JPH08226655A - 蓄熱床暖房設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深夜電力を有効利用でき、ランニングコスト
が安価で、放熱制御、追焚可能な、省スペースの蓄熱床
暖房設備を提供する。 【構成】 床面下部には蓄熱材（１）内蔵の蓄熱槽
（２）が配置され、蓄熱材（１）の放熱により暖房され
る蓄熱床暖房設備であって、蓄熱槽（２）に配管（３）
が接続されるとともに、温水が蓄熱槽（２）内に流通さ
れて蓄熱され、蓄熱槽（２）には、膨張タンク（８
１）、ポンプ（８２）、蓄熱ヒーター部（８３）および
追焚ヒーター（８４）からなる制御ユニット（８）が配
管接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱床暖房設備に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、省スペ
ースで、蓄熱したエネルギーの放熱制御が可能な、追焚
機能を有する、深夜電力の有効利用性に優れた新しい蓄
熱式の床暖房設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、電力の利用についてはその契約の
種類として従量電灯および時間帯別電灯の契約ととも
に、従量電灯と深夜電力とを加えた方式の契約があり、
これら各々についての電力利用料金が定められている。
これらの電力利用については、いわゆる深夜（２３時か
ら７時、または１時から６時）電力がその料金が安価な
ことから、この深夜電力を有効利用することに関心が高
まっている。

【０００３】深夜電力を床暖房に利用しようとする試み
もその具体的な表われである。従来、このような深夜電
力の床暖房への利用については、たとえば図２１並びに
その床構造断面を示した図２２に見られるように、深夜
電力によって床表層材（ア）と、断熱材（イ）並びに捨
て貼板（ウ）との間で、根太（エ）相互の間に配置した
パネル体の板状蓄熱ボード（カ）をヒーター（キ）を用
いて加熱し、深夜に蓄熱したエネルギーを、昼間（およ
そ７時から２３時）に蓄熱ボード（カ）より自然放熱さ
せて暖房することからなる蓄熱式の床暖房設備が提供さ
れている。

【０００４】また、これとは別に、深夜電力によって温
水を作り、温水タンク蓄熱槽にため、これを放熱部フロ
ーリングへ送って床暖房することも考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、深夜電
力を床暖房に利用しようとする従来の試みの場合には、
たとえば図２１および図２２に示した蓄熱ボード（カ）
とヒーター（キ）との構造では、自然放熱としているた
めに床温度の制御が難しく、朝は暖かいものの、夜は寒
いという欠点があり、ランニングコストが高く、ヒータ
ー（キ）による加熱ではあっても、放熱制御が難しいと
の問題は避けらず、しかも、いわゆる追焚機能による床
暖房性能の向上が望み得ないという問題があった。

【０００６】一方、温水による蓄熱エネルギーの利用で
は、熱効率が大きくないため、どうしても蓄熱槽が大き
なものとなり、設備規模の点で制約があるという問題が
あった。そこで、この発明は、以上の通りの従来技術の
欠点を解消するためになされたものであって、ランニン
グコストが安価であって、蓄熱したエネルギーの放熱制
御が容易で、しかも追焚機能を有し、屋外ユニット等の
省スペース化も可能な、新しい蓄熱式の床暖房設備を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、床面下部に配置された蓄熱材内
蔵の蓄熱槽に温水が流通されて蓄熱および放熱が行われ
る床暖房設備であって、蓄熱槽には、膨張タンクとポン
プともにヒーター部が配管接続され、このヒーター部に
は、蓄熱ヒーター部と追焚ヒーター部と有していること
を特徴とする蓄熱床暖房設備（請求項１）を提供する。

【０００８】そしてこの発明は、上記の設備において、
蓄熱ヒーター部と追焚ヒーター部とが膨張タンクに一体
化されている設備（請求項２）、膨張タンクにも蓄熱材
が充填されている設備（請求項３）、並びにポンプに接
続されている四方弁の前後に追焚ヒーター部と蓄熱ヒー
ター部とが配設され、追焚時には温水の逆流が生成され
る設備（請求項４）をも提供する。

【０００９】さらにまた、具体的にこの発明は、上記設
備において、蓄熱槽に接続された温水配管を配置した放
熱層を蓄熱槽上部に備えたもの（請求項５）、放熱層上
部には均熱板が設けられたもの（請求項６），蓄熱槽お
よび放熱層、もしくはさらに均熱板とがパネルとして一
体化されているもの（請求項７）、蓄熱槽と放熱層温水
配管とが直結されてもの（請求項８）を提供する。

【００１０】そして、この発明では、上記のパネルが複
数配設された暖房設備であって、蓄熱槽すべてが直列に
接続され、次いで、放熱層の温水配管が直列に接続され
ている蓄熱床暖房設備（請求項９）や、各々のパネルの
蓄熱槽と放熱層の温水配管とが接続され、かつ、各々の
パネル蓄熱槽並びに放熱層温水配管が相互に接続されて
いる蓄熱床暖房設備（請求項１０）を提供する。

【００１１】また、放熱層に配置した温水配管は、内部
流路が構成された水路体からなる蓄熱床暖房設備（請求
項１１）、放熱層が床表層材を構成している蓄熱床暖房
設備（請求項１２）をも、この発明は提供する。

【００１２】

【作用】上記の通りの床面下部に蓄熱槽を配置し、これ
に接続した配管により温水を蓄熱槽中に流通させるこの
発明の床暖房設備では、その動作は、基本的に次の通り
となる。蓄 熱 深夜電力等を利用したヒーターでの加熱により得られた
温水を蓄熱槽に流通させ、蓄熱材に蓄熱させる。

【００１３】放 熱 蓄熱材からの自然放熱、さらには温水による放熱。追 焚 温水を流通させ、蓄熱しながら自然放熱させる。そし
て、この発明の床暖房設備では、上記の動作のために、
前記の通り、温度上昇による水の体積膨張と蓄熱材の体
積膨張を吸収するための膨張タンク、温水の流通のため
のポンプとともに、深夜電力等により作動するヒーター
部として、蓄熱ヒーター部と追焚ヒーター部とを備えて
いる。このため、放熱制御が可能となり、いわゆる追焚
機能が実現される。

【００１４】以上のことから、この発明においては、従
来のヒーターと蓄熱ボードとからなる特殊な床構造を必
要とすることなく、かつ、従来の温水タンク蓄熱槽のよ
うな大型設備をも必要とすることなく、簡便な構造とし
て、放熱制御性、追焚機能性の実現された、安価なラン
ニングコストの省スペースな床暖房が可能となる。より
具体的には、蓄熱ヒーター部と追焚ヒーター部とを膨張
タンクと一体化する場合（請求項２）には、ヒーター部
および膨張タンク、そしてポンプを有する制御ユニット
部そのものの小型化が図られ、膨張タンクにも蓄熱材を
充填する場合（請求項３）は、スペースの増加なしに、
蓄熱槽での蓄熱不足を補い、温水の逆流機能の付与（請
求項４）によって、追焚時の床温度の上昇をより速いも
のとすることができる。

【００１５】しかも、この発明では、蓄熱材の量に対応
して床暖房区域が設定できるため、特に、前記の通りの
パネル構成とする場合等では、床面下部の根太間への配
置が可能となって、省スペース化が図られ、施工も容易
となる。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の
蓄熱床暖房設備について説明する。

【００１６】

【実施例】添付した図面の図１および図２は、この発明
のパネル体を構成配置している蓄熱床暖房設備を例示し
たもので、図１は、パネル体を、図２は、その床面下部
への設置状況を示している。たとえば、この図１および
図２に例示したように、この発明では、蓄熱材（１）を
内蔵した蓄熱槽（２）の上部に、この蓄熱槽（２）に接
続された温水配管（３）を断熱材（４）中に配置した放
熱層（５）を有し、さらにその上部に均熱板（６）を設
け、蓄熱槽（２）の周囲にも断熱材（７）を配設した蓄
熱パネル（１０）を、床面の床表層材（１１）の下部
で、大引との間、そして根太（１２）の相互間の空間に
配置している。

【００１７】断熱材（４）（７）は、従来公知の発泡ウ
レタンやグラスウール等によって、また均熱板（６）
は、アルミニウム、ステンレス等の金属板によって構成
できる。そして、この発明の蓄熱槽（２）に内蔵させる
蓄熱材（１）についても特にその種類に制限はないが、
蓄熱槽（２）内部には温水を流通させ、この温水が蓄熱
材（１）と接触することから、液状体として流出や染み
出しすることなく、効果的な蓄熱と放熱を可能とするも
のを用いる。たとえばこのような蓄熱材（１）として
は、この出願人はすでに提案しているパラフィン、パラ
フィンワックス等の結晶性炭化水素、結晶性脂肪酸、結
晶性脂肪酸エステル等の、より好ましくは融点が９０℃
以下で、潜熱量が２０Ｋｃａｌ／ｋｇ以上の潜熱蓄熱材
とポリオレフィン系樹脂、さらに必要に応じてこれに無
機フィラーが添加されたものなどが使用される。ポリオ
レフィン系樹脂としては、エチレン−αオレフィン共重
合体、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン等
がある。

【００１８】そして、図１に示したように、この例の蓄
熱パネル（１０）の蓄熱槽（２）と温水配管（３）には
温水が流通され、かつ循環される。つまり、深夜電力等
によって作動する制御ユニット（８）を構成する膨張タ
ンク（８１）、ポンプ（８２）、そしてヒーター部とし
ての蓄熱ヒーター部（８３）および追焚ヒーター部（８
４）が作動する。膨張タンク（８１）は、温度上昇によ
る水の体積膨張と、蓄熱材（１）の体積膨張を吸収する
ためのものであり、ポンプ（８２）は温水循環のための
ものである。膨張タンク（８１）には、蓄熱パネル（１
０）の放熱層（５）の温水配管（３）が接続され、放熱
後の温水がここに導かれる。蓄熱時には、温水は蓄熱ヒ
ーター部（８３）において加熱されて、蓄熱パネル（１
０）の蓄熱層（２）へと流れる。

【００１９】蓄熱および放熱の動作は、基本的には次の
通りとなる。蓄 熱 ヒーターによって加熱した温水を流して蓄熱材（１）に
蓄熱する。放 熱 蓄熱材（１）による自然放熱、そして、温水による放
熱。

【００２０】追 焚 温水を流して蓄熱しながら自然放熱させる。この動作
を、さらに詳しく図１さらには図３の制御ユニット構成
に対応して説明すると、次の表１の通りとなる。

【００２１】

【表１】

【００２２】この動作を可能とするため、図３のよう
に、膨張タンク（８１）には減圧機能（８５）が設けら
れ、蓄熱ヒーター部（８３）には、蓄熱ヒーター（８
６）が、また追焚ヒーター部（８４）には追焚ヒーター
（８７）が設けられている。たとえば以上の通りのこと
から明らかなように、この発明の蓄熱床暖房設備では、
従来のヒーターと蓄熱ボードとからなる床構造を必須と
する蓄熱床暖房のように特殊な床構造を必要とすること
なく、また従来の温水タンク蓄熱槽方式のように大型設
備を必要とすることもなく、簡単で、コンパクトな構造
として蓄熱床暖房が可能とされる。そして、温水の循環
による放熱制御と、追焚機能も実現され、床暖房性能は
向上し、安価なランニングコストで、深夜電力利用によ
る床暖房が可能となる。

【００２３】そして、前記の通りの蓄熱パネル（１０）
を用いる場合には、蓄熱材の量に対応する床面スペース
が一定であるため部屋の大きさに対応しやすく、蓄熱材
スペースを床下根太間に納めることによる省スペース
化、そして制御ユニットの小型化が図られる。さらにま
た、蓄熱槽（２）から放熱槽（５）の温水配管（３）に
温水を流すことで、強制的に放熱することが可能で、放
熱制御は容易となり、かつ、蓄熱材からの漏れ熱量を部
屋温度の上昇／保持に活用でき、追焚もできることにな
る。

【００２４】このような蓄熱材（１）を内蔵した蓄熱槽
（２）には、図４の側断面図にも例示した通り温水配管
（３）を配置した放熱層（５）がその上部に一体化され
るが、この場合、温水配管（３）は、蓄熱槽（２）に接
続されるが、この構造を有する蓄熱パネル（１０）が、
図２のように、床面下部に設置される場合、温水配管
（３）と蓄熱槽（２）とは、図５のように、直結されて
もよい。直結によって、継手部分の接続が少なくなり、
施工が容易となる。また、特に、床面下部に図２のよう
に複数の蓄熱パネル（１０）を配置する場合には、図６
の通り、蓄熱槽（２）のすべてを配管（１３）によって
直列に接続し、その次に放熱層（５）の温水配管（３）
を、配管（１４）によって直列に接続してもよいし、あ
るいは、図７のように、蓄熱槽（２）とその上の放熱層
（５）の温水配管（３）とを配管（１５）によって各々
接続し、それぞれに配管（１６）（１７）を平行に接続
してもよい。もちろん、この両者の共用の方法であって
もよい。これらのいずれの方式とするかは、床暖房の設
置場所の状況、所定の暖房性能等によって決めることが
できる。

【００２５】そして、この発明においては、前記の制御
ユニット（８）そのものの構成を変更することによっ
て、さらに優れた作用効果が得られることになる。その
第一の例は、図８（ａ）（ｂ）に例示したように、前記
の蓄熱ヒーター部（８１）と追焚ヒーター部（８２）と
を膨張タンクに一体化することである。このことによっ
て、制御ユニット（８）のさらに一層の小型化が図られ
る。

【００２６】また、第二には、図９のように、膨張タン
ク（８１）にも蓄熱材（１）を入れ、前記の蓄熱槽
（２）の蓄熱不足のスペースの増加なしに補うことを可
能とする。さらに第三には、図１０のように、制御ユニ
ット（８）内の配置を変更し、四方弁（８８）を設け、
その前後に追焚ヒーター部（８４）および蓄熱ヒーター
部（８３）を設けることである。

【００２７】図１および図３に示した制御ユニット
（８）の構成では、暖房運転中に蓄熱不足が生じた場合
には従量電灯電力（一般の電気料金）にて温水をつくり
循環させるが、この場合、蓄熱槽（２）から温水配管
（３）に温水を循環させると、まず基礎に温水がつかわ
れるために、床温度が上昇するまでに時間がかかること
がある。

【００２８】ところが、上記の通りの四方弁（８８）の
設置による構成とすると、図１０のように、蓄熱・放熱
時の温水流れ（ａ）とは逆に、追焚時には逆の流れ
（ｂ）を形成できることから、追焚時の床温度の上昇を
速めることができる。このような工夫も、この発明にお
いて可能とされる。もちろん、この発明は以上の例に限
定されることはない。

【００２９】たとえば、図１１および図１２に例示した
ように、前記の放熱層（５）について、内部に流路（１
８）（１９）設定したより大きな水路体（２０）によっ
て前記の温水配管（３）を代えて構成してもよい。この
場合には、前記の温水配管（３）のパイプよりも水路断
面積が大きくなるため圧力損失が小さく、ポンプの小型
化が可能となり、また、水路の平面面積が大きくなるた
め温度分布の均一化が図られることになる。

【００３０】また別に、前記の温水配管（３）は、図１
３のように、床下根太（１２）間に蓄熱槽（２）を配置
し、温水配管（３）は、床表層材（１１）に組み込まれ
ている構造としてもよい。床表面の近くに放熱部（温水
配管）があるため床温度の上昇速度が速いという特徴が
得られる。この特徴を生かして、たとえば図１の蓄熱パ
ネル（１０）方式（Ａ）と、この図１４の方式（Ｂ）と
を組合わせ、図１１のように配管系と床暖房を構成して
もよい。早急に暖める必要のある床部分には、温水配管
組込みフローリング方式（Ｂ）を採用することができ
る。

【００３１】温水配管（３）そのものについては、以上
の例のように、蓄熱槽（２）の上部に設けて放熱部とす
ることは必ずしも必要でない。この発明の蓄熱床暖房設
備では、図１５のように、床表層材（１１）の下部に、
温水が流通される蓄熱槽（２）が配置されるだけでもよ
い。極めて簡単な構造で、しかも追焚機能を付与し、放
熱制御することが可能となる。

【００３２】図１の蓄熱パネルの構造には、図１６およ
び図１７に例示したように、ヒーター（２１）を内蔵さ
せてもよい。その電源（２２）は、ＡＣ１００Ｖまたは
ＡＣ２００Ｖであってもよい。この場合、ヒーター（２
１）としては、蓄熱ヒーターのみを内蔵させ、図１８の
ように、膨張タンク、ポンプ、および追焚ヒーターを外
部配置してもよいし、追焚ヒーターをも内蔵させて、図
１９のように、膨張タンクとポンプとを外部に配置して
もよい。このヒーター内蔵の構造では、設備ユニットの
小型化が図られることになる。小型化をさらに進め、図
２０のように、蓄熱パネル（１０）に、膨張タンク（２
３）およびポンプ（２４）を一体化して組込んでもよ
い。

【００３３】以上詳しくこの発明の実施例等について説
明したが、この発明はこれらに限定されるものでなく、
さらに様々な細部の態様が可能であることは言うまでも
ない。

【００３４】

【発明の効果】この発明により、深夜電力の有効利用が
進み、ランニングコストが安価であって、床温度の放熱
制御および追焚による制御が可能な、省スペースで簡単
な構造での蓄熱床暖房が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の例としての蓄熱パネルと制御ユニッ
トとを示した正断面図および構成図である。

【図２】図１の例のパネルの床下部への配置を例示した
断面図である。

【図３】ポンプおよびヒーター等のユニットを例示した
構成図である。

【図４】図１の例のパネルの側断面図である。

【図５】蓄熱槽と温水配管とを直結した状態を例示した
側断面図である。

【図６】配管を直列させた例を示した平面図である。

【図７】配管を平行接続させた例を示した平面図であ
る。

【図８】（ａ）（ｂ）は、蓄熱ヒーター部と追焚ヒータ
ーを膨張タンクに一体化した制御ユニットを例示した構
成図である。

【図９】膨張タンクにも蓄熱材を入れた制御ユニットの
例を示した構成図である。

【図１０】逆流機能を付与した制御ユニットを例示した
構成図である。

【図１１】広い水路を持つ例を示した蓄熱パネルの正断
面図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は、図８に対応する水路の内部
流路を例示した平面図である。

【図１３】床表層材に温水配管を組み込んだ例を示した
正断面図である。

【図１４】配管方式の組合わせを例示した平面図であ
る。

【図１５】温水配管を持たない例を示した暖房設備の正
断面図である。

【図１６】ヒーター内蔵の蓄熱パネルを例示した正断面
図である。

【図１７】図１３に対応する側断面図である。

【図１８】外部ユニットの例を示した構成図である。

【図１９】別の外部ユニットの例を示した構成図であ
る。

【図２０】膨張タンクとポンプをパネルに一体化した例
を示した側断面図である。

【図２１】従来の蓄熱床暖房の例を示した一部切欠き斜
視図である。

【図２２】図２１に対応する床構造の断面図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱材 ２ 蓄熱槽 ３ 温水配管 ４ 断熱材 ５ 放熱層 ６ 均熱板 ７ 断熱材 ８ 制御ユニット ８１ 膨張タンク ８２ ポンプ ８３ 蓄熱ヒーター部 ８４ 追焚ヒーター部 ８５ 減圧機能 ８６ 蓄熱ヒーター ８７ 追焚ヒーター ８８ 四方弁 １０ 蓄熱パネル １１ 床表層材 １２ 根太 １３，１４，１５，１６，１７ 配管 １８，１９ 内部流路 ２０ 水路体 ２１ ヒーター ２２ 電源 ２３ 膨張タンク ２４ ポンプ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床面下部に配置された蓄熱材内蔵の蓄熱
   槽に温水が流通されて蓄熱および放熱が行われる床暖房
   設備であって、蓄熱槽には、膨張タンクとポンプととも
   にヒーター部が配管接続され、このヒーター部には、蓄
   熱ヒーター部と追焚ヒーター部とを有していることを特
   徴とする蓄熱床暖房設備。
2. 【請求項２】 蓄熱ヒーター部と追焚ヒーター部とが膨
   張タンクに一体化されている請求項１の蓄熱床暖房設
   備。
3. 【請求項３】 膨張タンクにも蓄熱材が充填されている
   請求項１の蓄熱床暖房設備。
4. 【請求項４】 ポンプに接続された四方弁の前後に追焚
   ヒーター部と蓄熱ヒータ部とが配設され、追焚時には温
   水の逆流が生成される請求項１の蓄熱床暖房設備。
5. 【請求項５】 蓄熱槽に接続された温水配管を配置した
   放熱層を蓄熱槽上部に備えた請求項１ないし４のいずれ
   かの蓄熱床暖房設備。
6. 【請求項６】 放熱層上部には均熱板が設けられている
   請求項５の蓄熱床暖房設備。
7. 【請求項７】 蓄熱槽および放熱層、もしくはさらに均
   熱板とがパネルとして一体化されている請求項５または
   ６の蓄熱床暖房設備。
8. 【請求項８】 蓄熱槽と放熱層温水配管とが直結されて
   いる請求項５ないし７のいずれかの蓄熱床暖房設備。
9. 【請求項９】 請求項７のパネルが複数配設された暖房
   設備であって、蓄熱槽すべてが直列に接続され、次い
   で、放熱層の温水配管が直列に接続されている蓄熱床暖
   房設備。
10. 【請求項１０】 請求項７のパネルが複数配設された暖
    房設備であって、各々のパネルの蓄熱槽と放熱層の温水
    配管とが接続され、かつ、各々のパネル蓄熱槽並びに放
    熱層温水配管が相互に接続されている蓄熱床暖房設備。
11. 【請求項１１】 請求項５ないし７のいずれかの暖房設
    備において、放熱層に配置した温水配管は、内部流路が
    構成された水路体からなる蓄熱床暖房設備。
12. 【請求項１２】 請求項５の床暖房設備において、放熱
    層が床表層材を構成している蓄熱床暖房設備。