(57)【要約】【課題】発火する可能性を排除するとともに、耐久性を著しく高めた電気床暖房装置を提供すること。【解決手段】発熱体３からの熱により床材７を加熱する電気床暖房装置であって、発熱体３を半導体熱交換素子とし、当該半導体熱交換素子は通電されて発熱するようにしたものである。【選択図】      図１
2005003311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体からの熱により床材を加熱する電気床暖房装置であって、
前記発熱体を半導体熱交換素子とし、当該半導体熱交換素子は通電されて発熱することを特徴とする電気床暖房装置。
【請求項２】
前記発熱体をシート状に形成したことを特徴とする請求項１記載の電気床暖房装置。
【請求項３】
前記半導体熱交換素子は、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生する太陽電池モジュールと電気的に接続されたことを特徴とする請求項１記載の電気床暖房装置。
【請求項４】
前記太陽電池モジュールで発生した電荷は、電気二重層コンデンサに蓄積され、当該電気二重層コンデンサの電荷を逐次、前記半導体熱交換素子に送ることを特徴とする請求項３記載の電気床暖房装置。
【請求項５】
前記発熱体は、蓄熱式電気床暖房装置に設けられ、前記床材表面の温度が２６〜２８℃の範囲になるように温度設定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項項記載の電気床暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気床暖房装置に係り、特に発火の可能性を排除し、耐久性を高めた電気床暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、温水床暖房装置と電気床暖房装置が知られているが、特に、電気床暖房装置は、温水床暖房装置に比べ、温度むらが少なく、温度制御が容易であるとともに、大掛りな施工が不要なため、家庭用、オフィス用として広く用いられている。また、電気床暖房装置としては、発熱体からの熱を蓄熱材に蓄積し、この蓄熱材からの放熱を利用して床材を加熱する蓄熱式電気床暖房装置が、夜間電力の有効利用が可能で消費電力の低減化に有利である点から、その利用が広まりつつある。
【０００３】
ところで、従来の蓄熱式電気床暖房装置には、例えば特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示された発明は、発熱ユニットと、蓄熱ユニットと、均熱用伝熱板と、床材とをパネル状に一体化し、上記発熱ユニットは、発熱体を２枚の伝熱性シートの間に挟持してなり、上記発熱体は、例えばニクロム線等、発熱性の線材等から構成して、外部電源と電気的に接続している。
【特許文献１】
特開２００１−３０４５９８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された発明は、発熱ユニットの発熱体の材料にニクロム線を用いているため、所望の暖房効果を得るには、ニクロム線の消費電力を数ｋＷと高くしなければならない。その結果、発熱ユニットの発熱体が所定温度以上に加熱され、発火する可能性があるという問題がある。また、発熱体の材料にニクロム線を用いているため、ニクロム線が酸化すると耐久性が低下し、装置としての耐久性も低くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、発火する可能性を排除するとともに、耐久性を著しく高めた電気床暖房装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、発熱体からの熱により床材を加熱する電気床暖房装置であって、前記発熱体を半導体熱交換素子とし、当該半導体熱交換素子は通電されて発熱することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気床暖房装置において、前記発熱体をシート状に形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電気床暖房装置において、前記半導体熱交換素子は、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生する太陽電池モジュールと電気的に接続されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の電気床暖房装置において、前記太陽電池モジュールで発生した電荷は、電気二重層コンデンサに蓄積され、当該電気二重層コンデンサの電荷を逐次、前記半導体熱交換素子に送ることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載の電気床暖房装置において、前記発熱体は、蓄熱式電気床暖房装置に設けられ、前記床材表面の温度が２６〜２８℃の範囲になるように温度設定されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態を適用した電気床暖房装置を模式的に示す断面図である。
【００１３】
図１に示すように、電気床暖房装置１は、床材２の下面に一定間隔をおいて水平柱３が複数配列され、これら水平柱３間の床材２の下面には、シート状に形成された発熱体４が貼着されている。そして、これら発熱体４の下面は断熱材５により被覆されている。
【００１４】
発熱体４には、切替スイッチ６を経て商用電源である家庭用のコンセントの電源７からコントローラ８を介して交流１００ボルトの電圧が印加され、このコントローラ８により電流を制御することで、床材２の表面温度が所定の温度になるように発熱体４の温度を制御している。
【００１５】
切替スイッチ６には、コントローラ９を介して例えば特許第２９６４８５９号に開示された電気二重層コンデンサ１０が接続され、この電気二重層コンデンサ１０にはソーラーパネルの太陽電池モジュール１１から得られた電荷が蓄積され、この蓄積された電荷がコントローラ９および切替スイッチ６を介して発熱体４に供給されるようになっている。
【００１６】
発熱体４は、図２（ａ），（ｂ）に示すようにシート状に形成され、絶縁性フィルム１５を基材とし、その上に一定間隔をおいて幅方向に複数の発熱機能材１６を付着させ、これらの発熱機能材１６の両端に銀ろうからなる電極１７ａ，１７ｂを接続し、さらにこれらの発熱機能材１６および電極１７ａ，１７ｂの上に前記基材と同様の絶縁性フィルム１８を積層した形状に形成されている。
【００１７】
また、発熱体４は、交流および直流３〜２８０Ｖで発熱する半導体熱交換素子であり、例えば酸化錫膜または酸化錫と、塩化物の化合物を主体とする半導体が好ましく、特に本件出願人の代表者による特願２００３−１４８３４７に開示された発熱機能材が好ましい。具体的には、酸化第一錫と、二酸化錫を１：１の割合で混合して主成分混合物とし、酸化鉛系の物質と塩化鉛系の物質とを混合し、これを有機溶剤で溶解して溶解物とし、前記主成分混合物と前記溶解物とを還元材使用のもとに混合したものであって、この発熱体３を所定の温度に加熱するようにしている。
【００１８】
さらに、発熱体４は、半導体熱交換素子であり、この半導体熱交換素子は電源７から通電されて発熱することにより、発火がなく、酸化せずに熱変換効率が高く、低コストで大量生産することができる。そして、半導体熱交換素子は、酸化しないため、耐久性を向上させることができる。
【００１９】
なお、本実施形態の発熱機能体１６は、その製造方法における前記主成分混合物と溶解物との混合上澄み液が透明であり、これを用いることにより透明発熱体とすることが可能である。
【００２０】
したがって、上記の構成において本実施形態では、切替スイッチ６を交流１００ボルの電源７側に切り替えると、コンセントの電源７からコントローラ８を介して交流１００ボルトの電圧が印加され、コントローラ８により床材２表面の温度が所定温度になるように発熱体４の温度が制御されている。
【００２１】
一方、本実施形態では、切替スイッチ６を電気二重層コンデンサ１０側に切り替えると、太陽電池モジュール１１から得られた電荷が電気二重層コンデンサ１０に蓄積され、この電荷が電気二重層コンデンサ１０からコントローラ９および切替スイッチ６を介して発熱体４に供給され、コントローラ８により床材２表面の温度が所定温度になるように発熱体４の温度が制御されている。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態の電気床暖房装置によれば、発熱体４を半導体熱交換素子とし、当該半導体熱交換素子は通電されて発熱することにより、発火する可能性を排除するとともに、装置としての耐久性を著しく高め、消費電力が低減され、装置の小型化および薄型化を図ることができる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、発熱体４をシート状に形成したことにより、任意の部分に当該シートを設置するのみで発熱効果を得ることができ、取扱性を高め、装置を一段と薄型化することができる。
【００２４】
さらに、発熱体４は、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生する太陽電池モジュール１１と電気的に接続されたことにより、外部電源を全く必要とせず、外部電源との接続配線も不要となり、停電時でも発熱体４を発熱することができる。
【００２５】
そして、本実施形態によれば、太陽電池モジュール１１で発生した電荷は、電気二重層コンデンサ１０に蓄積され、電気二重層コンデンサ１０の電荷を逐次、発熱体４に送ることにより、外部電源を全く必要とせず、停電時および夜間でも発熱体４を発熱することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態を適用した蓄熱式電気床暖房装置を模式的に示す断面図である。なお、前記第１実施形態と同一または対応する部分には、同一の符号を用いて説明する。その他の実施形態も同様である。
【００２７】
図３に示すように、蓄熱式電気床暖房装置２１は、断熱材２２の上面に、シート状に形成された発熱体４を一定間隔で配列し、この発熱体４を２枚の蓄熱ボード２３で両側から挟持し、この蓄熱ボード２３の上に、スペーサー２４により一定空間を保持して合板２５、床材２６を配設している。
【００２８】
発熱体４には、切替スイッチ６を経て商用電源である家庭用のコンセントの電源７からコントローラ８を介して交流１００ボルトの電圧が印加され、このコントローラ８により発熱体４に流れる電流値を制御することで、床材２６の表面温度が２６〜２８℃になるように発熱体４の温度を制御している。
【００２９】
また、発熱体４は、前記第１実施形態と同様に交流および直流３〜２８０Ｖ（本実施形態では交流１００Ｖ）で発熱する半導体熱交換素子であり、例えば酸化錫膜または酸化錫と、塩化物の化合物を主体とする半導体が好ましい。具体的には、酸化第一錫と、二酸化錫を１：１の割合で混合して主成分混合物とし、酸化鉛系の物質と塩化鉛系の物質とを混合し、これを有機溶剤で溶解して溶解物とし、前記主成分混合物と前記溶解物とを還元材使用のもとに混合したものであって、この発熱体４を２６〜２８℃に加熱するようにしている。
【００３０】
したがって、上記の構成において本実施形態では、切替スイッチ６を交流１００ボルの電源７側に切り替えると、コンセントの電源７からコントローラ８を介して交流１００ボルトの電圧が印加され、コントローラ８により床材２表面の温度が２６〜２８℃になるように発熱体４の温度が制御されている。
【００３１】
一方、本実施形態では、切替スイッチ６を電気二重層コンデンサ１０側に切り替えると、太陽電池モジュール１１から得られた電荷が電気二重層コンデンサ１０に蓄積され、この電荷が電気二重層コンデンサ１０からコントローラ９および切替スイッチ６を介して発熱体４に供給され、コントローラ８により床材２表面の温度が所定温度になるように発熱体４の温度が制御されている。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の蓄熱式電気床暖房装置によれば、発熱体４は、蓄熱式電気床暖房装置に設けられ、床材２６表面の温度が２６〜２８℃の範囲になるように温度設定されているので、低温火傷などを未然に防止することができ、快適な暖房効果を得ることができる。
【００３３】
（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態を適用した電気式床暖房パネルを模式的に示す断面図である。
【００３４】
図４に示すように、電気式床暖房パネル３０は、ユニット式に構成され、上面側に床仕上材層３１を有する木質基材３２の下面に凹部３３が形成され、この凹部３３に上から均熱層３４、シート状の発熱体４および断熱層３５が順次設けられ、凹部３３を覆うように木質基材３２の下面に裏面材３６が接合されて構成されている。そして、木質基材３２の対向端部のうち一方にパネルを順次接合するために用いる接合凸部３７が形成され、他方に他のパネルの接合凸部３７が接合する接合凹部３８が形成されている。
【００３５】
そして、発熱体４には、前記第１実施形態と同様に商用電源である家庭用のコンセントの電源７からコントローラ８を介して交流１００ボルトの電圧が印加され、このコントローラ８により床仕上材層３１の表面温度が３４〜３６℃になるように発熱体４の温度が設定されている。
【００３６】
したがって、本実施形態の電気式床暖房装置によれば、発熱体４を半導体熱換素子とし、当該半導体熱交換素子は通電されて発熱することにより、発火する可能性を排除するとともに、装置としての耐久性を著しく高め、消費電力が低減され、装置の小型化および薄型化を図ることができる。その他の構成および作用は、前記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００３７】
図５は発熱体の他の実施形態を示す平面図である。
【００３８】
本実施形態の発熱体４０は、図５に示すように発熱機能材４１を炭素繊維に蒸着させて形成し、絶縁性フィルム４２を基材とし、その上に紐状の発熱機能材４１を蛇行して配置し、これらの発熱機能材４１の両端に圧着端子４３ａ，４３ｂを接続し、さらにこれらの発熱機能材４１および圧着端子４３ａ，４３ｂの上に前記基材と同様の絶縁性フィルム４４を積層するようにしてもよい。
【００３９】
したがって、本実施形態の発熱体４０を上記のように形成したことにより、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、発熱体を半導体熱交換素子とし、当該半導体熱交換素子は通電されて発熱することにより、発火する可能性を排除するとともに、装置としての耐久性を著しく高め、消費電力が低減され、装置の小型化および薄型化を図ることができる。
【００４１】
請求項２によれば、発熱体をシート状に形成したことにより、任意の部分に当該シートを設置するのみで発熱効果を得ることができ、取扱性を高め、装置を一段と薄型化することができる。
【００４２】
請求項３によれば、半導体熱交換素子は、日照時に太陽光の照射を受けて電気エネルギーを発生する太陽電池モジュールと電気的に接続されたことにより、外部電源を全く必要とせず、外部電源との接続配線も不要となり、停電時でも発熱体を発熱することができる。
【００４３】
請求項４によれば、太陽電池モジュールで発生した電荷は、電気二重層コンデンサに蓄積され、当該電気二重層コンデンサの電荷を逐次、半導体熱交換素子に送ることにより、外部電源を全く必要とせず、停電時および夜間でも発熱体を発熱することができる。
【００４４】
請求項５によれば、発熱体は、蓄熱式電気床暖房装置に設けられ、床材表面の温度が２６〜２８℃の範囲になるように温度設定されているので、低温火傷などを未然に防止することができ、快適な暖房効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用した電気床暖房装置を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）本実施形態の発熱体を示す平面図，（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図で
ある。
【図３】本発明の第２実施形態を適用した蓄熱式電気床暖房装置を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態を適用した電気式床暖房装置を模式的に示す断面図である。
【図５】発熱体の他の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１…蓄熱式電気床暖房装置
２…断熱材
３…発熱体
４…蓄熱ボード
５…スペーサー
６…合板
７…床材
８…電源
９…スイッチ
１０…温度調節器
１５…絶縁性フィルム
１６…発熱機能材
１７…絶縁性フィルム
２１…蓄熱式電気床暖房装置
３０…電気式床暖房パネル
【図１】
2005003311.tif 000003
【図２】
2005003311.tif 000004
【図３】
2005003311.tif 000005
【図４】
2005003311.tif 000006
【図５】
2005003311.tif 000007