JP2009008288A - Hot water type floor heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、効率的に蓄熱して床面を均一に暖房できる温水式床房装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a hot water type floor chamber apparatus that can efficiently store heat and uniformly heat a floor surface.
最近の新築家屋には床暖房装置を設置する建物が多くなっているが、この床暖房装置の熱源には、温水加熱式と電熱加熱式とがあり、温水式の装置の方が多く使用されている。 Recently, there are many buildings with floor heaters installed in new buildings. There are two types of heat sources for these floor heaters: hot water heating type and electric heating type. Hot water type devices are more commonly used. ing.
温水加熱式床暖房装置はボイラーを灯油やガスを燃焼させて加熱するので、電気を熱源とする電熱加熱式に比較して比較的床暖房コストが低いという理由から使用されてきたが、最近は石油の高騰が続くので、このメリットは怪しくなってきており、更に、下記するように本質的な問題がある。 Hot water heating floor heaters have been used because the floor heating costs are relatively low compared to electric heating systems that use electricity as the heat source because the boiler is heated by burning kerosene and gas. As the soaring oil continues, this merit is becoming suspicious, and there are also essential problems as described below.
この温水加熱式床暖房装置の一例を説明すると、図6(B)に示すようにコンクリート層あるいは床下地板などの基礎床30の上に発泡ウレタンなどの厚手の断熱シート31を敷き、この断熱シート31の上面に温水パイプ用の溝部32を蛇行して形成し、この溝部32内に内径が約8mm〜11mm程度の合成樹脂パイプあるいは銅やアルミなどの金属パイプからなる発熱パイプ33を嵌め込んで配管して温水マットMを形成し、更にその上に伝熱性を改善するためにアルミ箔などの金属箔34を積層し、その上に床板(フローリング)35を配置したものが一般的に使用されている(特許文献1参照)。
An example of this warm water heating type floor heating apparatus will be described. As shown in FIG. 6B, a thick
また、電熱加熱式の床暖房装置はケーブルヒータを使用したもの(特許文献2参照)や面状発熱体を使用したものが提案されている(特許文献3参照)。
ア)図6(B)に示す温水式床暖房装置は、前記のように、8〜11mmの発熱パイプ33を7〜10cm程度の間隔で蛇行して配置されたものが多く使用されているが、この発熱パイプ33の上方の床板に対応する面積はパイプ33の外径に相当する細帯状部分である。従って、この発熱パイプ33の発熱面積は、暖房する床面の表面積に比較するとかなり狭い範囲で縞状にしか加熱することはできないという問題がある。
A) As described above, the hot water type floor heating apparatus shown in FIG. 6 (B) is often used in which the 8 to 11 mm
この発熱パイプ33のみで床板35を加熱した場合の床面の表面温度は、図6(A)の曲線(t1)で示すように、発熱パイプ33の存在している部分と存在していない部分との間に波形に温度ムラを発生する。そこでこの発熱パイプ33の上にアルミ箔34を介在させて床板35上の温度ムラ(t1)が温度(t2)のように均一化を図る方法が採用されていることが多い。しかし、前記のように発熱パイプ33の床板35側に向かう放熱面は線状であるから、本質的に床面の温度を均一化することは困難である。
As shown by the curve (t 1 ) in FIG. 6A, the surface temperature of the floor surface when the
蛇行する発熱パイプ33の間隔を狭めれば、床板35に向かう放熱面積が増加することになるが、現実には発熱パイプ33が長くなり、温水の流体抵抗が増加する上に接合部が増加して配管経路が複雑となり、それに伴って温水の漏れが発生し、更に床板35を支持する強度が低下するのでこの方法を採用できない。
If the interval between the meandering
イ)また、温水式床暖房の大きな問題は、ボイラーで加熱された温水を発熱パイプ33に供給して放熱させ、それを再びボイラーに還流させるので、温水の供給部と排出部との間に必然的に温度差を生ずることである。なお、この温水パイプ33の長さは1m2あたり12mを単位として敷かれており、温水の経路の長さはかなりの距離に及んでいる。
B) In addition, a big problem with hot water type floor heating is that hot water heated by the boiler is supplied to the
従って、室内の一方より約80℃程度の温水を発熱パイプ33に供給し、床板の下方で蛇行させながら放熱して床面を暖房した後に、温度が室温程度に低下してボイラーに還流させる方式であるから、当然、供給部と還流排出部との間に大きな温度差を発生せざるを得ないのである。
Therefore, a system in which hot water of about 80 ° C. is supplied from one side of the room to the
ウ)一方、建材の多くは防腐剤などの化学的な処理(ホルムアルデヒドなど)がされており、この化学的な処理を施した床材を加熱するとベンゼン、キシレン、トルエンなどの人体に悪影響を与えるガスが発生する。このガスは44℃以上の温度において急激に放出されて室内の空気を汚染する「シックハウス症候群」を発生するという問題があり、これを防止することも床暖房装置の課題となっている。 C) On the other hand, most building materials are treated with chemicals such as preservatives (formaldehyde, etc.), and heating the flooring that has been treated with this chemical will adversely affect the human body such as benzene, xylene, and toluene. Gas is generated. This gas has a problem of causing “sick house syndrome” that is suddenly released at a temperature of 44 ° C. or more and pollutes indoor air, and preventing it is also a problem of the floor heating apparatus.
エ)電熱加熱式ヒータとして熱可塑性樹脂を使用して製造されたPTC特性(温度上昇と共に電気抵抗が増加して電流量を抑制して自動的に温度を低下させる特性)を持つ面状発熱ヒータの発熱温度はせいぜい50℃程度、通常は40℃以下の低温であることから、前記シックハウス症候群を回避できる上に、放熱面が広いので床面を一斉に加熱して所定の温度にすることができるという利点がある。 D) A planar heater that is manufactured using a thermoplastic resin as an electrothermal heater (has an electrical resistance that increases with increasing temperature and suppresses the amount of current to automatically decrease the temperature). Since the exothermic temperature is as low as about 50 ° C., usually 40 ° C. or less, the sick house syndrome can be avoided, and since the heat radiation surface is wide, the floor surface can be heated all at once to a predetermined temperature. There is an advantage that you can.
なお、電熱加熱式の多くは面状発熱ヒータが使用されているが、これは暖房する部屋の床面積に対してヒータが敷設される面積が約35%〜60%程度であり、広範囲に比較的均一な温度で暖房することができる利点がある。 Most of the electric heating type uses a planar heater, but this is about 35% to 60% of the floor area of the room to be heated. There is an advantage that it can be heated at a uniform temperature.
前記面状発熱ヒータを使用した床暖房装置と、温水加熱式床暖房装置の温度と比較すると、前者の温度が40℃程度であるのに対して後者の温度は80℃から30℃程度の大きな温度差が必然的に発生しており、後者は前者に比較してかなりの高温にならざるを得ないのである。 Compared with the temperature of the floor heating device using the planar heater and the temperature of the hot water heating type floor heating device, the former temperature is about 40 ° C., whereas the latter temperature is as large as 80 ° C. to 30 ° C. A temperature difference is inevitably generated, and the latter must be considerably higher than the former.
オ)特に、ボイラーから80℃もの高温の温水が供給される入り口部分の床材に対する影響は大きく、床暖房する時としない時の大きな温度差により床板などの熱膨張・熱収縮の差が大きくなり、この温度差が繰り返されると床板の間に次第に間隙を形成し、これによって床板が浮き、床鳴りが発生し、更に床板に体重を掛けた時の安定感のないフワフワとした違和感を与える原因となっている。つまり、自然界で育った木材は高温加熱に適しておらず、板材の変形や劣化の原因となるので、この木材に対する影響を回避するためには低温で加熱するのが好ましいのである。 E) In particular, the influence on the flooring at the entrance where hot water as high as 80 ° C is supplied from the boiler is large, and the difference in thermal expansion and contraction of the floorboards is large due to the large temperature difference between when the floor is heated When this temperature difference is repeated, gaps are gradually formed between the floorboards, which causes the floorboards to float and cause squealing, and causes a sense of incongruity that is not stable and fluffy when the weight is applied to the floorboards. It has become. In other words, wood grown in nature is not suitable for high-temperature heating and causes deformation and deterioration of the plate material. Therefore, it is preferable to heat at a low temperature in order to avoid the influence on the wood.
カ)特許文献1には、断熱層に形成された溝部に温水パイプ配置した、「温水マット」の上部にアルミ板と、その上面にフィンを突出させた伝熱板を配置し、温水パイプが発する熱を前記伝熱板を介して床板の下面全体に広げる構造が採用されている。
F) In
しかし前記構造の伝熱板は複雑な断面形状が必要であり、しかも床板にフィンに合わせたスリットを形成しなければならず、加工性にかなりの問題がある。更に、このような加工方法は、床板自体の強度を弱めることは否めなく、この構造を採用することによって床構造に新たな欠陥を発生するので実用上問題である。 However, the heat transfer plate having the above-described structure requires a complicated cross-sectional shape, and further, slits matched to the fins must be formed on the floor plate, which causes a considerable problem in workability. Further, such a processing method is unavoidable to weaken the strength of the floor board itself, and a new defect is generated in the floor structure by adopting this structure, which is a practical problem.
キ)本発明の目的
本発明は、(a)前記温水加熱式暖房装置の有する欠点である、温度ムラが発生し易いという問題を解決し、均一な温度で加熱できる温水式暖房装置を提供することを第1の目的とするとするものである。
(b)そして供給する温水を、可能な限り低温に保持して発熱パイプに供給することによって、床板に対して高温加熱による床板などへの木材への影響を与えることがない温水加熱式床暖房装置を提供することを第2の目的とするものである。
(c)更に、潜熱型の蓄熱剤と金属箔製ハニカムを使用した蓄熱熱部材の蓄熱と伝熱の利点を生かして、温水加熱式床暖房装置の欠点を解消した複合型の床暖房装置を提供することを第3の目的とするものである。
(d)更にまた、所定の間隔をおいて配置されている温水パイプの間の空間に蓄熱剤によって蓄熱し、暖房時にそれを放熱させることで温度ムラを無くすようにすること、また、充填されている蓄熱剤の吸熱と放熱を効率的に行うとともに、床材の機械的な支持を行うことができる蓄熱部材を提供することを第4の目的とするものである。
G) Objects of the present invention The present invention provides (a) a hot water heating apparatus that solves the problem of temperature unevenness, which is a drawback of the hot water heating heating apparatus, and can be heated at a uniform temperature. This is the first purpose.
(B) And by keeping the hot water to be supplied as low as possible and supplying it to the heat generation pipe, the hot water heating type floor heating which does not affect the wood to the floor board by high temperature heating to the floor board is provided. A second object is to provide an apparatus.
(C) Furthermore, a composite floor heating apparatus that takes advantage of the heat storage and heat transfer of a heat storage heat member using a latent heat type heat storage agent and a metal foil honeycomb, and eliminates the disadvantages of the hot water heating floor heating apparatus. It is the third purpose to provide.
(D) Furthermore, heat is stored in a space between the hot water pipes arranged at a predetermined interval by a heat storage agent, and the temperature unevenness is eliminated by dissipating the heat during heating. It is a fourth object of the present invention to provide a heat storage member that can efficiently absorb and dissipate heat from the heat storage agent and mechanically support the flooring.
前記目的を達成するための本発明は、次のように構成されている。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
1)基礎床材の上に敷設された断熱シートと、この断熱シート上に温水パイプを間隔あけて配置された床暖房装置において、前記温水パイプの間の空間部に、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を配置し、前記温水パイプからの放熱を前記蓄熱部材に蓄熱するように構成したことを特徴としている。 1) In a heat insulating sheet laid on a base floor material and a floor heating apparatus arranged with a space between hot water pipes on the heat insulating sheet, a latent heat storage type heat storage agent is placed in a space between the hot water pipes. The heat storage member filled with is arranged, and the heat dissipation from the hot water pipe is stored in the heat storage member.
2)前記蓄熱部材は、耐熱性のある電気絶縁性シートからなる袋体と、その内部に収容されたハニカム型熱伝導体と潜熱型蓄熱剤で構成されていることを特徴としている。 2) The heat storage member is composed of a bag body made of a heat-resistant electric insulating sheet, a honeycomb-type heat conductor and a latent heat-type heat storage agent housed therein.
3)前記ハニカム型熱伝導体は、蓄熱部材の厚み方向に開口部を持つ金属箔製のハニカム構造体であることを特徴としている。 3) The honeycomb-type heat conductor is a honeycomb structure made of metal foil having an opening in the thickness direction of the heat storage member.
4)基礎床材の上に敷設された断熱シートと、その断熱シート上に所定間隔をおいて配置された温水パイプからなる床暖房装置において、前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記温水パイプと蓄熱部材を覆って金属箔を敷き、更にその上面に床板を敷設したことを特徴としている。前記金属箔を配置する位置は温水パイプの上は方が適しているが、下面あるいは上下両面でもよく、要するに温水パイプが発する熱を床面全体に広げるように構成すればよい。 4) In a floor heating device comprising a heat insulating sheet laid on a foundation floor material and a hot water pipe disposed at a predetermined interval on the heat insulating sheet, a heat storage member is disposed between the hot water pipes, The hot water pipe and the heat storage member are covered with a metal foil, and a floor board is further laid on the upper surface. The position where the metal foil is arranged is more suitable on the hot water pipe, but it may be on the lower surface or both upper and lower surfaces. In short, the heat generated by the hot water pipe may be configured to spread over the entire floor surface.
5)基礎床材の上に敷設された断熱シートと、その断熱シート上に所定間隔をおいて蛇行して配置された温水パイプからなる床暖房装置において、前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記蓄熱部材は、耐熱性と電気絶縁性のあるシートからなる袋体と、その袋体の内面を直接支持するようにアルミ箔からなるハニカム型熱伝導体を収容し、更に前記袋体に潜熱型蓄熱剤と充填し、この蓄熱剤を前記ハニカム型熱伝導体によって複数の小塊状に分断して前記ハニカム型熱伝導体で形成されている壁面を介して潜熱型蓄熱剤に対して熱の授受を行うことを特徴としている。 5) In a floor heating apparatus comprising a heat insulating sheet laid on a base floor material and a hot water pipe meandering on the heat insulating sheet at a predetermined interval, a heat storage member is disposed between the hot water pipes. In addition, the heat storage member accommodates a bag body made of a sheet having heat resistance and electrical insulation, and a honeycomb type heat conductor made of aluminum foil so as to directly support the inner surface of the bag body, and further the bag The body is filled with a latent heat-type heat storage agent, and the heat storage agent is divided into a plurality of small blocks by the honeycomb-type heat conductor to the latent heat-type heat storage agent through the wall surface formed of the honeycomb-type heat conductor. It is characterized by giving and receiving heat.
1)本発明に係る温水加熱式の床暖房装置は、温水パイプとこの温水パイプの間に蓄熱部材を配置し、その上に床板を配置した構造である。そして前記蓄熱部材は、袋体の内部にハニカム型熱伝導体を収容すると共に潜熱型蓄熱剤を充填し、前記ハニカム型熱伝導体によって蓄熱剤を分断して小区画内で吸熱と放熱とを行わせるので、薄板型の蓄熱部材でありながら、その表裏面での熱伝達を良好に行い、両側に配置されている発熱パイプからの熱をこの蓄熱部材の内部に導き、蓄熱作用を発揮させることができる。
その結果として、従来の温水加熱式の床暖房装置を採用しながら、床暖房装置が配置されている部分全体として、必要とする熱量を充分に蓄熱し、しかも低温においてその効果を発揮することができるのである。
1) The warm water heating type floor heating apparatus according to the present invention has a structure in which a heat storage member is disposed between a warm water pipe and the warm water pipe, and a floor board is disposed thereon. The heat storage member accommodates the honeycomb type heat conductor in the bag body and is filled with a latent heat type heat storage agent, and the heat storage agent is divided by the honeycomb type heat conductor to absorb heat and release heat in a small section. Although it is a thin plate type heat storage member, it conducts heat well on the front and back surfaces and guides the heat from the heat generating pipes arranged on both sides to the inside of this heat storage member to exert the heat storage effect be able to.
As a result, while adopting a conventional hot water heating type floor heating device, the entire portion where the floor heating device is arranged can sufficiently store the required amount of heat and exhibit its effect at low temperatures. It can be done.
2)本発明に係る床暖房装置は、潜熱型の蓄熱部材の使用により、安価な夜間電力を使用して温水を製造することも可能であることから、床暖房装置の内部の温水パイプ内に温水を流通させておくことにより、この温水パイプを一種のボイラの一部に見立てることができ、その構成により、かなり暖房コストを低下させ、更に、床構造内に蓄熱することができるので、使用するボイラー自体の「容量」を減少させ、温水装置を小型化することができるのである。 2) The floor heating apparatus according to the present invention can produce hot water using cheap nighttime electric power by using a latent heat type heat storage member. By circulating hot water, this hot water pipe can be regarded as a part of a kind of boiler, and its configuration can significantly reduce heating costs and store heat in the floor structure. The “capacity” of the boiler itself can be reduced, and the water heater can be downsized.
3)従来の床暖房装置の場合には、高温の温水を必要とし、その結果、シックハウス症候群を発生させたり、床板に歪を生じさせたりしたが、本発明によれば、かかる欠点を一挙に解決することができるのである。 3) In the case of the conventional floor heating device, hot water is required, and as a result, sick house syndrome is generated or the floor board is distorted. It can be solved.
(蓄熱部材の機能について)
本発明に係る複合型の床暖房装置は、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を重要な構成部材として使用しているので、この蓄熱部材の蓄熱特性について説明する。
(About the function of the heat storage member)
Since the composite type floor heating apparatus according to the present invention uses a heat storage member filled with a latent heat storage type heat storage agent as an important constituent member, the heat storage characteristics of the heat storage member will be described.
1.各種形式の蓄熱部材の基礎データ
図7〜図10は、蓄熱剤を充填して蓄熱部材とする容器の形態を示すものであり、これらの形態の相違によって、蓄熱剤と接触する表面積が著しく異なること、更に蓄熱剤を小区分に分断して熱伝達する状態が著しく異なることを説明する。
(1)図7「弁当箱型」(1型)
a)寸法・・幅:250mm、長さ:600mm、厚さ:20mm、
b)容積:3,000cc(3リッター)
c)表面積:3,340cm2
(2)図8「円筒並列型」(2型)
a)寸法・・円筒の内径:26mmφ、長さ:1,200mm、本数:5本、
b)容積:3,180cc (3.18リッター)
c)表面積:4,898cm2
(3)図9「マット型」(3型)
a)寸法・・幅:221.5mm、厚さ:6mm、長さ:170mm×5枚連続
b)容積:1,130cm3 (1.13リッター)
c)表面積:4,000cm2
(4) 図10「アルミハニカム型」(4型)・・本発明の構造
a)寸 法
イ.ハニカム1セルの周長:20.76mm
ロ.ハニカム数:31,000個/m3
ハ.ハニカム周長(延長さ):121.00m
ニ.ハニカムの面積:1.1m2
b)容積:1,130cm3 (1.13リッター)
c)表面積:1.1m3
1. Basic data of various types of heat storage member FIGS. 7 to 10 show the form of a container filled with a heat storage agent to form a heat storage member, and the surface area in contact with the heat storage agent is significantly different depending on the difference in these forms. In addition, it will be explained that the state of heat transfer by dividing the heat storage agent into small sections is significantly different.
(1) Figure 7 “Bento box type” (type 1)
a) Dimensions ·· Width: 250 mm, Length: 600 mm, Thickness: 20 mm,
b) Volume: 3,000cc (3 liters)
c) Surface area: 3,340 cm 2
(2) Figure 8 “Cylindrical parallel type” (Type 2)
a) Dimensions: Internal diameter of the cylinder: 26 mmφ, length: 1,200 mm, number: 5,
b) Volume: 3,180 cc (3.18 liter)
c) Surface area: 4,898 cm 2
(3) Fig. 9 "Mat type" (Type 3)
a) Dimensions: Width: 221.5 mm, Thickness: 6 mm, Length: 170 mm × 5 consecutive b) Volume: 1,130 cm 3 (1.13 liter)
c) Surface area: 4,000 cm 2
(4) Fig. 10 "Aluminum honeycomb type" (4 type) ... Structure of the present invention a) Dimensions a. Perimeter of honeycomb cell: 20.76 mm
B. Number of honeycombs: 31,000 / m 3
C. Honeycomb circumference (extended): 121.00m
D. Honeycomb area: 1.1 m 2
b) Volume: 1,130 cm 3 (1.13 liter)
c) Surface area: 1.1 m 3
2.各種データの比較
1)熱を授受する表面積(cm2)/リッター
(1型):1,113 (2型):1,540 (3型):3,540
(4型):9,735
(評 価)1型の表面積を基準の「1」とすると、2型は(1.4)、3型は(3.2)であり、更に4型は(8.7)である。
つまり、ハニカム型の伝熱体(4型)を使用することによって、表面積は1型(弁当箱型)の(8.7倍)に拡大され、また、2型(円筒並列型、ヒートバンク型)と比較しても(6.3)倍も表面積が拡大されることになる。
また、潜熱型の蓄熱剤の集合状態を考えると、1型は箱内で1個の塊を形成し、蓄熱剤の体積は3,000ccが一つの塊の状態である。
2型は、640ccであり、また、3型でも230ccが一つの塊である。これに対して、4型の本発明のハニカムの場合は、1個のセルが「0.2cc」程度の超小型で、しかも上下が抜けた六角形の枠体の集合物に過ぎない。
従って、4型(図10)と1型(図7)の大きさとを比較すると、1セルの容積は1型の15,000分の1に過ぎない。
更に、2型(図8)と4型のハニカムのセルを比較すると3,200分の1であり、更にまた、3型(図9)の蓄熱マットを比較すると容積は、1,150分の1であり、図10に記載されたハニカム構造体は、如何に微小な容積に蓄熱剤を分断するかが良く理解できる。
2. Comparison of various data
1) Surface area for transferring heat (cm 2 ) / liter (type 1): 1,113 (type 2): 1,540 (type 3): 3,540
(Type 4): 9,735
(Evaluation) Assuming that the surface area of
In other words, by using a honeycomb-type heat transfer body (4 type), the surface area is expanded (8.7 times) to 1 type (lunch box type), and 2 types (cylindrical parallel type, heat bank type). ), The surface area is expanded by (6.3) times.
Further, when considering the aggregate state of the latent heat type heat storage agent, the
Therefore, comparing the size of type 4 (FIG. 10) and type 1 (FIG. 7), the volume of one cell is only 1 / 5,000 of that of
Further, when the cells of the 2 type (FIG. 8) and 4 type honeycombs are compared, it is 1/200, and when the 3 type (FIG. 9) heat storage mat is compared, the volume is 1150 minutes. 1 and the honeycomb structure described in FIG. 10 can be well understood how to divide the heat storage agent into a minute volume.
(温水式床暖房装置の具体的な構成)
(実施例1)
図1は、本発明の温水式床暖房装置(Y)の断面構造の位置を示すものである。図6に示した従来例と対応させた場合、コンクリート層などの上方に直立している束(ツカ)18に支持された大引19の上に小根太20を配置し、この小根太20の間に板材21を配置する。
(Specific configuration of hot water floor heater)
Example 1
FIG. 1 shows the position of the cross-sectional structure of the hot water floor heater (Y) of the present invention. In the case of corresponding to the conventional example shown in FIG. 6, a
そしてこの板材21の上面に発泡ポリスチレンなどの断熱シート22を配置し、更にその上にアルミ箔23などの伝熱シートを敷き、その上面に発熱パイプ33a・・と蓄熱部材1を配置し、(このアルミ箔は、温水パイプ33と下記蓄熱部材1の上面に敷く構造もある。)その上に床板35を敷いている。なお、この構造は図6に示した従来の温水型の床暖房装置の構造に相当している。
Then, a
この床暖房装置(Y)の全体の構成は図11に示しており、部屋Rの床面に配置された複数本の小根太20の間に温水パイプ33と蓄熱部材1を交互に配置している。温水パイプ33は模式的に絵が空手いるが、実際には従来の施工方法を踏襲して形成されている。
The entire configuration of the floor heating device (Y) is shown in FIG. 11, and
本発明の温水加熱式床暖房装置(Y)においては、図1に示すように発熱パイプ33a、33b・・の間に後述の特別構造に形成された蓄熱部材1を配置することで、発熱パイプの間の区域を「蓄熱領域」とし、この領域で吸熱と放熱とを行わせている。
In the hot water heating type floor heating device (Y) of the present invention, as shown in FIG. 1, the
この蓄熱部材1は、図2および図3に示すようにポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンなど耐熱性と電気絶縁性を持つ合成樹脂シートを使用して形成された袋体2の内部に、アルミ箔などの金属箔を使用して形成したハニカム型熱伝導体3を配置して「全面放熱型」の床暖房装置を構成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このハニカム型の熱伝導体3は、六角形の金属箔の集合体で、しかもその両面が開放された構造物である。前記袋体2の内部をこの熱伝導体3を挿入することで、これで薄い板のような状態で支持して所定の形態を保持する機能を持つと同時に、下記する潜熱型の潜熱型蓄熱剤4を小区画に分断する機能を有している。
The honeycomb-
そしてこのように分断された蓄熱剤4に対して、ハニカム型(六角形)で形成される壁面は蓄熱剤4を小区画に分割し、その広い壁面を介して、受熱面より受けた熱エネルギーを蓄熱剤4に熱伝達する機能を有している。
The wall surface formed in the honeycomb type (hexagonal shape) with respect to the
更に、多数の薄板がハニカム型に組まれて立っているので、優れた機械的性質、つまり耐圧性があり、この特性を利用して床構造を補強する性質があり、この機械的な特性によって床板35を下面より確実に支持することができ、それによって床鳴りや撓みなどの欠点が発生しないようにする機能を持っている。
Furthermore, since a large number of thin plates are assembled in a honeycomb shape, they have excellent mechanical properties, that is, pressure resistance, and have the property of reinforcing the floor structure using this property. The
図10におけるハニカム型熱伝導体3に使用するアルミ箔の厚さは、50μm〜100μmで、ハニカムを構成するセルの幅(対面する壁面の距離)は5〜8mm、好ましくは6.35mmのものを使用している。
The thickness of the aluminum foil used for the honeycomb-
また、このハニカム型熱伝導体3の厚み(高さ)は5mm〜10mm程度、好ましくは1/3インチのものを使用する。ハニカム板を構成するセルの大きさは色々なものを使用できるが、前記のように、例えば、壁の間の間隔(図10のBに示す間隔c)が6.35mmのものを使用することで、安価なハニカム構造物を使用することができる。
The honeycomb-
更に、前記袋体2の内部に潜熱型蓄熱剤4(特許第3390238号公報など参照)を供給して前記ハニカム型熱伝導体3の内部をこの潜熱型蓄熱剤4を充填している。
Further, a latent heat type heat storage agent 4 (see Japanese Patent No. 3390238) is supplied into the
この蓄熱剤4の種類によっては前記アルミハニカムを構成しているアルミ箔と化学反応してそれを劣化させる場合があるので、予めこのような劣化を防止するための表面処理、つまり、耐食性合成樹脂塗料の塗布やアルマイト加工などの保護加工を行なっておくのが良い。
Depending on the type of the
(ハニカム型熱伝導体3の機能)
ハニカム型熱伝導体3の機能は、前記し、また、図5に示すように、a)蓄熱剤4を小区画に分断する作用、b)前記蓄熱部材1の受熱面S2で受けた熱量Qを放熱面S1側に速やかに熱伝達する作用、c)蓄熱剤4を小さなブロックに分断し(図10、B)、その壁面の内外で形成される広い面積で、熱の授受を多くする作用(図5)、d)蓄熱部材1(図2、図3)を補強して床材としての耐圧力を与える作用など各種の優れたものである。
(Function of honeycomb-type heat conductor 3)
The function of the honeycomb-
また、前記袋体2の内部をハニカム型熱伝導体3によって、好ましくは、所定の小区画に分割することによって前記潜熱型蓄熱剤4を分割し、この蓄熱剤4の「過冷却現象」を防止するように構成する。
Further, the latent heat type
過冷却現象とは、固体から液体へ、また、液体から固体へと可逆的な相変化を繰り返している間に、その特性が喪失して液状に戻ることができず、かなり硬い固体のままで残る部分が発生する。そしてこの固体化現象が発生すると、この現象が次第に他の部分に伝搬し、遂には1袋分の蓄熱剤が固体の状態を維持することである。 The supercooling phenomenon means that while repeating a reversible phase change from solid to liquid and from liquid to solid, its properties cannot be lost and it cannot return to liquid state, and it remains a fairly hard solid. The remaining part occurs. When this solidification phenomenon occurs, this phenomenon gradually propagates to other parts, and finally, the heat storage agent for one bag maintains a solid state.
この状態となると、もはや潜熱型蓄熱剤としての機能を全く失ってしまう。そこで、従来は、過冷却防止剤(結晶核物質)を蓄熱剤に添加・混合して使用する方法が実施されている(例えば、特開平7−42961号公報参照)。 In this state, the function as a latent heat type heat storage agent is no longer lost. Therefore, conventionally, a method of adding and mixing a supercooling inhibitor (crystal nucleus substance) to a heat storage agent has been implemented (see, for example, JP-A-7-42961).
この潜熱型蓄熱剤4としては、従来から床暖房装置の蓄熱剤として使用されているものであれば使用可能である。つまり、受熱して液状となり、放熱して固体に層変化し、その相変化の間に大量の潜熱を蓄熱するタイプの蓄熱剤を使用するのが良く、最も多く使用されているものとしては、硫酸ナトリウム・10水塩(Na2SO4・10H2O)などを使用することができる。
As this latent heat type
この硫酸ナトリウム・10水塩は、融解点が31.8℃、凝固点が28℃であり、この相変化の間の潜熱量は、155kJ/kgの熱量を蓄熱し、また、放熱する特性を有している。従って、高温に加熱されても50℃程度であり、放熱凝固したときにも床暖房の機能を十分に発揮することができるからである。 This sodium sulfate decahydrate has a melting point of 31.8 ° C. and a freezing point of 28 ° C. The latent heat during this phase change has the property of storing and releasing heat of 155 kJ / kg. is doing. Therefore, even when heated to a high temperature, the temperature is about 50 ° C., and the function of floor heating can be fully exhibited even when heat radiation is solidified.
(ハニカム型熱伝導体3は伝熱性多角壁)
前記ハニカム型熱伝導体3と潜熱蓄熱剤4との組み合わせは、本発明の床暖房用の蓄熱部材1として極めて大きな効果を発揮する。例えば、厚みが0.1mmのアルミニウム箔と、厚みが1.0mmのポリプロピレンフイルムとの熱伝導効率について比較すると次のようになる。
(Honeycomb
The combination of the honeycomb-
熱伝導率(W/(m・k))は、アルミニウムが(23.7)であるのに対して、ポリプロピレンは(0.3)であり、前記両者の厚みを考慮した場合、アルミニウムはポリプロピレンに比較して「23.7倍」も熱伝導性に優れていることになる。そこで、もし、両者が同じ厚みであれば、この熱伝導性は更に大きな差が付くことになる。 The thermal conductivity (W / (m · k)) is (23.7) for aluminum, whereas (0.3) for polypropylene, and considering the thickness of both, aluminum is polypropylene. "23.7 times" is superior in thermal conductivity. Therefore, if both have the same thickness, this thermal conductivity will have a larger difference.
そしてアルミニウム箔(その他の金属箔でも同様)をハニカム構造とすることによって、このハニカム構造のセル(小部屋)に潜熱型蓄熱剤が充填されることになるので、この蓄熱剤とハニカム構造体との接触面積は、単に薄板状の袋体の中に蓄熱剤を充填した場合(図7)に比較すると、「約8.74倍」に接触面積が拡大されることになる。 By making the aluminum foil (same for other metal foils) into a honeycomb structure, the cells (small chambers) of this honeycomb structure are filled with the latent heat storage agent. As compared with the case where the heat storage agent is simply filled in the thin plate-shaped bag (FIG. 7), the contact area is expanded to “about 8.74 times”.
前記のようにアルミ箔とポリプロピレンとの熱伝導率を比較すると、23.7倍であり、更にハニカム構造の持つ接触面積の差8.74倍を考慮すると、単なる袋体と比較して約740倍もの高い「熱伝導効率」を有することになる。 As described above, the thermal conductivity between the aluminum foil and the polypropylene is 23.7 times, and further considering the difference of 8.74 times in the contact area of the honeycomb structure, it is about 740 compared with a simple bag body. It has twice as much “heat conduction efficiency”.
本発明は、金属箔製、好ましくはアルミ箔製のハニカム型熱伝導体と、潜熱型蓄熱剤とを組合せて蓄熱部材1を構成している。従って、潜熱型蓄熱剤4の層の中にハニカム型熱伝導体3を配置することによって立体的な熱伝達が行われることになる。
In the present invention, a
図5は、ハニカム型熱伝導体3を構成するハニカム構造物Hの両面に袋体2を構成しているシートS1(放熱面)とS2(吸熱面、受熱面)を配置した蓄熱部材1の要部拡大図である。
FIG. 5 shows a heat storage member in which sheets S 1 (heat radiation surface) and S 2 (heat absorption surface, heat reception surface) constituting the
この図5において、袋体2を構成するシートS2側から熱量Qを与えた場合は、その熱量Qはハニカム構造物Hが恰も立体的は放熱フィンのような状態となり、四方八方に熱伝達をすることになり、このハニカム構造物Hと接触している潜熱型蓄熱剤4に対して迅速に熱の授受が行われるので、蓄熱剤に対して速やかに熱伝達ができる上に、前記のような過冷却現象を完全に防止することができるという大きなメリットがある。
In FIG. 5, when the heat quantity Q is given from the sheet S 2 side constituting the
一方、六角形の周長が2.07cmで、高さが1/3インチのハニカム構造物を考えた場合、1平方メートル当たりのハニカム構造物(セル)の個数は、約31,000個となる。そしてこのハニカム構造物と潜熱型蓄熱剤との接触面積は、ハニカム構造体からなる板が1m2あたり、1.1m2もの大きな面積となる。 On the other hand, when a honeycomb structure having a hexagonal circumference of 2.07 cm and a height of 1/3 inch is considered, the number of honeycomb structures (cells) per square meter is about 31,000. . The contact area between the honeycomb structure and the latent heat storage agent, a plate made of a honeycomb structure per 1 m 2, a large area 1.1 m 2 things.
このように潜熱型蓄熱剤4からなる層をハニカム構造物3によって分断するということは、そのセルの内部で独立的に熱の授受を行なって蓄熱剤4に対して相変化をさせることを意味している。
In this way, the layer composed of the latent heat type
従って、前記のように5〜10mm程度の薄い板状のハニカム構造物3を内蔵した蓄熱部材1を使用しても、十分な潜熱型蓄熱剤としての蓄熱効果を発揮することを意味するのである。
Therefore, even if the
(実施例2)
図4は、別の実施例を示す床暖房装置(Y2)の断面図を示すもので、この例においては、蓄熱部材1aとして袋体2aを、例えば幅が6cm、長さが10cmの子袋に仕切り、その袋体2aの中にハニカム型熱伝導体3aを配置すると共に潜熱型蓄熱剤4を充填したものを示している。
(Example 2)
FIG. 4 shows a sectional view of a floor heating device (Y 2 ) showing another embodiment. In this example, a
この実施例の特徴は、従来の温水式床暖房装置の構造をそのままにして、本発明で適用した薄いシート型の蓄熱部材1aを敷いたものであり、床板35の高さが前記蓄熱部材1a分だけ高くなるが、実用上は大きな問題は生じない。
The feature of this embodiment is that the structure of the conventional hot water type floor heating device is left as it is, and the thin sheet type
(実施例3)
図11は、床暖房すべき部屋Rの床構造である小根太20の間に、図1に示した温水加熱式床暖房装置(Y)を構成した状態を示す平面図であり、小根太20の間に蛇行して温水パイプ33が配置され、その温水パイプ33の間に蓄熱部材1を縞模様に配置している。この蓄熱部材1は両側が発熱パイプ33に挟まれたようなっており、この温水パイプ33を通じて熱が蓄熱部材1に伝達されて蓄熱され、放熱する時には床面全体から熱を放出して暖房する。この放熱は温水パイプ33は勿論であるが、蓄熱部材1からも同様に行われるので、供給される温水は低温でありながら、十分に暖房効果を発揮することができるのである。
(Example 3)
FIG. 11 is a plan view showing a state in which the hot water heating type floor heating apparatus (Y) shown in FIG. 1 is configured between the
なお、蓄熱部材1は幅が温水パイプ33の間に嵌入できる程度のものであり、長手方向に10〜20cm間隔で溶着によって分割されており、個々の袋の内部にハニカム型伝熱体3と潜熱型蓄熱剤4が収容されていることは言うまでもない。
The
(実施例4)
図12(A、B、C)はコンパネ型の床暖房パネルPを示している。下側に金属薄板を使用して温水パイプ33を包みこんで下部構造を構成し、その温水パイプ33の間に蓄熱部材1を配置し、上面に枠部材を配置した薄板35Nを配置して構成している。
Example 4
12 (A, B, C) shows a panel type floor heating panel P. FIG. The lower structure is formed by wrapping the
この構造の床暖房パネルPは、図13に示すように構成され、従来の床板と同様に部屋の床構造として使用することができる。 The floor heating panel P having this structure is configured as shown in FIG. 13 and can be used as a floor structure of a room in the same manner as a conventional floor board.
1 蓄熱部材
2 袋体
3 ハニカム型熱伝導体
4 潜熱型蓄熱剤
18 束
19 大引
20 小根太
21 板材
22 断熱シート
23 アルミ箔
33 発熱パイプ(温水パイプ)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記温水パイプの間の空間部に、潜熱蓄熱型の蓄熱剤を充填した蓄熱部材を配置し、前記温水パイプからの放熱を前記蓄熱部材に蓄熱するように構成したことを特徴とする温水式床暖房装置。 In the heat insulating sheet laid on the base floor material and the floor heating device arranged in a meandering manner, with the hot water pipes spaced on the heat insulating sheet,
A hot water floor, wherein a heat storage member filled with a latent heat storage type heat storage agent is disposed in a space between the hot water pipes, and heat radiation from the hot water pipe is stored in the heat storage member. Heating device.
前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記温水パイプと蓄熱部材を覆って金属箔を敷き、更にその上面に床板を敷設したことを特徴とする請求項1、2あるいは3には記載の温水式床暖房装置。 In a floor heating device consisting of a heat insulating sheet laid on a foundation floor material and a hot water pipe arranged meandering at a predetermined interval on the heat insulating sheet,
The heat storage member is disposed between the hot water pipes, a metal foil is laid over the hot water pipe and the heat storage member, and a floor board is further laid on the upper surface thereof. Hot water floor heating system.
前記温水パイプの間に蓄熱部材を配置すると共に、前記蓄熱部材は、耐熱性と電気絶縁性のあるシートからなる袋体と、その袋体の内面を直接支持するようにアルミ箔で構成されたハニカム型熱伝導体を収容し、更に前記袋体に潜熱型蓄熱剤を充填し、この蓄熱剤を前記ハニカム型熱伝導体によって複数の小塊状に分断して前記ハニカム型熱伝導体で形成されている壁面を介して、潜熱型蓄熱剤に対して熱の授受を行うことを特徴とする請求項2記載の温水式床暖房装置。 In a floor heating device consisting of a heat insulating sheet laid on a foundation floor material and a hot water pipe arranged meandering at a predetermined interval on the heat insulating sheet,
A heat storage member is disposed between the hot water pipes, and the heat storage member is made of aluminum foil so as to directly support a bag body made of a heat-resistant and electrically insulating sheet and an inner surface of the bag body. The honeycomb-type heat conductor is accommodated, and further, the bag body is filled with a latent heat-type heat storage agent, and the heat-storage agent is divided into a plurality of small blocks by the honeycomb-type heat conductor to form the honeycomb-type heat conductor. The hot water floor heating apparatus according to claim 2, wherein heat is transferred to the latent heat storage agent via the wall surface.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014020643A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Mitsubishi Plastics Inc | Heat storage box |
JP2016008764A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 積水化学工業株式会社 | Floor heating system, building, and unit building |
WO2017156942A1 (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 严利容 | Underfloor heating structure |
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-
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