度に達し、３時間後には設計室温に到達
した。外壁側の温度上昇も外気の影響を受けやすい割に
は順調であった。これは本発明の発熱パネルｌが有効に
作用したことによるものである。平均輻射温度も計算値
と指標となるグローブ温度とがほぼ一致した。この暖房
実験により本発明の熱環境、経済性などにつき次Ｑ）よ
うなことが確認できた。 外気温は一８℃であったが、３時間で設計温度に到達し
たことは、外気がさらに低い条件でも４時間程度で、設
計温度に達することが推測される。すなわち室内使用時
間８時間と予熱時間４時間の合計１２時間暖房で設計温
度に上昇するものと考えられる。発熱パネル１の表面温
度の上昇が早い金属パネル２の利用方法は有効な方法で
あることが解った。 床温か１６．７℃と低いのは床部法の断熱性が低いため
と認められた。これは快適性にとって問題があり、やは
り１７℃以上にする必要がある。その為には、断熱を強
化して、少なくとも熱貫流率を０　、５　Ｋｃａｌ／’
０・１１以下にする必要がある。 〔表〕 各部分の表面温度と平均輻射温度の試算また経済性につ
いていえば、 改修コストはこの程度の建物（簡易耐火構造）で５．０
００円／　ｍ２であるから、実用化可能のコストである
。 ランニングコストも、この種程度の熱容量の建物と使用
状況であれば、連続暖房によらず、１２時間暖房で充分
であろう。 これによってコスト計算すれば、暖房コストは、１．０
００円／、２程度になる。 さらにまた、発熱パネル面積を拡大することζこよって
表面温度も平均化されて、快適な温感が得られ、コスト
ダウンが計られることが判った。 現時点では、改修も新築も、一般的に天井、壁、床のそ
れぞれに発熱パネルを取付は多面的に熱輻射させること
が適当であり、また、その表面温度も３０°Ｃ以下にコ
ントロールすることが妥当である。

【発明の効果】

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。 発熱パネルは構造が簡単であり、製造が容易で、低コス
トである。しかも、発熱パネルの設計の自由度が大きい
ので、各種建物の床、壁、天井等の構造物にマツチさせ
た大きさ及び形状の電気式輻射暖房の発熱パネルを容易
に得ることができる。それでいて、発熱パネルは発熱電
線によって金属パネルを非常に高い熱効率で加熱するこ
とができるので、低消費電力による実用が可能で、低コ
ストの電気式輻射暖房を行うことができる。 スペースヒーティングシステムは、熱効率の非常に高い
発熱パネルを使用して、室内の床、壁、天井の３面を多
面的に温度コントロールするものであり、温度センサに
よって室温を快適な温熱環境にコントロールすることが
できるので、熱効率が非常に高く、快適で効果的な電気
式輻射暖房を行うことができる。しかも、タイマーによ
る自動運転方式によって、暖房の始動から定常の暖房運
転に至るまでを自動的に行えるので、非常に便利であり
、さらに、始動運転開始時間を暖房室の使用開始時間よ
り塑って設定できるので予熱を効果的に行って速効性の
難点を補うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した発熱パネルを示す斜視説明図
、第２図は同上の発熱パネルの変形例を示す斜視図、第
３図は発熱パネルの要部を示す断面図、第４図は本発明
を適用したスペースヒーティングシステムを示す斜視図
、 第５図は同上の床、壁、天井を示す断面図、第６図、第
７図、第８図及び第９図は発熱パネルないしは発熱パネ
ルの各部を示す断面図、 第」０図は温度コントロール回路を示す図面、第１１図
は温度コントローラによるリレーのコントロール回路を
示す図面、 第１２図は暖房実験における室温ならび発熱パネル表面
温度の変化を示すグラフ。 第１ ３図は実験した室の構造を示した概略図である。 ｌ・・・・発熱パネル ２・・・・金属パネル ２ａ・・・・裏面 ２ｂ・・・・表面 ３・・・・発熱電線 ４・・・・金属箔 ５・・・・断熱層 ８・・・・室内 ９・・・・床 １０・・・・壁 １１・・・・天井 １２．１３．１４・・・・温度センサ ２９・・・・電源 ３１・・・・温度コントローラ ３５・・・・タイマー 第 図 第 図 ３ 第 図 第 図 １ 第 ５ 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 ０ 図 １ 第 ２ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属パネルと、その金属パネルの裏面に沿って配
   設される絶縁性の発熱電線と、その発熱電線を上記金属
   パネルの裏面に密着させて貼りつける金属箔と、上記発
   熱電線の裏面側を覆った断熱層とを具備し、上記発熱電
   線への通電により上記金属パネルを発熱させることを特
   徴とする発熱パネル。
2. （２）請求項１記載の発熱パネルで構成された室内の床
   、壁、天井と、上記発熱パネルへの通電のための電源と
   、上記室内の温度を検出する温度センサと、その温度セ
   ンサが検出する温度に基づき上記発熱パネルの発熱温度
   をコントロールする温度コントローラと、上記発熱パネ
   ルに電力を供給・遮断するタイマーとを具備し、上記タ
   イマーにより暖房の始動を行うことを特徴とするスペー
   スヒーティングシステム。