(57)【要約】【課題】木炭を主体に構成することで自然環境に優しく軽量に構成でき、パネル状とすることで取扱性及び施工性を向上でき、しかも木炭の蓄熱作用によりランニングコストを低減し得る床暖房用パネル及び床暖房構造を提供する。【解決手段】略平坦な床下地材としての捨て板２上に複数の根太３を一定間隔おきに設け、隣接する根太３間において捨て板２上に断熱材からなるパネル下地材４を敷設し、隣接する根太３間においてパネル下地材４上に、木炭と樹脂バインダーとセメントと骨材とを主要素材とし、これを圧縮成形してなる床暖房用パネル５を積層状に設け、床暖房用パネル５の溝部６に熱媒体の供給装置に接続される配管８を装着し、隣接する根太３及び床暖房用パネル６上に床材９を設けた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床暖房用の配管を装着可能な溝部を一体形成した板状部材からなり、木炭と樹脂バインダーとセメントと骨材とを主要素材とし、これを圧縮成形してなることを特徴とする床暖房用パネル。
【請求項２】
前記床暖房用パネルに対して複数本の溝部を床暖房用パネルの上面温度が一様になるように幅方向に間隔をあけて形成した請求項１記載の床暖房用パネル。
【請求項３】
前記溝部を床暖房用パネルの両面にパネルの幅方向に間隔をあけて形成した請求項１又は２記載の床暖房用パネル。
【請求項４】
前記木炭として、木材を破砕してから加熱して炭化させ、目開き５ｍｍ以下のスクリーンを通過した木炭片及び木炭粉を用いた請求項１又は２記載の床暖房用パネル。
【請求項５】
略平坦な床下地材上に複数の根太を一定間隔おきに設け、
前記隣接する根太間において床下地材上に断熱材からなるパネル下地材を敷設し、
前記隣接する根太間においてパネル下地材上に請求項１〜３のいずれか１項記載の床暖房用パネルを積層状に設け、
前記床暖房用パネルの溝部に熱媒体の供給装置に接続される配管を装着し、
前記隣接する根太及び床暖房用パネル上に床材を設けた、
ことを特徴とする床暖房構造。
【請求項６】
前記床材に代えて畳を直接或いは捨てバリを介在させて敷設した請求項５記載の床暖房構造。
【請求項７】
前記溝部が下向きに開口するように床暖房用パネルを根太間に設けた請求項５又は６記載の床暖房構造。
【請求項８】
前記床暖房用パネル上に伝熱シートを敷設した請求項５〜７のいずれか１項記載の床暖房構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木炭を用いた床暖房用パネル及び床暖房構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
床暖房用パネルとして、熱媒体を通す可撓性のパイプを収容させる直線状の案内溝が表面に形成された配管用パネルと、該可撓性のパイプを収容させる屈曲した案内溝が表面に形成された折返し配管用パネルとからなり、両パネルを合板等の木質系材料や発泡ウレタン等の発泡材で構成した床暖房用パネルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、畳の裏面側に温冷水を通す蛇管を配設し、蛇管周辺を断熱材で覆った暖冷房畳において、畳層の厚さを１０〜６０ｍｍとし、該畳層の畳表を除いた畳床部にほぼ鉛直に通気孔を穿設し、更に蛇管と断熱材間に吸湿材として木炭粉を装填した暖冷房畳が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
更に、木炭を用いた土木建築資材として、木炭並びに竹炭、果実の殻の炭化物を粉砕し、これを主体にして、パルプ又は樹脂繊維とセメントとを組み合わせ、水を加えて混練し、ブロック形状に加圧成形して乾燥させてなるチャコールブロック（例えば、特許文献３参照。）や、木炭粉とセメントと木酢液と木繊維を混ぜ合わせ、これに圧力をかけてブロック状に成形し、成形後一定期間乾燥させて製作した木炭ブロックが知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−４２９５８号公報（第５頁、図４、図６）
【特許文献２】
特開平１０−７８２３１号公報（第２頁、図１）
【特許文献３】
実開平４−９８９１４号公報（第２頁、図１）
【特許文献４】
特開平１１−１３１６３３号公報（第２頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載の床暖房用パネルでは、パネルを合板等の木質系材料や発泡ウレタン等の発泡材で構成しているが、これらの素材では蓄熱作用が低いことから、熱媒体の供給開始直後及び供給停止直後から床温度が急速に変化する。つまり、この床暖房用パネルは、帰宅直後等において床温度が低下しているときに、床温度を急速に高めることは可能であるが、一定の床温度を維持するためには、熱媒体を常時供給する必要があり、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の畳では、蛇管の周辺に木炭粉を配置させているが、この木炭粉は冷房時における結露を吸収するために設けたものであり、粉状の木炭粉を用いていることから取扱いが煩雑で、しかも一様に充填させることが困難なことから、畳表面に温度バラツキが発生し易いという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、木炭を主体に構成することで自然環境に優しく軽量に構成でき、パネル状とすることで取扱性及び施工性を向上でき、しかも木炭の蓄熱作用によりランニングコストを低減し得る床暖房用パネル及び床暖房構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、床暖房におけるランニングコストの低減について鋭意検討した結果、熱媒体からの熱を蓄熱して熱媒体の供給停止後における床温度の低下を緩やかにすることで、一定の床温度を維持しつつ、熱媒体の供給を断続させてランニングコストを低減できるとの発想を得るとともに、蓄熱材として好適な材料について種々の試験を行い、本発明を完成するに至った。
【００１０】
請求項１に係る床暖房用パネルは、床暖房用の配管を装着可能な溝部を一体形成した板状部材からなり、木炭と樹脂バインダーとセメントと骨材とを主要素材とし、これを圧縮成形してなるものである。
【００１１】
ここで、床暖房用パネルに対して複数本の溝部を床暖房用パネルの上面温度が一様になるように幅方向に間隔をあけて形成すること、溝部を床暖房用パネルの両面にパネルの幅方向に間隔をあけて形成すること、木炭として、木材を破砕してから加熱して炭化させ、目開き５ｍｍ以下のスクリーンを通過した木炭片及び木炭粉を用いること、などが好ましい実施例である。
【００１２】
本発明に係る床暖房構造は、略平坦な床下地材上に複数の根太を一定間隔おきに設け、前記隣接する根太間において床下地材上に断熱材からなるパネル下地材を敷設し、前記隣接する根太間においてパネル下地材上に請求項１〜３のいずれか１項記載の床暖房用パネルを積層状に設け、前記床暖房用パネルの溝部に熱媒体の供給装置に接続される配管を装着し、前記隣接する根太及び床暖房用パネル上に床材を設けたものである。
【００１３】
ここで、床材に代えて畳を直接或いは捨てバリを介在させて敷設すること、溝部が下向きに開口するように床暖房用パネルを根太間に設けること、床暖房用パネル上に伝熱シートを敷設すること、などが好ましい実施例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１〜図３に示すように、床暖房構造１は、略平坦な床下地材としての捨て板２上に木材からなる複数本の根太３を一定間隔おきに略平行に設け、隣接する根太３間において捨て板２上に断熱材からなるパネル下地材４を敷設し、隣接する根太３間においてパネル下地材４上に床暖房用パネル５を積層状に設け、床暖房用パネル５の溝部６に熱媒体の供給装置７に接続される配管８を装着し、根太３及び床暖房用パネル６上に木質系材料からなる床材９を設けたものである。
【００１５】
床下地材は、例えば木造建築物においては、図２に示すように、隣接する大引き１０上にわたって設けた捨て板２で構成され、鉄筋コンクリート造の建築物においては、床スラブにより構成される。本発明に係る床暖房構造１は、木造建築物に対しても適用できるし、鉄筋コンクリート造りの建築物に対しても適用できる。
【００１６】
配管８としては、金属管や硬質の合成樹脂パイプを用いることも可能であるが、隣接する配管の端部をＵ字管等で接続する必要があり、部品点数が多くなるとともに、接続箇所をシールするなどの処理が必要となり施工が煩雑になるので、図１に示すように、耐熱性及び可撓性を有する連続する１本の合成樹脂材料からなるパイプを用い、床暖房用パネル５から外側へ突出する部分をＵ字状に湾曲させて波形状に配置させることが好ましい。
【００１７】
熱媒体としては、取扱いが容易な水を用いることが最も好ましいが、エチレングリコールやプロピレングリコールやオイル等の流体を熱媒体として用いることも可能である。
【００１８】
供給装置７は、ポンプと加熱手段とを備え、配管８内へ設定温度の熱媒体を循環供給可能な周知の構成のもので、加熱手段の燃料としてはガスや灯油、木材や木炭や石炭、太陽熱等を利用できる。
【００１９】
パネル下地材４は、床下地材側への伝熱を遮断するもので、根太３間における床下地材の上面全体に敷設されている。パネル下地材４としては、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレンなどの合成樹脂発泡体や、ガラスウールやロックウールなど任意の素材からなる断熱材を板状やシート状に成形したものを採用できるが、取扱性及び耐熱性に優れていることから、硬質ポリウレタンが好適である。
【００２０】
床暖房用パネル５は、後述するような蓄熱性を有する素材を圧縮固化した略長方形の平板状の部材からなり、隣接する根太３間に隙間なく装填され、隣接する根太３間においてパネル下地材４上に積層状に設けられている。
【００２１】
床暖房用パネル５の厚さは、床材９の荷重が床暖房用パネル５に直接的に作用しないように、パネル下地材４と床暖房用パネル５の合計厚さが根太３の高さと同じ或いはやや低くなるように設定されている。床暖房用パネル５の平面サイズは任意に設定可能であるが、一般住宅への適用を考慮して、長さを半畳とし、幅を根太３間の間隔に設定することが好ましい。
【００２２】
床暖房用パネル５は隣接する根太３間のそれぞれの中央部に２枚装填され、隣接する根太３間の両端部には配管８を湾曲させるための端部空間１１が形成され、この端部空間１１内には図示外の木炭片が装填されている。尚、根太３間に配置する床暖房用パネル５の枚数は適用する部屋のサイズに応じて適宜に設定できる。また、隣接する根太３間の端部空間１１には、木炭片に代えて床暖房用パネル５と同様にして製作した端部空間１１に適合する形状の床暖房用パネルを装填してもよい。
【００２３】
床暖房用パネル５の底面側には２本の溝部６が開口部を下側へ向けてその全長にわたって略平行に形成され、溝部６の奧部内には配管８が装填され、溝部６の開口部側には配管８の脱落を防止するとともに配管８からパネル下地材４側への伝熱を防止する、パネル下地材４と同種の断熱材からなる脱落規制材１２が装着固定されている。溝部６の深さは配管８が床暖房用パネル５の厚さ方向の略中央部に配置されるように設定され、溝部６の間隔は、床暖房用パネル５上面が一様な温度に加熱されるように、床暖房用パネル５の３等分位置よりもやや外側に配置されている。尚、床暖房用パネル５に対して２本以上の複数本の溝部６を形成して、各溝部６に配管８を装填してもよい。また、溝部６は直線状に形成してもよいし正弦波などの波形状に形成してもよい。更に、床暖房用パネル５の上面にアルミニウム箔や銅箔や炭素繊維布などの伝熱性に優れた伝熱シートを敷設し、床暖房用パネル５から床材９への伝熱が一様になされるように構成してもよい。
【００２４】
床暖房用パネル５は、木炭と樹脂バインダーとセメントと骨材とを主要素材とし、これを圧縮成形してなるものである。
木炭としては、床暖房用パネル５の強度を十分に確保するため、木材を破砕してから加熱して炭化させ、目開き５ｍｍ以下のスクリーンを通過した木炭片及び木炭粉が用いられている。木材としては、間雑材、根株、枝打ちした枝葉、製材過程で発生する端材など、建築資材等として使用に適さない各種木材を粉砕して炭化させたものを採用することが、資源を有効活用する上で好ましい。
【００２５】
樹脂バインダーとしては、ユリア樹脂系、ポリ酢酸ビニルを中心とするエマルジョン系、メラミン樹脂系、ゴム系、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系などの樹脂バインダーを利用できる。特に、居住環境を低下させることなく、しかも強度剛性を十分に確保可能なエマルジョン系の樹脂バインダーを用いることが好ましい。
【００２６】
骨材としては、砂、砂利、砕石など周知の骨材を利用できるが、粒子の直径が３ｍｍ以下の細骨材を用いると床暖房用パネル５を鋸等により現場合わせで容易に後加工できるので好ましい。また、骨材に代えて、あるいは骨材と併用して、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、化学繊維などの繊維からなる補強材を混入してもよい。更に、敷石の厚さ方向の途中部に金属メッシュ等の補強材を一体的に設けてもよい。
【００２７】
次に、床暖房用パネル５の製造方法について簡単に説明する。
先ず、間雑材、根株、枝打ちした枝葉、製材過程で発生する端材などの木材を破砕して、これを例えば６００℃で６時間加熱して炭化させてから、目開き５ｍｍ以下のスクリーンにて、直径３ｍｍ以下の木炭片だけを選別する。但し、加熱温度は、木材が焼失しない程度の温度、例えば４００℃〜７００℃の任意の温度に設定でき、加熱時間は加熱温度に応じて適宜に設定するものとする。また、スクリーンとして貫通穴を多数形成したパンチングメタルからなるスクリーンを用いてもよい。
【００２８】
次に、上記のようにして選別した木炭片に樹脂バインダーとセメントと骨材と水を加えて一様に混練する。例えば、長さが９００ｍｍ、幅が２５０ｍｍ、高さが３０ｍｍの床暖房用パネルを製作する場合には、木炭片８リットル（約１．７ｋｇ）に対して、樹脂バインダーとしてポリ酢酸ビニルを１．３リットル、セメントを１．３ｋｇ（約８リットル）、骨材として砂を４．５ｋｇ（約３．０リットル）、水を１．０〜１．５リットルを混合して、１つの床暖房用パネル５に使用する混合物の平均重量を８．５ｋｇに調整する。
【００２９】
次に、前記混合物を型内にセットして５０Ｎ／ｃｍ2で加圧して敷石形状に成形し、離型後１ヶ月間陰干しにより養生して、床暖房用パネル５を得ることになる。
【００３０】
次に、床暖房構造１の構成を部分的に変更した変形例について説明する。
（１）図４に示す床暖房構造２０のように、床材９として木質系素材からなる床材９に代えて畳２１を配置させる場合には、根太３及び床暖房用パネル５上に合板等からなる捨てバリ２２を敷設し、その上に畳２１を配置させることになる。
【００３１】
（２）図５に示す床暖房構造１Ａのように、溝部６が下側へ開口するように配置した床暖房用パネル５Ａと、溝部６が上側へ開口するように配置した床暖房用パネル５Ｂとを交互に設けてもよい。つまり、溝部６を下側へ向けた床暖房用パネル５Ａでは、蓄熱性は向上できるものの応答性に劣り、熱媒体を供給してから実際に床温度が上昇するまでの時間が長くなり、溝部６を上側へ向けた床暖房用パネル５Ｂでは、蓄熱性は多少劣るものの昇温の応答性に優れるので、両者を混在させることで、応答性及び蓄熱性に優れる床暖房構造１Ａを実現できる。尚、床暖房用パネル５Ａ、５Ｂの配列は、部屋の使用状態等に応じて交互以外の任意の配列に設定してもよい。また、後者の床暖房用パネル５Ｂにおいては、脱落規制材１２を省略してもよい。
【００３２】
尚、床暖房用パネル５として、図６（ａ）に示す床暖房用パネル３０のように、上面側と下面側にそれぞれ１本の溝部６を相互に一定間隔をあけて略平行に形成したものを用い、上面側と下面側の溝部６に対して連続的に配管８を施して、上側へ供給する熱媒体により応答性を高め、下側へ供給する熱媒体により蓄熱性を高めるようにしてもよい。また、図６（ｂ）に示す床暖房用パネル３１のように、上面側の中央部に１本の溝部３２を形成し、下面側に２本の溝部６を相互に一定間隔をあけて略平行に形成したものを用い、上面側と下面側とに別系統の配管を設け、上面側へ供給する熱媒体と、下面側へ供給する熱媒体とを図示外のバルブにより独立に制御可能に構成して、熱媒体の供給初期には、上下両面へ熱媒体を供給して応答性を高め、床温度が要求温度或いはその近くになったときに、上面側への熱媒体の供給を停止して、下面側への熱媒体の供給を制御することで、稼働初期における温度上昇の応答性を高めつつ、蓄熱性を高めてランニングコストを低減してもよい。
【００３３】
尚、本実施例では、住宅用の床暖房構造に本発明を適用したが、住宅用以外の家畜用や植物栽培用等の建築物に対しても本発明を同様に適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る床暖房用パネルによれば、木炭と樹脂バインダーとセメントと骨材とを主要素材として板状に形成したものなので、軽量且つ安価に製作でき、しかも木炭粉をそのまま現場で施工するよりも、現場での取扱性及び施工性を格段に向上できる。また、木炭を用いているので、蓄熱性に優れた床暖房用パネルを実現でき、床温度を一定温度以上に維持しつつ熱媒体の供給を断続的に行うなどしてランニングコストを低減できる。
【００３５】
ここで、床暖房用パネルに対して複数本の溝部を床暖房用パネルの上面温度が一様になるように幅方向に間隔をあけて形成すると、床面の温度バラツキを少なくして居住性を向上できる。
【００３６】
溝部を床暖房用パネルの両面にパネルの幅方向に間隔をあけて形成すると、上面側に配置される配管により、床温度上昇の応答性を高めつつ、下面側に配置される配管により蓄熱性を高めてランニングコストを低減でき、応答性とランニングコストの両立を図ることが可能となる。
【００３７】
木炭として、木材を破砕してから加熱して炭化させ、目開き５ｍｍ以下のスクリーンを通過した木炭片及び木炭粉を用いると、床暖房用パネルの強度を高めることが可能となる。
【００３８】
本発明に係る床暖房構造によれば、根太間に断熱材からなるパネル下地材と床暖房用パネルとを積層状に設けているので、床暖房用パネルの熱が床下地材側へ伝熱することをパネル下地材で防止して、床暖房用パネルにより効率的に床材を暖めることが可能となる。また、パネル下地材と床暖房用パネルの積層厚さを根太の高さよりも多少低く設定することで、床材に作用する荷重が床暖房用パネルに直接的に作用することを防止して、床暖房用パネルの破損を防止できる。更に、既設の建築物に対しても、床材を取り外すなどして容易に施工できるので、汎用性に優れる。更にまた、請求項１〜３のいずれか１項記載の床暖房用パネルを用いているので、請求項１〜３のいずれか１項記載の床暖房用パネルと同様の効果が得られる。
【００３９】
ここで、床材に代えて畳を直接或いは捨てバリを介在させて敷設することで、基本構成を代えることなく畳間を実現できる。
【００４０】
溝部が下向きに開口するように床暖房用パネルを根太間に設けると、配管からの熱を効率的に床暖房用パネルに蓄熱させることが可能となり、ランニングコストを一層低減することが可能となる。
【００４１】
床暖房用パネル上に伝熱シートを敷設すると、床暖房用パネルから床材への伝熱を伝熱シートにより均一にして、床材の温度バラツキを一層低減でき、居住性を一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】床暖房構造の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】床暖房用パネルの斜視図
【図４】畳を用いた場合の床暖房構造の縦断面図
【図５】他の構成の床暖房構造の平面図
【図６】（ａ）（ｂ）は他の構成の床暖房用パネルの正面図
【符号の説明】
１      床暖房構造        ２      捨て板
３      根太              ４      パネル下地材
５      床暖房用パネル    ６      溝部
７      供給装置          ８      配管
９      床材              １０    大引き
１１    端部空間          １２    脱落規制材
２０    床暖房構造        ２１    畳
２２    捨てバリ
１Ａ    床暖房構造        ５Ａ    床暖房用パネル
５Ｂ    床暖房用パネル
３０    床暖房用パネル    ３１    床暖房用パネル
３２    溝部
【図１】
2004198009.tif 000003
【図２】
2004198009.tif 000004
【図３】
2004198009.tif 000005
【図４】
2004198009.tif 000006
【図５】
2004198009.tif 000007
【図６】
2004198009.tif 000008