(57)【要約】【課題】追い掛け運転時の加熱のレスポンスを向上させるとともに、省スペース化および低コスト化を図り、施工性にも優れた蓄熱式床暖房の構造を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる蓄熱式床暖房の構造１００は、発熱体１２２ａを含む発熱層１２２と、発熱層１２２の上に配置された上側蓄熱材１２４と、上側蓄熱材１２４の上に配置された金属製下地材１１２および金属製下地材１１２の上に積層された仕上材１１４を含む床部１１０と、発熱層１２２と金属製下地材１１２とを接続し、かつ、床部１１０を下方から支える金属製の上側根太１４０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を含む発熱層と、
前記発熱層の上に配置された蓄熱材と、
前記蓄熱材の上に配置された金属製下地材および該金属製下地材の上に積層された仕上材を含む床部と、
前記発熱層と前記金属製下地材とを接続し、かつ、前記床部を下方から支える金属製の第１の根太とを備えることを特徴とする蓄熱式床暖房の構造。
【請求項２】
所定間隔で複数配置され、前記発熱層を介して前記第１の根太を下方から支えていて、該第１の根太よりも熱伝導性が低い第２の根太をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式床暖房の構造。
【請求項３】
前記第１の根太は、長手方向とほぼ直交する横方向に、前記発熱体に接続される温水パイプまたは電線を挿入するための貫通穴を有することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱式床暖房の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱層で発生する熱を蓄熱する蓄熱材を備えた蓄熱式床暖房の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱式床暖房の構造としては、温水パイプや電気ヒータ等の発熱体を含む発熱層と、発熱層で発生する熱を蓄熱する蓄熱材とを備え、蓄熱運転および追い掛け（追い炊き）運転を行うものが知られている。
【０００３】
蓄熱運転では、例えば、安価な夜間電力を利用して発熱体を加熱し、発熱層で発生する熱を蓄熱材に蓄熱する。この蓄熱材に蓄熱された熱は、翌日の日中に放熱されて床暖房に利用される。追い掛け運転では、例えば、蓄熱材からの放熱が不足している場合に、発熱体を加熱して床暖房を行う。
【０００４】
特許文献１には、蓄熱材を上下に挟む２つの発熱体を備え、床部に接する上方の発熱体を追い掛け運転時に加熱し、また、断熱材に接する下方の発熱体を蓄熱運転時に加熱する蓄熱式床暖房装置が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、床部と蓄熱材との間に配置されていて、上面に発熱体が貼付された袋体を備えた蓄熱式床暖房装置が記載されている。この蓄熱式床暖房装置では、蓄熱運転時に袋体を収縮させて発熱体を蓄熱用発熱体として利用し、また、追い掛け運転時に袋体を膨張させて発熱体を追い掛け用発熱体として利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４５５３３号公報
【特許文献２】特開２００４−６０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の蓄熱式床暖房装置では、２つの発熱体を設置しなければならず、床下での設置スペースが大きくなるという問題があった。また、発熱体が温水を利用したものであれば、２つの発熱体にそれぞれ接続する配管が必要となり、配管の設置スペースを確保しなければならない。さらに、配管が増えることで、施工に手間がかかるという問題もある。
【０００８】
特許文献２に記載の蓄熱式床暖房装置では、蓄熱運転時および追い掛け運転時で発熱体を上下に移動させる機構が必要となり、機構の設置スペースを床下に確保しなければならない。また、床下に設置された機構のメンテナンスは困難となり、耐久性の面で問題がある。さらに、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、２つの発熱体、あるいは発熱体を上下移動させる機構が必要であるから、製造コストも増加してしまう。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、追い掛け運転時の加熱のレスポンスを向上させるとともに、省スペース化および低コスト化を図り、施工性にも優れた蓄熱式床暖房の構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる蓄熱式床暖房の構造の代表的な構成は、発熱体を含む発熱層と、発熱層の上に配置された蓄熱材と、蓄熱材の上に配置された金属製下地材および金属製下地材の上に積層された仕上材を含む床部と、発熱層と金属製下地材とを接続し、かつ、床部を下方から支える金属製の第１の根太とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、発熱層から蓄熱材を経由して床部の金属製下地材に熱を伝達する経路と、蓄熱材を経由せず、発熱層から第１の根太を経由して金属製下地材に熱を伝達する短絡経路とが形成される。短絡経路は、金属製の第１の根太を経由するので、蓄熱材を経由する経路よりも熱伝導性が高い（伝熱速度が速い）。なお、蓄熱材を経由する経路は主に蓄熱運転時に用いられ、短絡経路は追い掛け運転時に用いられる。
【００１２】
蓄熱運転では、例えば夜間電力を利用して発熱体を加熱し、発熱層で発生する熱を蓄熱材に蓄熱する。蓄熱材に蓄熱された熱は、蓄熱材から床部の金属製下地材に伝達されて、床部の表面温度を上昇させる。一方、追い掛け運転では、蓄熱材を経由する経路に加えて、短絡経路により、発熱層の熱が床部の金属製下地材に伝達される。このため、床部の表面温度の上昇時間を短縮でき、追い掛け運転時のレスポンスを高めることができる。
【００１３】
また、短絡経路は、床部を下方から支える第１の根太により形成されている。根太とは、床部を支えるために所定間隔で複数配置されているフレームである。このため、隣接する第１の根太の間に、蓄熱材を収容するためのスペースを確保できる。よって、施工の際には、隣接する第１の根太の間に蓄熱材を収容し、第１の根太および蓄熱材の上に床部を設置すればよく、施工性に優れている。このように、第１の根太を用いて短絡経路を形成することで、構造を簡素化でき、省スペース化および低コスト化を実現できる。したがって、上記蓄熱式床暖房の構造は、蓄熱運転および追い掛け運転が可能であり、また、省スペース化および低コスト化を図り、施工性にも優れたものとなる。
【００１４】
所定間隔で複数配置され、発熱層を介して第１の根太を下方から支えていて、第１の根太よりも熱伝導性が低い第２の根太をさらに備えるとよい。これにより、発熱層の熱が第２の根太に伝達されにくくなり、発熱層の下方への熱損失を低減できる。
【００１５】
第１の根太は、長手方向とほぼ直交する横方向に、発熱体に接続される温水パイプまたは電線を挿入するための貫通穴を有するとよい。これにより、第１の根太の貫通穴に横方向から温水パイプまたは電線を容易に通すことができ、施工性が向上する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、追い掛け運転時の加熱のレスポンスを向上させるとともに、省スペース化および低コスト化を図り、施工性にも優れた蓄熱式床暖房の構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における蓄熱式床暖房の構造を説明する図である。
【図２】蓄熱式床暖房の構造を示す斜視図である。
【図３】蓄熱式床暖房の構造の一部を説明する図である。
【図４】蓄熱式床暖房の構造の他の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態における蓄熱式床暖房の構造を説明する図である。図２は、蓄熱式床暖房の構造を示す斜視図である。図２（ａ）は、蓄熱式床暖房の構造を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す蓄熱式床暖房の構造の一部を拡大して示す図である。図３は、蓄熱式床暖房の構造の一部を説明する図である。
【００２０】
蓄熱式床暖房の構造１００は、図１に示すように、床部１１０と床下部１２０とを備えている。床部１１０は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた材料からなる金属製下地材１１２と、金属製下地材１１２の上に積層されたフローリング等の仕上材１１４とを有する。
【００２１】
床下部１２０は、発熱層１２２と、発熱層１２２を上下に挟むように配置された上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６と、下側蓄熱材１２６の下に配置された断熱材１２８と、断熱材１２８の下に配置された床構造１３０と、第１の根太（上側根太１４０）および第２の根太（下側根太１５０）とを備えている。
【００２２】
発熱層１２２は、例えば温水パイプあるいは電気ヒータ等の発熱体１２２ａと、良導体１２２ｂとが一体化された層である。良導体１２２ｂは、金属製下地材１１２と同様の材料からなり、発熱体１２２ａを囲むように形成されている。上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６は、例えば潜熱蓄熱材であり、単位質量当たりの潜熱が大きく、相変化温度が安定な塩化カルシウムあるいは硫酸ナトリウム等の物質が好適に用いられる。
【００２３】
上側蓄熱材１２４は、図１に示すように、下面が発熱層１２２に接触し、上面が床部１１０の金属製下地材１１２に接触していて、発熱層１２２で発生する熱を蓄熱する。下側蓄熱材１２６は、上面が発熱層１２２に接触し、下面が断熱材１２８に接触していて、発熱層１２２の熱を蓄熱する。また、上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６に蓄熱された熱は、模式的に示す経路Ａを経て、床部１１０の金属製下地材１１２に伝達される。
【００２４】
断熱材１２８は、上面が下側蓄熱材１２６に接触し、下面が床構造１３０に接触していて、下側蓄熱材１２６から床構造１３０に熱量が漏出することを防止する。床構造１３０は、いわゆる土間、大引、パネル床等である。
【００２５】
次に、上側根太１４０および下側根太１５０について説明する。ここで、根太とは、床部１１０を下方から支える太いフレームであり、図２（ａ）に示すように、所定間隔（例えば、３０〜４０ｃｍ）で並列して複数配置されている。
【００２６】
上側根太１４０は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた材料からなる金属製である。上側根太１４０は、図１に示すように、下面が発熱層１２２に接触し、上面が床部１１０の金属製下地材１１２に接触していて、双方を接続した状態で床部１１０を下方から支えている。また、隣接する上側根太１４０の間には、上側蓄熱材１２４が位置している。
【００２７】
上側根太１４０は、図１に模式的に示す短絡経路Ｂを形成する。短絡経路Ｂは、上側蓄熱材１２４を経由せず、発熱層１２２から上側根太１４０を経由して金属製下地材１１２に熱を伝達する。また、短絡経路Ｂは、金属製の太い上側根太１４０を経由するので、上記経路Ａよりも熱伝導性が高い。
【００２８】
また、上側根太１４０は、図２（ａ）に示す根太方向（長手方向）とほぼ直交する横方向に貫通穴１４２を有する（図２（ｂ）参照）。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す領域Ｃでの上側根太１４０を拡大して示している。この貫通穴１４２には、図３に示すように、電線（あるいはパイプ）１６０が挿入される。電線１６０のリード線１６２は、例えばハーネス等を介して発熱体１２２ａに接続される。
【００２９】
下側根太１５０は、木材等の熱伝導性が低い材料からなる。下側根太１５０は、下面が床構造１３０に接触し、上面が発熱層１２２に接触していて、発熱層１２２を介して上側根太１４０を下方から支えている。また、隣接する下側根太１５０の間には、下側蓄熱材１２６および断熱材１２８が位置している。
【００３０】
以下、蓄熱式床暖房の構造１００での蓄熱運転および追い掛け運転について説明する。蓄熱運転では、例えば安価な夜間電力を利用して発熱体１２２ａを加熱し、発熱層１２２で発生する熱を上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６に蓄熱する。上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６に蓄熱された熱は、例えば翌日の日中に放熱されて、上記経路Ａを経て床部１１０の金属製下地材１１２に伝達され、床部１１０の表面温度を上昇させる。
【００３１】
追い掛け運転は、例えば床部１１０の表面温度を急速に上昇させたい場合等に行われる。追い掛け運転では、発熱体１２２ａを加熱すると、発熱層１２２で発生する熱が、経路Ａに加えて、経路Ａよりも熱伝導性が高い上記短絡経路Ｂを経て床部１１０の金属製下地材１１２に伝達される。このため、追い掛け運転では、床部１１０の表面温度が急速に上昇する。
【００３２】
これらのことから、本実施形態における蓄熱式床暖房の構造１００では、蓄熱運転時に上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６に蓄熱して、経路Ａを用いて床部１１０の表面温度を上昇させることができる。さらに、追い掛け運転時に、経路Ａに加えて短絡経路Ｂを用いて、発熱層１２２で発生する熱を床部１１０に伝達するので、床部１１０の表面温度の上昇時間を短縮し、レスポンスを高めることができる。
【００３３】
また、床部１１０を下方から支えるために上側根太１４０が所定間隔で複数配置されているので、隣接する上側根太１４０の間に、上側蓄熱材１２４を収容するためのスペースを確保できる。このため、施工の際には、隣接する上側根太１４０の間に上側蓄熱材１２４を収容し、上側根太１４０および上側蓄熱材１２４の上に、床部１１０を設置すればよく、施工性に優れている。
【００３４】
また、施工の際に、下側根太１５０が既存のものであれば、既存の下側根太１５０の上に金属製の上側根太１４０を配置することで、蓄熱式床暖房の構造１００を容易に施工できることから、改築（リフォーム）に好適である。なお、リフォームの際には、既存の下側根太１５０を削る等して床の高さ調整を行うようにしてもよい。
【００３５】
また、発熱層１２２を介して上側根太１４０を下方から支えている下側根太１５０が、上側根太１４０よりも熱伝導性が低いので、発熱層１２２の熱が下側根太１５０に伝達され難くなり、発熱層１２２の下方への熱損失を低減できる。
【００３６】
また、発熱体１２２ａに接続される電線（あるいはパイプ）１６０を、上側根太１４０の貫通穴１４２に挿入できるので、施工の手間がかからず、施工性が向上する。
【００３７】
さらに、上側根太１４０を利用して短絡経路Ｂが形成されているので、構造を簡素化でき、省スペース化および低コスト化を図ることができる。なお、メンテナンスも容易であるから、耐久性を維持して長寿命化も図れる。また、隣接する上側根太１４０の間には、容量の大きな上側蓄熱材１２４も収容でき、より大きな熱量を蓄熱できる。
【００３８】
上記実施形態では、金属製の上側根太１４０として、中実な部材に貫通穴１４２を形成した例について説明したが、これに限られない。一例として、上側根太１４０は、熱伝導性に優れた材質で形成した角パイプ等の空洞材であってもよい。このような空洞材を用いた場合であっても、上記短絡経路Ｂが形成され、追い掛け運転により床部１１０を急速に暖めることができる。また、空洞に各種配管や電線等を通すこともできる。
【００３９】
また、本実施形態では、発熱層１２２を挟むように上側蓄熱材１２４および下側蓄熱材１２６を配置したが、上側蓄熱材１２４による蓄熱で床部１１０の表面温度を十分に高めることができるのであれば、下側蓄熱材１２６を設置しなくてもよい。これにより、構造がより簡素化されて、低コスト化を図れる。なお、下側蓄熱材１２６を設置しない場合には、断熱材１２８を厚くして上面を発熱層１２２に接触させてもよい。このようにすれば、発熱層１２２の下方への熱損失を低減できる。
【００４０】
また、図４は、蓄熱式床暖房の構造の他の構成例を説明する図である。図４に示す他の蓄熱式床暖房の構造１００Ａのように、発熱層１２２と下側根太１５０との間に吸振ゴム１７０を配置してもよい。このようにすれば、床部１１０の振動を吸振ゴム１７０で吸収できる。このため、蓄熱式床暖房の構造１００Ａを家屋の２階以上の床に適用すれば、階下に振動が伝わらず好適である。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、発熱層で発生する熱を蓄熱する蓄熱材を備えた蓄熱式床暖房の構造に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００…蓄熱式床暖房の構造、１１０…床部、１１２…下地材、１１４…仕上材、１２０…床下部、１２２…発熱層、１２２ａ…発熱体、１２２ｂ…良導体、１２４…上側蓄熱材、１２６…下側蓄熱材、１２８…断熱材、１３０…床構造、１４０…上側根太（第１の根太）、１４２…貫通穴、１５０…下側根太（第２の根太）、１６０…電線、１７０…吸振ゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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