JP2005009829A

JP2005009829A - Heat accumulation unit

Info

Publication number: JP2005009829A
Application number: JP2003176731A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Baba; 敬之馬場; Susumu Kiyokawa; 晋清川; Hiroki Fujiwara; 洋記藤原; Haruo Inoue; 晴雄井上; Yoshinobu Koga; 義信古賀; Taro Kiyokawa; 太郎清川
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Misato Co Ltd
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Misato Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a building material usable with excellent workability as close as a flat building material, producible at a low cost, and further capable of adjusting the temperature of a floor surface or wall surface. <P>SOLUTION: The heat accumulation unit comprises a flat plate for floor structure having a cavity part formed on one side thereof, and a latent heat type heat accumulating material and a slender heat source provided in the cavity part, the cavity part surface side being closed with a plate material. The latent heat type heat accumulating material is composed of a plurality of heat accumulating materials having different melting points and coagulation points. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房あるいは暖房と冷房に適した室温調節用床材、詳しくは床構造用、あるいは壁用、更に天井面にも使用可能な平板状の蓄熱ユニットに関する。
【０００２】
【０００３】
【従来の技術】
一般に、家屋の床暖房装置として、コンクリート床面などの支持面に敷設した断熱材に蛇行状に溝を形成し、その中に熱源として温水を通すパイプやヒーティングケーブル挿入したもの、あるいは面状ヒーターを配置したものなどが知られている。
【０００４】
ヒーティングケーブルや面状ヒーターを使用した電気発熱式の床暖房装置は、通電と共に加熱されるが、床構造が所定の温度まで加熱されるまで暖房時間を必要とするので、予定より３０分以上も前に通電しておく必要があり、また、温水式床暖房装置の場合も同様に所定の温度の温水を供給できるまでの加熱時間が必要である。
【０００５】
前記形式の床暖房装置は、電熱あるいは温水の熱エネルギーを積極的に床構造内に熱量として蓄える手段がないと、暖房に必要とする電気料金等の暖房コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
この問題を解決する暖房床構造として蓄熱式のものがある。これを例示すると、根太の間に配置された細長いケーシング内に断熱材とヒーターと、筒状容器内に充填された蓄熱材を収容し、更にこのケーシング内に熱伝導性の良い無機粉粒体を充填した床暖房装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、筒状容器の内部に潜熱蓄熱材を収容した潜熱蓄熱体を可撓性袋体の内部に収容し、この袋体の内部に潜熱蓄熱材と顯熱蓄熱材の二種類の蓄熱材を収容した床暖房用蓄熱体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、ヒーターと蓄熱材を封入した容器とを組合わせて使用する暖房装置において、蓄熱材を封入した容器を、ヒーターの全面を覆うことなく、このヒーターの全面に亘って隙間を介在させ、且つ上記ヒーターとの間に構造材を介在させて配置し、蓄熱材を封入した容器と間隙との間の横断面積の比を１：０．１〜０．５とした床暖房装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−６３３５６号公報
【特許文献２】特開平７−４２９６０号公報
【特許文献３】
特許第２５７１５９５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された発明は、２本の根太の間に縁付のケーシングを支持させ、このケーシングの底部から断熱材、ヒーター、合成樹脂の円筒状容器内に充填された蓄熱材、そして前記ケーシング内に高い熱伝達係数の無機粉粒体を充填したものである。そして根太の上には床材を敷設しており、この床暖房装置は根太の高さ程度の厚を持つケーシングを使用することが前提である。従って、マンション等の建造物のように、薄い床材しか使用できない床構造には不適当なものである。
【００１１】
また、特許文献２に記載された床暖房装置の場合は、ケーシングに代えて金属板をチャンネル状に成型したものを使用し、これの中に断熱層、潜熱蓄熱材を収容した筒状容器内を袋に収容し、この袋の中に顯熱蓄熱材を充填したもので、潜熱蓄熱材と顯熱蓄熱材の二種類の蓄熱材を使用したものである。
【００１２】
この床暖房装置の場合も根太の間にチャンネルを配置してこれの中に構成部材を積層して組立てる構造を採用している。従って、恰も床板や床仕上げ材を敷くように床暖房装置を設置することができず、従って、マンションなどのコンクリート構造物の床構造には使用できないものである。
【００１３】
更に、特許文献３に記載された発明の床暖房装置は、コンクリートスラブ、硬質発泡ウレタン層、ヒーター、蓄熱材を入れた容器、モルタル層、床仕上げ材等の複合された層で構成されているので、これもかなりの厚さを必要とする。
【００１４】
また、これらの特許文献に記載された発明は、冬季の床暖房用のみに使用されるもので、特に夏期の外気温が高い時には床構造を冷却する補助手段としても使用することができないという問題がある。
【００１５】
前記特許文献１〜３に記載された発明の床暖房装置の第１の問題点は、床暖房装置の厚さが厚いことである。即ち、何れの発明の床暖房装置も特別な床構造を必要としており、例えば、床板程度の厚さの薄いものに一体化することが困難であり、しかも床構造が複雑となり、マンション等の集合住宅のようにコンクリート床面に敷設する装置としては不適当なものである。
【００１６】
第２の問題点は、蓄熱材の構造である。即ち、前記特許文献に記載された装置は、格子状に組立てられた円筒状容器の中に蓄熱材を収容し、これをモルタル層等の中に埋め込み、更に、その上に床仕上げ材を敷設している。
【００１７】
従って、蓄熱材と床仕上げ材（床面）との間にかなりの距離（厚さ）を必要とする。従って、蓄熱材と床面との間の部材に熱エネルギーの授受が速やかに行なわれず、ヒーターと床面との間にかなりの温度差が必然的に発生せざるを得ないのである。
【００１８】
特に、温水暖房の場合は床面の１０ｃｍ間隔で蛇行して配置し、１平米当たり１０ｍであり、１００平米の床面であると１００ｍの長いものになり、この長いパイプ中を温水が移動しながら熱交換するのであるから、供給する温水の温度はかなり高くせざるを得ないのである。
【００１９】
電熱ヒーターの場合も、その温度を床面の温度に比較してかなり高めに設定する必要があることから、床面は比較的高い温度に保たれる傾向になり、特に４０℃以上になると、化学処理された床板等の建材から大量の有害化学物質（ＶＯＣ）を発生させる欠点がある。
【００２０】
なお、床暖房の床面の温度は、室温より２〜３℃高い程度で十分であり、また、冷房時の床面の温度は室温より２〜３℃低い温度で十分であり、この意味において従来の床暖房装置の温度は不適当な範囲に制御されていることは明らかである。
【００２１】
第３の問題点は、工事費が比較的高くなることである。即ち、前記床暖房装置の構造は、特別なケーシングやチャンネルを必要とし、複雑な構造となるので、例えば、従来の建物の床構造の根太板の上に床仕上材を敷いていくように複雑な構造が必要であり、簡単に工事をすることができない。
【００２２】
第４の問題点は、熱効率を本質的に高くするように改善できないことである。即ち、床仕上材のかなり下方に蓄熱材を配置せざるを得ないことから、蓄熱材と室内の空気との間で熱エネルギーの授受を速やかに行うことができず、従って、床面の温度を室温より２〜３℃高い快適暖房温度の範囲に調節することが比較的困難なことである。
【００２３】
第５の問題点は、床構造用平板材として蓄熱ユニット、あるいは蓄熱・蓄冷ユニットを効率的に製造することができないことである。
【００２４】
例えば木粉やオガクズ、その他の粉体と、熱可塑性プラスチックなどを結合材とからなる混合体を押出して床板状に成形し、しかも、その内部に蓄熱材や熱源を一体的に組込み、床仕上材と同様に取扱いができる床構造用平板材、好ましくは化学建材とすることができないことである。
【００２５】
化学建材は、押出成形機やプレス機を使用して効率的に製造することができ、品質や精度を一定に保つことができる上に、木粉等の廃棄物等を再生して原料として使用することもでき、安価な板材とすることが可能である。
【００２６】
従って、本発明の第１の目的は、床構造用平板材あるいは床仕上げ材と同様な平板状で、かつ薄い蓄熱ユニット、好ましくは平板状であって、蓄熱と蓄冷の両方ができるユニットを提供することにある。
【００２７】
本発明の第２の目的は、コンクリート床面等に、恰も床仕上げ材を敷いていくように施工できる床構造用平板状の蓄熱ユニットあるいは蓄熱・蓄冷ユニットを提供することにある。
【００２８】
また、従来の暖房床構造においては、オーダーメイド型あるいは施工型のものであったが、本発明はユニット化し、標準化することによって大幅なコストダウンを図り、マンションなどの大型集合住宅の床面は勿論、壁面、更に天井面に対する施工に適した蓄熱ユニットを提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る蓄熱ユニットは次のように構成されている。
【００３０】
１）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に蓄熱材と熱源を併設し、更に前記空洞部の開口面を板材で閉止したことを特徴としている。
【００３１】
２）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材と細長い熱源を併設し、更に前記空洞部面側を板材で閉止したことを特徴としている。
【００３２】
３）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材と細長い熱源を併設し、更に前記空洞部面側を板材で閉止しており、前記潜熱型蓄熱材は、異なる融解点と凝固点を有する複数の蓄熱材で構成したことを特徴としている。
【００３３】
４）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材と細長い熱源を併設し、更に前記空洞部面側を板材で閉止しており、前記潜熱型蓄熱材は、室内温度以上の融解点と凝固点を有する第１の蓄熱材と、室内温度以下の融解点と凝固点を有する第２の蓄熱材とを有することを特徴としている。
【００３４】
５）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材と細長い熱源を併設し、更に前記空洞部面側を板材で閉止しており、前記潜熱型蓄熱材は、暖房時の室内温度以上の融解点と凝固点を有する第１の蓄熱材と、冷房時の室内温度以下の融解点と凝固点を有する第２の蓄熱材とを有することを特徴としている。
【００３５】
６）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材と細長い熱源を併設し、更に前記空洞部面側を板材で閉止しており、前記細長い熱源は流体用パイプあるいはヒーティングケーブルであることを特徴としいてる。
【００３６】
７）床構造用平板材が木粉と結合材の混合体の形成体で構成したことを特徴としている。
【００３７】
８）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材を収容し、更に前記蓄熱材の下方に面状ヒーターを積層し、この面状ヒーターを覆うように板材で閉止したことを特徴としている。
【００３８】
９）床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材を収容し、更に前記蓄熱材の下方に面状ヒーターを積層し、この面状ヒーターを覆うように板材で閉止しており、前記潜熱型蓄熱材は融解点と凝固点の異なる複数の蓄熱材で構成したことを特徴としている。
【００３９】
１０）木粉などを原料として一体成形された床構造用平板材の厚さの中間部に、長手方向に沿って開口された空洞部内に、潜熱型蓄熱材と熱源を併設したことを特徴とする蓄熱材と熱源とを一体的に内蔵させたことを特徴としている。
【００４０】
また、本発明に係る蓄熱ユニットを使用した床材を敷いた部屋の温度調節方法は次の通りである。
【００４１】
１１）床構造用平板材に形成された空洞部あるいは開口部に潜熱型蓄熱材と熱源を併設した床を有する部屋において、前記潜熱型蓄熱材は、季節の変化による屋外から受ける熱に、更に室内で発生した温熱あるいは冷熱エネルギーを受けて加熱あるいは冷却され、前記潜熱型蓄熱材に併設される熱源より熱エネルギーを与えられない状態においても、その部屋の温度をほぼ一定に保持できる程度の量が配置されていることを特徴としている。
【００４２】
従って、本発明に係る蓄熱ユニットは、通常の床仕上げ材と同様に扱って施工できる床面を形成する平板材であって、仕上床板そのものを熱エネルギーを貯蔵する部材として使用できる特徴がある。
【００４３】
しかも、本発明に係る蓄熱ユニットは、従来の床暖房装置に比較して床構造の施工性が著しく優れている。
【００４４】
即ち、従来の床暖房装置は、コンクリート床面の上方に蓄熱材と熱源を配置し、その上に床板を敷く方法で設置する施工型ないしオーダーメイド型であるのが普通であり、従って、床暖房装置を設置する場合は、予めそのように準備された建造物でなければならなかった。
【００４５】
これに対して本発明に係る蓄熱ユニットは、床板ないし床仕上材の構成要素として蓄熱材（潜熱型蓄熱材、温度特性の異なる複数の潜熱型蓄熱材）と熱源（温熱源、冷熱源）を一体的に含めて構成して標準化しているので、従来の床構造のように複雑な構成を採用して施工する必要が全くない。
【００４６】
また、単体あるいは熱的特性の異なる複数種類の潜熱型の蓄熱材が、温調する部屋の空気に接する場所あるいは極めて近い場所に位置しており、従って、室内の空気や人に対して直接的に熱エネルギーを与えたり、冷やされたすることができるので、著しく正確で快適な室温調整が可能になる。
【００４７】
また、本発明によれば、冬季の床暖房のみではなく、夏期の冷房時における補助手段ないし床面の温度上昇の抑制手段として有効に利用することができるものであり、１年を通じて室温を快適な温度に調節できる蓄熱・蓄冷システムを提供できるのである。
【００４８】
後述するように、本発明に係る蓄熱ユニットは平板状であるので、床材として使用できることは勿論のこと、袖壁材として、また、天井板材としても使用することが可能であり、更に、後付け加工によっても簡単に施工できる汎用性の高い建築用材料でもある。
【００４９】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明に係る蓄熱ユニットの実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の形式の蓄熱ユニットの断面構造を、図２は図１の蓄熱ユニットの裏面側の状態を示している。
【００５０】
蓄熱ユニット１は、例えば幅が３０３ｍｍ、長さが１８００ｍｍの従来の床構造材（床仕上材など）と同様に使用できる平板床材２を使用しており、その裏面に空洞部３ないし凹部）を形成し、隣接する空洞部３の間を仕切り壁４によって仕切って平板床材２の裏面全体に多数の空洞部３を平行して形成している。
【００５１】
そしてこの空洞部３内に熱エネルギーの大部分を潜熱として蓄える蓄熱材５と温水あるいは冷水の持つ熱エネルギーを供給するためのパイプ６が蛇行状に設けている。
【００５２】
蓄熱材５は、体積に比較して熱容量を増し、大量の熱を吸収・放出し、一定温度領域内で安定した温度を保つことができる意味で、潜熱型蓄熱材を使用しており、後述するように暖房用として使用するものは勿論、暖房用と冷房用の両方に使用できるものがある。
【００５３】
暖房用は、例えば温度調節する室温を２０〜２２℃とすると、床面の温度はこれより２〜３℃高く設定する必要があるので、この温度より高い融解点ｍｐ（例えば３１℃）と凝固点ｃｐ（例えば２８℃）をもつ暖房用の潜熱型蓄熱材（第１の潜熱型蓄熱材）を使用する。
【００５４】
また、例えば冷房時に調節する室温を２５〜２７℃とすると、これより２〜３℃は低い融解点ｍｐ（例えば１８℃）と凝固点ｃｐ（例えば１５℃）を持つ冷房用の潜熱型蓄熱材（第２の潜熱型蓄熱材）の異なる温度領域における熱エネルギーの授受特性を持つ複数の蓄熱材を使用する。
【００５５】
前記パイプ６に温熱源として温水を供給するが、冷房時に床面を冷却するための冷熱源とする場合は、冷凍機で冷却された冷水が同じパイプ６に選択的に供給されるようになっている。そして平板床材２の裏面全体にわたって形成された空洞部３と蓄熱材５と、更にパイプ６の全体を覆って裏板７で閉止して１枚の床板状、好ましくは表面に木目などを印刷した床仕上材として形成している。
【００５６】
しかし、本発明に係る蓄熱ユニットが暖房用のみに使用される場合は、暖房用の潜熱蓄熱材としての第１の潜熱型蓄熱材を単体の場合もあるが、温度の調節範囲を広げる時は、温度特性の異なる複数のものを使用する。
【００５７】
第１の潜熱型蓄熱材、即ち、暖房用の潜熱型蓄熱材は、従来より床暖房用に使用されているものを使用する。
【００５８】
例えば、特開平４−１２３７０号公報には、硫酸ナトリウム１０水塩（Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏ：芒硝）が提案されている。この蓄熱材は、２８℃で融解し、２５℃で凝固する潜熱型の蓄熱特性を持っている。
【００５９】
この蓄熱材を使用した床構造は、夜間電力を利用して面状ヒーター等を発熱させで３０℃に温度制御しながら蓄熱材を加熱することで、潜熱を吸収して溶融状態となった床構造内に大きな熱エネルギーを貯蔵することができる。
【００６０】
更に好ましい特性を持つ蓄熱材としては、特許第２６５９３５０号に記載されているように、硫酸ナトリウム１０水塩、ホウ酸ナトリウム１０水塩などの過冷却防止剤と、水ガラスなどのシリカ系増粘剤と硫酸バリウムを含むものであり、具体的には同特許公報中に詳細に記載されたものを使用できる。
【００６１】
第２あるいは第３の潜熱型蓄熱材（冷房用の潜熱型蓄熱材）としては、融点を任意に調節ができる生成パラフィンを使用するのが良く、これを使用する場合でも融点の異な蓄熱材毎にマイクロカプセル化することによって温度調節する温度範囲を数段階に調節することが可能である。
【００６２】
また、１個のプラスチック袋の中に水（潜熱型の蓄熱材）と前記のように融点の異なる複数の潜熱型蓄熱材をマイクロカプセル化したものを混合して使用することによって暖房は勿論、冷房にも適した蓄熱特性を持つ蓄熱材を構成することが可能である。
【００６３】
蓄熱材は前記のような材料から構成されるもので所定の温度範囲において潜熱分の熱エネルギーの授受を行うことができるが、複数の温度帯域における潜熱を得る場合には、複合蓄熱材を使用するのが良い。
【００６４】
暖房用蓄熱材より低温の融解点を持つものとして、例えば、ノルマルパラフインを使用することができる。このノルマルパラフインは、ａ）ｎ−テトラデカン（Ｃ_１４Ｈ_３０）、ｂ）ｎ−ペンタデカン（Ｃ_１５Ｈ_３２）、あるいは、ｃ）ｎ−ヘキサデカン（Ｃ_１６Ｈ_３４）の炭素数を持つものである。
【００６５】
そして前記ａ）のノルマルパラフインの融点は５．９℃、融解熱は５４．８ｃａｌ／ｇである。また、ｃ）のノルマルパラフインの融点は１８．２℃、融解潜熱は５４．６ｃａｌ／ｇである。
【００６６】
このようにノルマルパラフインの炭素数によって融解点を調整することができることが分かっているので、これを単独あるいは混合して使用することによって冷房床に適した融点として、例えば、１５℃〜１８℃を持つものを選定できる。
【００６７】
このノルマルパラフインは、好ましくはマイクロカプセル状に形成し、他の蓄熱材に混合して使用することもできる。このマイクロカプセルの製造方法は公知の技術を採用できるが、外殻（壁材）としてアクリル系樹脂やポリエチレン等のオレフイン系樹脂を使用し、その内部にノルマルパラフイン等の蓄熱材からなる芯物質を含む構造のものを使用する。
【００６８】
また、一つの容器内に温度特性の異なる複数の蓄熱材を収容する場合は、例えば、容器の中を間仕切りしたり、二重構造のパイプを使用したり、あるいは多数の部屋を金属あるいは合成樹脂の板材で仕切る方法を採用することもできる。
（暖房と冷房に使用できる蓄熱ユニット）
図３は暖房と冷房の両方に適用する第２の実施例の蓄熱ユニット１Ａの要部の断面構造を示しており、図１においては熱源として温水を通過させるパイプ６を設けた構造を示しているが、この実施例においてはパイプ６と、ヒーティングケーブル８とを設けている。勿論、このパイプ６には温水を供給する場合もあれば冷水を供給する場合もある。
【００６９】
そして暖房時にはヒーティングケーブル８に通電して発熱させ、必要に応じてパイプ６に温水を通して、その温水の熱エネルギーで床面を加熱する。
【００７０】
一方、冷房時には、前記パイプ６に冷凍機で得られた、例えば８℃〜１０℃程度の冷水を供給して第２の潜熱型蓄熱材に冷熱を蓄熱し、これによって床面を冷却して冷房することができる。
【００７１】
この蓄熱ユニット１Ａに使用する蓄熱材は、蓄熱と蓄冷の双方も行うことができる蓄熱材を独立的に混在させたものを使用するのが良い。
【００７２】
図４は図１の構造を基本的に応用した蓄熱ユニット１Ｂを示しており、蓄熱ユニット１Ｂの裏面（下面）に薄い面状ヒーター１０を積層した、面状ヒーター外部付加型である。この構造のものにおいては、前記のようにパイプ６に冷水を供給することによって冷房の際の冷房補助装置として使用できる。
【００７３】
図５は図１の構造を利用した蓄熱ユニット１Ｃを示しており、平板床材２の空洞部３の開口面側に薄型の面状ヒーター１２を積層し、更にこの面状ヒーター１２の裏面を覆って裏板７Ａをネジ（図示せず）で固定した面状ヒーター内部付加型のものである。この構造の場合も前記パイプ６に冷水を供給することによって冷房時の冷房補助装置として使用することができる。
（本発明の蓄熱・蓄冷ユニットの概念）
次に、冬季と夏期の温度調節する室温、外気温、第１の潜熱型蓄熱材（暖房用潜熱型蓄熱材）、第２の潜熱型蓄熱材（冷房用潜熱型蓄熱材）の温度範囲を示した図６を参照して、本発明に係る蓄熱と蓄冷が可能な、新しい概念で構成されたユニットの概略を説明する。
（冬季の温度状態：図６の右半分）
外気温Ｔｗの温度範囲（例えば２℃〜１５℃）、暖房時の室温Ｒ１の範囲（例えば２０℃〜２２℃）、第１の潜熱型蓄熱材５ｄ（暖房用潜熱型蓄熱材）の融解点ｍｐと凝固点ｃｐ（例えば３１℃、２８℃）と、更に、本発明に適用できる熱源の種類とその温度範囲を示している。
【００７４】
熱源としては例えば次のものを使用できる。
【００７５】
ａ）熱可塑性樹脂を使用した自動温度制御機能付の面状ヒーターの場合（温度範囲４０℃〜５０℃）、ｂ）ヒーターケーブルの場合（温度範囲８０℃〜１００℃）、ｃ）温水の場合（温度範囲６０℃〜８０℃）
冬季の暖房用潜熱型蓄熱材５ｄの蓄熱工程は、従来の床暖房装置と同様に、電気代の安価な夜間電力を利用して面状ヒーターやヒーターケーブルに通電し、あるいは温水タンクに貯蔵されている温水を加熱して循環させながら潜熱型蓄熱材５ｄを融解し、その潜熱分の熱エネルギーと、融解した後の蓄熱材の温度上昇に伴う顕熱を蓄えておく。
【００７６】
この蓄熱材５ｄの蓄熱工程と共に床構造内には熱エネルギーが蓄積される。
【００７７】
そして事務所等の作業時間である昼間には、なるべく前記面状ヒーター等への通電を断ち、夜間電力によって熱エネルギーを与えておいた前記暖房用潜熱型蓄熱材より熱エネルギーを床面を通じて室内の空気を加熱して室温を２０℃〜２２℃に保持するものである。
（夏期の温度状態：図３の左半分）
外気温Ｔｓの温度範囲（例えば２０℃〜３５℃）、室温Ｒ２の範囲（例えば２５℃〜２７℃）、冷房用潜熱型蓄熱材５ｅ（第２の潜熱型蓄熱材）の融解点ｍｐと凝固点ｃｐが、例えば１８℃〜１５℃のものを使用する。
【００７８】
冷熱源として、冷凍機によって冷却された８℃〜１０℃の冷水を使用するが、その他冷媒も使用できる。この冷房用潜熱型蓄熱材５ｅにも夜間電力によって冷却した冷水で冷却して固化させて冷熱を貯蔵しておくのが良い。
【００７９】
そして事務所等の作業時間である昼間には、本発明に係る蓄熱ユニットに対して床面より冷熱エネルギーが供給されるが、前記のように夜間電力によって冷熱エネルギーを与えて固化させておいた前記冷房用潜熱型蓄熱材５ｅを徐々に融解し、その際に発生した吸熱エネルギーにより床面を冷却する。そして冷却された床面（本発明の蓄熱ユニット）を通じて室内の空気を冷却して室温を２５℃〜２７℃に保持するものである。
【００８０】
前記のように本発明に係る蓄熱ユニットにおいては潜熱型蓄熱材が重要な機能を果たすものであるが、その構成について説明する。
【００８１】
図７は二種類、あるいはそれ以上の温度特性を持つ潜熱型蓄熱材を使用して構成した各種の蓄熱材の構造を示すものである。
【００８２】
図７（Ａ）は、合成樹脂製容器あるいは袋体等の軟質の容器２０の内部に蓄熱材２１と蓄熱材２２を配置した場合を示している。この蓄熱材２１は暖房用の潜熱型蓄熱材、即ち、第１の潜熱型蓄熱材である。また、この蓄熱材２１の内部に存在する別の蓄熱材２２は、比較的硬質の合成樹脂製容器２３に入れた冷房用の潜熱型蓄熱材、即ち、第２の潜熱型蓄熱材である。
【００８３】
図６を参照して本発明の技術的思想を説明したように、冷房用潜熱型蓄熱材２３は、夜間において、冷房時の室温より遙かに低温の冷水などを介して運ばれた冷熱エネルギーにより十分に固化されて潜熱分の熱エネルギーを保有している。従って、昼間の冷房時には床面より伝達される低温の熱エネルギーにより、その潜熱を放出しながら液状化する。
【００８４】
しかし、この場合、暖房用潜熱型蓄熱材２１は融解点ｐｍが３１℃、凝固点ｃｐが２８℃であるので、冷房時にはやや軟化するが、実質的に液状とはならずに保持される。
【００８５】
図７（Ｂ）は、金属製の容器２５の内壁面に第１の潜熱型蓄熱材、即ち、暖房用潜熱型蓄熱材を収容する金属製の容器からなる小室２６と、第２の潜熱型蓄熱材、即ち、冷房用潜熱型蓄熱材を収容する金属製の容器からなる小室２７を長手方向に平行して多数形成したものである。両小室２６と２７との間の空間には第３の温度特性を持つ第３の潜熱型蓄熱材が収容されている。
【００８６】
この第３の潜熱型蓄熱材は、用途によって選定されるが、一般には熱効率を考慮して暖房用の潜熱型蓄熱材が充填される。また、この蓄熱材は、水のような顯熱のみを吸収し、放出するものを使用する場合もある。
【００８７】
図７（Ｃ）は、例えば合成樹脂フイルムのような柔軟な袋の中に第１の潜熱型蓄熱材２８を充填した蓄熱材３０と、同様な袋に第２の潜熱型蓄熱材２９を充填した袋に第２の潜熱型蓄熱材３１を準備し、これらを交互に配列させた状態の断面を示している。これは、あたかも断面四角形のウインナーソーセージ状のものであり、必要とする蓄熱材の体積（潜熱量）になるように組合わせて集合体とした潜熱型蓄熱材である。
【００８８】
図７（Ｄ）は、耐蝕性のある合成樹脂シート等の柔軟な容器３５の中に、第１の潜熱型蓄熱材３６（暖房用の潜熱型蓄熱材）と、更にその中に第２の潜熱型蓄熱材３７（冷房用の潜熱型蓄熱材）を配合した例を示している。
【００８９】
なお、この蓄熱材３６と蓄熱材３７とは、あたかもドロのように第１の潜熱型蓄熱材３６の中に、薄い膜によって覆われたカプセル状の第２の潜熱型蓄熱材３７を混入したものである。
【００９０】
この蓄熱材３７はカプセル化されていることから、その内部の蓄熱材が溶融状態になっても、別の第１の潜熱型蓄熱材に溶け込むようなことはなく、温度変化に対応して可逆的に固体となったり、液体となったり変化する。
【００９１】
図８は、本発明に係る蓄熱ユニット１を床材、好ましくは表面に木目などを印刷した床仕上材として、床表面に使用した蓄熱・蓄冷システムの概念図である。
【００９２】
液体タンク（水タンク）４０にヒートポンプ４１を接続されており、暖房時にはヒートポンプ４１で生成された所定の温度の温水を貯蔵しておき、ポンプ４２と温水パイプ４３を経由して蓄熱ユニット１のパイプ６に供給し、このパイプ４３に接続されている潜熱型蓄熱材５を加熱して潜熱として蓄熱し、昼間に室内を暖房する。
【００９３】
また、本発明に係る蓄熱・蓄冷システムは、前記ヒートポンプ４１に並列して冷凍機４４が配列されており、夏期の冷房時には、この冷凍機４４で調整された冷水を前記液体タンク４０（冷水タンク）内に貯蔵しておき、これを必要に応じて前記蓄熱ユニット１内を循環させて蓄熱材５に冷熱を潜熱として貯蔵させておく。そして昼間の冷房時にはその蓄熱材５の潜熱（冷熱）を室内に放出して冷房を補助することができる。
【００９４】
本発明者達が行った多数の床暖房の使用状態によると、断熱性の高い部屋に本発明の蓄熱ユニットを使用すると、床面が熱エネルギーの貯蔵庫の機能を果たすことができることから、外気と室温とが大きく異なる場合でも、室内はほぼ２℃程度の温度を保持させることができた。
【００９５】
また、夏から秋にかけて暖房を必要としない時期の室内の温度変化を検討すると、床暖房をしていないのにもかかわらず、床構造は室外からの熱を受けてこれを蓄熱したり、また、温度低下に伴なってそれを室内に放熱したりする挙動を示し、室温を自然に一定に保持する効果も見られた。
【００９６】
本発明に係る蓄熱ユニットは、床仕上げ材として使用できることは勿論、袖壁や場合によっては天井板としても使用することが可能である。
【００９７】
また、湿気が多い押し入れや物置などの床面や壁面などにも使用することによって優れた防湿効果を発揮しながら各種の物を保管することができる等、応用面においても多用途に使用することができる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明に係る蓄熱ユニットは、床構造用平板材の一面に空洞部を形成し、この空洞部内に潜熱型蓄熱材と細長い熱源を併設し、更に前記空洞部面側を板材で閉止したことを特徴としている。
【００９９】
従って、通常の床仕上げ材と同様に扱って施工できる床面を形成する平板材であり、仕上床板そのものを、温熱あるいは冷熱を貯蔵する部材として使用できる特徴がある。
【０１００】
しかも、本発明に係る蓄熱ユニットは、従来の床暖房装置に比較して床構造の施工性が著しく優れている。
【０１０１】
即ち、本発明に係る蓄熱ユニットは、床板ないし床仕上材の構成要素として蓄熱材と熱源を一体的に含めて構成しているので、従来の床構造のように複雑な構成を採用して施工する必要が全くない。
【０１０２】
また、潜熱型の蓄熱材が、温調する部屋の空気に接する場所、あるいは極めて近い場所に位置しており、従って、室内の空気や人に対して直接的に熱エネルギーを与えたり、冷やされたすることができるので、著しく効率的で快適な室温調整が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱ユニットの断面図である。
【図２】図１に示す蓄熱ユニットの斜視図である。
【図３】暖房と冷房の両方に使用できる蓄熱ユニットの断面図である。
【図４】熱源として面状ヒーターを積層して使用した蓄熱ユニットの断面図である。
【図５】熱源として面状ヒーターを積層状で内蔵させた蓄熱ユニットの断面図である。
【図６】本発明に係る室温調節方法の概念の説明図である。
【図７】各種の蓄熱材の断面図であって、（Ａ）は袋状の容器内に２種類の潜熱型蓄材を封入した蓄熱材を、（Ｂ）は金属製の容器内に複数の潜熱型蓄熱材を設けたた場合の蓄熱材を、（Ｃ）は複数の袋状の容器の中に別々の潜熱型の蓄熱材を充填したものを並列して使用する蓄熱材を、そして（Ｄ）は袋状の容器内に複数の潜熱型蓄熱材をカプセル化して混在させた複合型の蓄熱材をそれぞれ示している。
【図８】本発明に係る蓄熱ユニットを暖房と冷房に使用するシステムを示す図である。
【符号の説明】
１蓄熱ユニット２平板床材３空間図（凹部）
４仕切り壁５蓄熱材６パイプ７裏板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a room temperature control flooring suitable for heating or heating and cooling, and more particularly to a flat plate heat storage unit that can be used for floor structures, walls, and ceiling surfaces.
[0002]
[0003]
[Prior art]
Generally, as a floor heating device for a house, a meandering groove is formed in a heat insulating material laid on a supporting surface such as a concrete floor surface, and a pipe or heating cable that passes hot water as a heat source is inserted therein, or a planar shape The thing which arranged the heater is known.
[0004]
Electric heating floor heaters using heating cables and sheet heaters are heated with energization, but they require heating time until the floor structure is heated to a predetermined temperature. In the case of a hot water type floor heater, heating time until hot water of a predetermined temperature can be supplied is also necessary.
[0005]
The floor heating apparatus of the above-described type has a problem that heating costs such as an electric charge required for heating increase if there is no means for positively storing electric heat or hot water heat energy in the floor structure.
[0006]
There is a heat storage type heating floor structure that solves this problem. To illustrate this, an insulating material, a heater, and a heat storage material filled in a cylindrical container are accommodated in an elongated casing disposed between the joists, and further, an inorganic powder having good thermal conductivity is accommodated in the casing. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0007]
Also, a latent heat storage body containing a latent heat storage material inside a cylindrical container is stored inside a flexible bag, and two types of heat storage materials, a latent heat storage material and a scorch heat storage material, are stored inside the bag body. An accommodated heat storage for floor heating has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
[0008]
Further, in a heating device that uses a combination of a heater and a container enclosing a heat storage material, the container enclosing the heat storage material is interposed between the entire surface of the heater without covering the entire surface of the heater, and A floor heating apparatus is proposed in which a structural material is interposed between the heater and the ratio of the cross-sectional area between the container enclosing the heat storage material and the gap is 1: 0.1 to 0.5. (See, for example, Patent Document 3).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-7-63356
[Patent Document 2] JP-A-7-42960
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 2571595
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The invention described in Patent Document 1 supports a casing with an edge between two joists, and a heat storage material filled in a cylindrical container of heat insulating material, heater, and synthetic resin from the bottom of the casing, and The casing is filled with inorganic particles having a high heat transfer coefficient. And floor material is laid on the joist, and this floor heating device is premised on the use of a casing having a thickness about the height of joist. Therefore, it is unsuitable for a floor structure in which only a thin floor material can be used, such as a building such as an apartment.
[0011]
In addition, in the case of the floor heating device described in Patent Document 2, a metal plate formed in a channel shape instead of the casing is used, and the inside of the cylindrical container containing the heat insulating layer and the latent heat storage material therein Is stored in a bag, and the bag is filled with a heat storage material, and two types of heat storage materials, a latent heat storage material and a heat storage material, are used.
[0012]
Also in the case of this floor heating device, a structure is adopted in which a channel is arranged between joists and the components are stacked and assembled therein. Therefore, the floor heating device cannot be installed so as to lay the floor board or the floor finishing material, and therefore cannot be used for the floor structure of a concrete structure such as an apartment.
[0013]
Furthermore, the floor heating apparatus of the invention described in Patent Document 3 is composed of a composite layer such as a concrete slab, a hard foamed urethane layer, a heater, a container containing a heat storage material, a mortar layer, a floor finish material, and the like. So this also requires a considerable thickness.
[0014]
In addition, the inventions described in these patent documents are used only for winter floor heating, and cannot be used as auxiliary means for cooling the floor structure especially when the outdoor temperature is high in summer. There is.
[0015]
The 1st problem of the floor heating apparatus of the invention described in the said patent documents 1-3 is that the thickness of a floor heating apparatus is thick. In other words, the floor heating device of any invention requires a special floor structure, for example, it is difficult to integrate it into a thin sheet having a thickness as low as a floorboard. It is unsuitable as a device for laying on a concrete floor like a house.
[0016]
The second problem is the structure of the heat storage material. That is, the device described in the above-mentioned patent document stores a heat storage material in a cylindrical container assembled in a lattice shape, embeds the heat storage material in a mortar layer, and further lays a floor finishing material thereon. is doing.
[0017]
Therefore, a considerable distance (thickness) is required between the heat storage material and the floor finishing material (floor surface). Accordingly, heat energy cannot be promptly transferred to the member between the heat storage material and the floor surface, and a considerable temperature difference inevitably occurs between the heater and the floor surface.
[0018]
In particular, in the case of hot water heating, it is meandering at intervals of 10 cm on the floor surface, 10 m per square meter, and 100 m square floor surface is 100 m long, and hot water moves through this long pipe. However, since the heat is exchanged, the temperature of the hot water supplied has to be quite high.
[0019]
In the case of an electric heater, the temperature needs to be set to be considerably higher than the temperature of the floor surface, so the floor surface tends to be kept at a relatively high temperature, especially when the temperature is 40 ° C. or higher. There is a drawback in that a large amount of harmful chemical substances (VOC) is generated from building materials such as chemically treated floor boards.
[0020]
In addition, it is sufficient that the temperature of the floor surface of the floor heating is about 2 to 3 ° C higher than the room temperature, and the temperature of the floor surface during cooling is 2 to 3 ° C lower than the room temperature. Obviously, the temperature of the conventional floor heating device is controlled within an inappropriate range.
[0021]
The third problem is that the construction cost is relatively high. That is, the structure of the floor heating device requires a special casing and channel and is complicated. For example, the floor heating material is complicated on a floor plank of the floor structure of a conventional building. Construction is necessary and construction cannot be easily performed.
[0022]
The fourth problem is that the thermal efficiency cannot be improved to be essentially high. In other words, the heat storage material must be arranged considerably below the floor finishing material, so heat energy cannot be exchanged quickly between the heat storage material and the room air, and therefore the floor surface temperature Is relatively difficult to adjust to a comfortable heating temperature range of 2-3 ° C. above room temperature.
[0023]
A fifth problem is that a heat storage unit or a heat storage / cold storage unit cannot be efficiently manufactured as a flat plate material for a floor structure.
[0024]
For example, a mixture of wood powder, sawdust, other powders, thermoplastics, etc., and a binder is extruded to form a floor plate, and a heat storage material and heat source are integrated into the floor to finish the floor. The floor structure flat plate material that can be handled in the same manner as the material, preferably cannot be a chemical building material.
[0025]
Chemical building materials can be efficiently manufactured using an extrusion molding machine or press machine, and the quality and accuracy can be kept constant. In addition, waste such as wood flour is regenerated and used as a raw material. It is also possible to make an inexpensive plate material.
[0026]
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a flat and thin heat storage unit, preferably a flat plate shape similar to a flat plate material for floor structure or floor finishing material, and capable of both heat storage and cold storage. There is to do.
[0027]
The second object of the present invention is to provide a flat heat storage unit or a heat storage / cold storage unit for a floor structure that can be constructed so that a floor finish is laid on a concrete floor or the like.
[0028]
Moreover, in the conventional heating floor structure, although it was a made-to-order type or a construction type, this invention unitized and standardized and aimed at the significant cost reduction, and the floor surface of large apartment houses, such as an apartment, is the floor surface. Of course, it is in providing the thermal storage unit suitable for construction with respect to a wall surface and also a ceiling surface.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
A heat storage unit according to the present invention for achieving the above object is configured as follows.
[0030]
1) A hollow portion is formed on one surface of a flat plate material for floor structure, a heat storage material and a heat source are provided in the hollow portion, and an opening surface of the hollow portion is closed with a plate material.
[0031]
2) It is characterized in that a hollow portion is formed on one surface of a flat plate material for floor structure, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material.
[0032]
3) A hollow portion is formed on one surface of a flat plate material for floor structure, a latent heat type heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material, and the latent heat type heat storage material Is composed of a plurality of heat storage materials having different melting points and freezing points.
[0033]
4) A hollow portion is formed on one surface of a flat plate material for floor structure, a latent heat type heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material, and the latent heat type heat storage material Is characterized by having a first heat storage material having a melting point and a freezing point above the room temperature and a second heat storage material having a melting point and a freezing point below the room temperature.
[0034]
5) A hollow portion is formed on one surface of the flat plate material for floor structure, a latent heat type heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material, and the latent heat type heat storage material Is characterized by having a first heat storage material having a melting point and a freezing point above the room temperature during heating, and a second heat storage material having a melting point and a freezing point below the room temperature during cooling.
[0035]
6) A hollow portion is formed on one surface of the flat plate material for floor structure, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the cavity surface side is closed with a plate material. It is characterized by being a pipe or a heating cable.
[0036]
7) The flat plate material for floor structure is composed of a mixture of wood flour and binder.
[0037]
8) A hollow portion is formed on one surface of the flat plate material for floor structure, the latent heat type heat storage material is accommodated in the hollow portion, and a sheet heater is laminated below the heat storage material so as to cover the sheet heater. It is characterized by being closed with plate material.
[0038]
9) A hollow portion is formed on one surface of the flat plate material for floor structure, a latent heat type heat storage material is accommodated in the hollow portion, and a sheet heater is laminated below the heat storage material so as to cover the sheet heater. The latent heat type heat storage material is constituted by a plurality of heat storage materials having different melting points and freezing points.
[0039]
10) It is characterized in that a latent heat type heat storage material and a heat source are provided in the middle portion of the thickness of the flat plate material for floor structure integrally formed from wood powder or the like in a hollow portion opened along the longitudinal direction. The heat storage material and the heat source to be built in are integrated.
[0040]
Moreover, the temperature control method of the room which laid the flooring using the heat storage unit which concerns on this invention is as follows.
[0041]
11) In a room having a floor provided with a latent heat storage material and a heat source in a cavity or opening formed in a flat plate material for floor structure, the latent heat storage material further receives heat from the outdoors due to seasonal changes. An amount that can maintain the temperature of the room almost constant even when the room is heated or cooled by receiving the heat or cold energy generated in the room and is not given heat energy from the heat source provided in the latent heat storage material. It is characterized by being arranged.
[0042]
Therefore, the heat storage unit according to the present invention is a flat plate material that forms a floor surface that can be handled and constructed in the same manner as an ordinary floor finish material, and the finished floor plate itself can be used as a member for storing thermal energy.
[0043]
And the heat storage unit which concerns on this invention is remarkably excellent in the workability | operativity of a floor structure compared with the conventional floor heating apparatus.
[0044]
That is, the conventional floor heating device is usually a construction type or a custom-made type in which a heat storage material and a heat source are arranged above a concrete floor surface, and a floor board is laid on the heat storage material. When installing a heating device, the building had to be prepared in advance.
[0045]
On the other hand, the heat storage unit according to the present invention includes a heat storage material (latent heat-type heat storage material, a plurality of latent heat-type heat storage materials having different temperature characteristics) and a heat source (a heat source, a cold heat source) as components of a floor board or a floor finishing material. Since it is integrally included and standardized, there is no need to employ a complicated configuration as in the conventional floor structure.
[0046]
In addition, multiple types of latent heat storage materials with different thermal properties are located at or very close to the air in the room where the temperature is controlled. Since heat energy can be applied to or cooled down, extremely accurate and comfortable room temperature adjustment is possible.
[0047]
Further, according to the present invention, it can be effectively used not only as a floor heating in winter but also as an auxiliary means during cooling in summer or as a means for suppressing a rise in the temperature of the floor. It is possible to provide a heat storage / cold storage system that can be adjusted to a certain temperature.
[0048]
As will be described later, since the heat storage unit according to the present invention has a flat plate shape, it can be used not only as a flooring material, but also as a sleeve wall material and as a ceiling board material. It is also a highly versatile building material that can be easily constructed by processing.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a heat storage unit according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a heat storage unit of the first type of the present invention, and FIG. 2 shows a state on the back side of the heat storage unit of FIG.
[0050]
The heat storage unit 1 uses a flat floor material 2 that can be used in the same manner as a conventional floor structure material (floor finishing material, etc.) having a width of 303 mm and a length of 1800 mm, for example, and a cavity 3 or a recess on the back surface thereof. The adjacent hollow portions 3 are partitioned by a partition wall 4 to form a large number of hollow portions 3 in parallel on the entire back surface of the flat flooring 2.
[0051]
A heat storage material 5 that stores most of the heat energy as latent heat and a pipe 6 for supplying the heat energy of hot or cold water are provided in a meandering manner in the cavity 3.
[0052]
The heat storage material 5 uses a latent heat storage material in the sense that it increases the heat capacity compared to the volume, absorbs and releases a large amount of heat, and can maintain a stable temperature within a certain temperature range. Thus, there are those that can be used for both heating and cooling as well as those used for heating.
[0053]
For heating, for example, if the room temperature to be adjusted is 20-22 ° C., the floor surface temperature needs to be set 2-3 ° C. higher than this, so the melting point mp (for example, 31 ° C.) and the freezing point higher than this temperature A latent heat storage material for heating (first latent heat storage material) having cp (for example, 28 ° C.) is used.
[0054]
Further, for example, if the room temperature to be adjusted during cooling is 25 to 27 ° C., a cooling latent heat storage material (for cooling) having a melting point mp (for example, 18 ° C.) and a freezing point cp (for example, 15 ° C.) is 2 to 3 ° C. A plurality of heat storage materials having heat energy transfer characteristics in different temperature regions of the second latent heat storage material) are used.
[0055]
Hot water is supplied to the pipe 6 as a hot heat source. When the hot water is used to cool the floor surface during cooling, the cold water cooled by the refrigerator is selectively supplied to the same pipe 6. ing. Then, the hollow portion 3 and the heat storage material 5 formed over the entire back surface of the flat flooring 2 and the pipe 6 are covered and closed with a back plate 7 to print a single floor plate, preferably wood grain on the surface. It is formed as a finished flooring material.
[0056]
However, when the heat storage unit according to the present invention is used only for heating, the first latent heat storage material as the latent heat storage material for heating may be a single body, but when expanding the temperature adjustment range Use multiple ones with different temperature characteristics.
[0057]
As the first latent heat type heat storage material, that is, the latent heat type heat storage material for heating, those conventionally used for floor heating are used.
[0058]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-12370 discloses sodium sulfate decahydrate (Na ₂ SO ₄ ・ 10H ₂ O: mirabilite) has been proposed. This heat storage material has a latent heat type heat storage characteristic that melts at 28 ° C. and solidifies at 25 ° C.
[0059]
The floor structure using this heat storage material is a floor that absorbs latent heat and becomes a molten state by heating the heat storage material while controlling the temperature to 30 ° C. by using a night-time electric power to heat the sheet heater, etc. Large thermal energy can be stored in the structure.
[0060]
Further, as described in Japanese Patent No. 2659350, as a heat storage material having preferable characteristics, a supercooling preventive agent such as sodium sulfate decahydrate and sodium borate decahydrate, and silica-based thickening such as water glass are used. And those specifically described in the patent publication can be used.
[0061]
As the second or third latent heat storage material (latent heat storage material for cooling), it is preferable to use generated paraffin whose melting point can be arbitrarily adjusted. Even when this is used, each heat storage material having a different melting point is used. It is possible to adjust the temperature range to adjust the temperature in several stages by microencapsulation.
[0062]
Of course, by using a mixture of microcapsules of water (latent heat type heat storage material) and a plurality of latent heat type heat storage materials having different melting points as described above in a single plastic bag, It is possible to constitute a heat storage material having heat storage characteristics suitable for cooling.
[0063]
The heat storage material is composed of the above materials, and can transfer the heat energy for latent heat in a predetermined temperature range, but use composite heat storage material to obtain latent heat in multiple temperature zones. Good to do.
[0064]
As a material having a melting point lower than that of the heat storage material for heating, for example, normal paraffin can be used. This normal paraffin is a) n-tetradecane (C ₁₄ H ₃₀ ), B) n-pentadecane (C ₁₅ H ₃₂ ) Or c) n-hexadecane (C ₁₆ H ₃₄ ) Carbon number.
[0065]
The normal paraffin of a) has a melting point of 5.9 ° C. and a heat of fusion of 54.8 cal / g. In addition, the normal paraffin of c) has a melting point of 18.2 ° C. and a latent heat of fusion of 54.6 cal / g.
[0066]
Thus, it is known that the melting point can be adjusted by the number of carbon atoms of normal paraffin. Therefore, by using this alone or in combination, the melting point suitable for the cooling floor is, for example, 15 ° C. to 18 ° C. You can choose what you have.
[0067]
This normal paraffin is preferably formed in a microcapsule shape and can be used by mixing with other heat storage materials. This microcapsule can be produced by a known technique, but the outer shell (wall material) is an acrylic resin or an olefin resin such as polyethylene, and a core material made of a heat storage material such as normal paraffin is contained therein. Use the structure that contains it.
[0068]
In addition, when storing a plurality of heat storage materials having different temperature characteristics in one container, for example, partitioning the container, using double-structured pipes, or arranging many rooms with metal or synthetic resin It is also possible to adopt a method of partitioning with a plate material.
(Heat storage unit that can be used for heating and cooling)
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the main part of the heat storage unit 1A of the second embodiment applied to both heating and cooling. FIG. 1 shows a structure provided with a pipe 6 through which hot water passes as a heat source. However, in this embodiment, a pipe 6 and a heating cable 8 are provided. Of course, the pipe 6 may be supplied with hot water or cold water.
[0069]
During heating, the heating cable 8 is energized to generate heat, and if necessary, warm water is passed through the pipe 6 and the floor surface is heated with the thermal energy of the warm water.
[0070]
On the other hand, at the time of cooling, cold water of about 8 ° C. to 10 ° C., for example, obtained by a refrigerator is supplied to the pipe 6 to store cold heat in the second latent heat storage material, thereby cooling the floor surface. Can be cooled.
[0071]
As the heat storage material used for the heat storage unit 1A, it is preferable to use a material in which heat storage materials that can perform both heat storage and cold storage are mixed independently.
[0072]
FIG. 4 shows a heat storage unit 1B that basically applies the structure of FIG. 1, and is a sheet heater external addition type in which a thin sheet heater 10 is laminated on the back surface (lower surface) of the heat storage unit 1B. In this structure, by supplying cold water to the pipe 6 as described above, it can be used as a cooling assistance device during cooling.
[0073]
FIG. 5 shows a heat storage unit 1C using the structure of FIG. 1, in which a thin sheet heater 12 is laminated on the opening surface side of the cavity 3 of the flat flooring 2, and the back surface of the sheet heater 12 is further covered. This is a planar heater internal addition type in which the back plate 7A is covered and fixed with screws (not shown). Also in this structure, it can be used as a cooling assistance device during cooling by supplying cold water to the pipe 6.
(Concept of heat storage / cold storage unit of the present invention)
Next, the temperature ranges of the room temperature, the outside temperature, the first latent heat storage material (heating latent heat storage material), and the second latent heat storage material (cooling latent heat storage material) for adjusting the temperature in winter and summer are as follows. With reference to FIG. 6 shown, the outline of the unit comprised by the new concept in which the thermal storage and cold storage which concern on this invention are possible is demonstrated.
(Winter temperature state: right half of Fig. 6)
Temperature range of outside air temperature Tw (for example, 2 ° C to 15 ° C), range of room temperature R1 during heating (for example, 20 ° C to 22 ° C), melting point of first latent heat type heat storage material 5d (latent heat type heat storage material for heating) mp and freezing point cp (for example, 31 ° C. and 28 ° C.), and further, the types of heat sources applicable to the present invention and their temperature ranges are shown.
[0074]
For example, the following can be used as the heat source.
[0075]
a) In the case of a planar heater with an automatic temperature control function using a thermoplastic resin (temperature range 40 ° C. to 50 ° C.), b) In the case of a heater cable (temperature range 80 ° C. to 100 ° C.), c) In the case of hot water (Temperature range 60 ℃ ~ 80 ℃)
In the winter, the heat storage process of the latent heat storage material 5d for heating is performed by energizing the planar heater or the heater cable by using inexpensive nighttime electric power or storing it in the hot water tank, as in the conventional floor heating device. The latent heat type heat storage material 5d is melted while heating the hot water being circulated, and the heat energy of the latent heat and the sensible heat accompanying the temperature rise of the heat storage material after melting are stored.
[0076]
Thermal energy is accumulated in the floor structure together with the heat storage process of the heat storage material 5d.
[0077]
And in the daytime, which is the working time of offices, etc., heat is transferred to the room heater through the floor surface from the heating latent heat type heat storage material that cuts off the energization to the planar heater as much as possible and gave thermal energy by night electricity. The air is heated to maintain the room temperature at 20 ° C. to 22 ° C.
(Temperature state in summer: left half of Fig. 3)
Temperature range (for example, 20 ° C. to 35 ° C.) of outside air temperature Ts, range of room temperature R2 (for example, 25 ° C. to 27 ° C.), melting point mp and freezing point of cooling latent heat storage material 5e (second latent heat storage material) For example, cp of 18 ° C. to 15 ° C. is used.
[0078]
As the cold source, cold water of 8 ° C to 10 ° C cooled by a refrigerator is used, but other refrigerants can also be used. It is preferable that the cooling latent heat storage material 5e is also cooled and solidified by cold water cooled by nighttime electric power and stored.
[0079]
And in the daytime, which is the working time of offices, etc., cold energy is supplied from the floor surface to the heat storage unit according to the present invention, and as described above, it is solidified by giving cold energy by night electricity. The latent heat storage material 5e for cooling is gradually melted, and the floor surface is cooled by the endothermic energy generated at that time. And indoor air is cooled through the cooled floor (heat storage unit of this invention), and room temperature is hold | maintained at 25 to 27 degreeC.
[0080]
As described above, in the heat storage unit according to the present invention, the latent heat type heat storage material performs an important function.
[0081]
FIG. 7 shows the structures of various heat storage materials constructed using latent heat storage materials having two or more types of temperature characteristics.
[0082]
FIG. 7A shows a case where the heat storage material 21 and the heat storage material 22 are arranged inside a soft container 20 such as a synthetic resin container or a bag. The heat storage material 21 is a latent heat storage material for heating, that is, a first latent heat storage material. Further, another heat storage material 22 present inside the heat storage material 21 is a latent heat storage material for cooling put in a relatively hard synthetic resin container 23, that is, a second latent heat storage material.
[0083]
As described in the technical idea of the present invention with reference to FIG. 6, the latent heat storage material 23 for cooling is cold energy transferred at night by way of cold water or the like that is much cooler than the room temperature during cooling. It is fully solidified by the heat and possesses the heat energy for latent heat. Therefore, during the daytime cooling, the liquid is liquefied while releasing its latent heat by the low-temperature heat energy transmitted from the floor surface.
[0084]
However, in this case, since the heating latent heat storage material 21 has a melting point pm of 31 ° C. and a freezing point cp of 28 ° C., the heating latent heat storage material 21 is slightly softened during cooling, but is not substantially liquid.
[0085]
FIG. 7B shows a small chamber 26 made of a metal container that accommodates the first latent heat storage material, that is, the heating latent heat storage material, on the inner wall surface of the metal container 25, and a second latent heat type. A large number of small chambers 27 are formed in parallel with the longitudinal direction. The small chambers 27 are made of a metal container for storing a heat storage material, that is, a cooling latent heat storage material. A third latent heat storage material having a third temperature characteristic is accommodated in the space between both the small chambers 26 and 27.
[0086]
This third latent heat storage material is selected depending on the application, but is generally filled with a latent heat storage material for heating in consideration of thermal efficiency. Moreover, this heat storage material may use what absorbs and discharge | releases only the burning like water.
[0087]
FIG. 7C shows a heat storage material 30 in which a first latent heat storage material 28 is filled in a flexible bag such as a synthetic resin film, and a second latent heat storage material 29 in a similar bag. The cross section of the state which prepared the 2nd latent-heat-type heat storage material 31 in the bag and arranged these alternately is shown. This is a wiener sausage-like shape having a square cross section, and is a latent heat type heat storage material that is combined to form a required volume (latent heat amount) of the heat storage material.
[0088]
FIG. 7D shows a first latent heat type heat storage material 36 (a latent heat type heat storage material for heating) in a flexible container 35 such as a synthetic resin sheet having corrosion resistance, and further includes a second latent heat type heat storage material 36 therein. The example which mix | blended the latent heat type heat storage material 37 (latent heat type heat storage material for cooling) is shown.
[0089]
The heat storage material 36 and the heat storage material 37 are mixed with the capsule-like second latent heat storage material 37 covered with a thin film in the first latent heat storage material 36 as if it were muddy. Is.
[0090]
Since this heat storage material 37 is encapsulated, it does not melt into another first latent heat storage material even when the internal heat storage material is in a molten state, and is reversible in response to a temperature change. Changes to solid or liquid.
[0091]
FIG. 8 is a conceptual diagram of a heat storage / cold storage system in which the heat storage unit 1 according to the present invention is used as a flooring material, preferably a floor finishing material having a grain printed on the surface.
[0092]
A heat pump 41 is connected to a liquid tank (water tank) 40, and hot water of a predetermined temperature generated by the heat pump 41 is stored during heating, and the pipe of the heat storage unit 1 is passed through the pump 42 and the hot water pipe 43. 6, the latent heat type heat storage material 5 connected to the pipe 43 is heated and stored as latent heat, and the room is heated in the daytime.
[0093]
Further, in the heat storage / cold storage system according to the present invention, a refrigerator 44 is arranged in parallel with the heat pump 41. During cooling in summer, the cold water adjusted by the refrigerator 44 is supplied to the liquid tank 40 (cold water tank). ) And is circulated through the heat storage unit 1 as necessary to allow the heat storage material 5 to store cold heat as latent heat. During the daytime cooling, the latent heat (cold heat) of the heat storage material 5 can be released into the room to assist the cooling.
[0094]
According to the use state of a large number of floor heating performed by the present inventors, when the heat storage unit of the present invention is used in a highly heat-insulating room, the floor surface can serve as a heat energy storage, Even when the room temperature was significantly different, the room could maintain a temperature of about 2 ° C.
[0095]
In addition, when examining the temperature change in the room during the period when heating is not required from summer to autumn, the floor structure receives heat from the outside and stores it even though it is not heated. In addition, it showed the behavior of releasing heat into the room as the temperature decreased, and the effect of keeping the room temperature naturally constant was also observed.
[0096]
The heat storage unit according to the present invention can be used not only as a floor finishing material, but also as a sleeve wall or, in some cases, as a ceiling board.
[0097]
Also, it can be used for various purposes such as storing various items while exhibiting excellent moisture-proof effect by using it on floors and walls such as in closet and storeroom where moisture is high. Can do.
[0098]
【The invention's effect】
The heat storage unit according to the present invention has a structure in which a hollow portion is formed on one surface of a flat plate material for floor structure, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the surface of the hollow portion is closed with a plate material. It is a feature.
[0099]
Therefore, it is a flat plate material that forms a floor surface that can be handled and applied in the same manner as a normal floor finish material, and the finished floor plate itself can be used as a member for storing hot or cold heat.
[0100]
And the heat storage unit which concerns on this invention is remarkably excellent in the workability | operativity of a floor structure compared with the conventional floor heating apparatus.
[0101]
That is, the heat storage unit according to the present invention is configured by integrally including the heat storage material and the heat source as components of the floor board or floor finishing material, so that it is constructed by adopting a complicated structure like a conventional floor structure. There is no need to do anything.
[0102]
In addition, the latent heat-type heat storage material is located in a place where it is in contact with or very close to the air in the room to be temperature controlled. Therefore, heat energy is directly applied to the indoor air and people or cooled. Therefore, it is possible to adjust the room temperature remarkably efficiently and comfortably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat storage unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the heat storage unit shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a heat storage unit that can be used for both heating and cooling.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat storage unit that uses a stacked heater as a heat source.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a heat storage unit in which planar heaters are built in as a heat source.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a concept of a room temperature adjustment method according to the present invention.
7A and 7B are cross-sectional views of various heat storage materials, where FIG. 7A shows a heat storage material in which two types of latent heat storage materials are sealed in a bag-like container, and FIG. 7B shows a plurality of heat storage materials in a metal container. (C) is a heat storage material that is used in parallel with a plurality of bag-shaped containers filled with different latent heat storage materials, and (D) shows each composite heat storage material in which a plurality of latent heat storage materials are encapsulated and mixed in a bag-like container.
FIG. 8 is a diagram showing a system in which the heat storage unit according to the present invention is used for heating and cooling.
[Explanation of symbols]
1 Thermal Storage Unit 2 Flat Floor 3 Spatial Diagram (Recess)
4 partition wall 5 heat storage material 6 pipe 7 back plate

Claims

A heat storage unit, wherein a hollow portion is formed on one surface of a flat plate material for floor structure, a heat storage material and a heat source are provided in the hollow portion, and the opening surface of the hollow portion is closed with a plate material.

A heat storage unit characterized in that a hollow portion is formed on one surface of a flat plate for floor structure, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the surface of the hollow portion is closed with a plate material.

A hollow portion is formed on one surface of the floor structure flat plate, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material.
The latent heat type heat storage material is composed of a plurality of heat storage materials having different melting points and freezing points.

A hollow portion is formed on one surface of the floor structure flat plate, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material.
The latent heat type heat storage material has a first heat storage material having a melting point and a freezing point above the room temperature, and a second heat storage material having a melting point and a freezing point below the room temperature. The described heat storage unit.

A hollow portion is formed on one surface of the floor structure flat plate, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material.
The latent heat-type heat storage material has a first heat storage material having a melting point and a freezing point above the room temperature during heating, and a second heat storage material having a melting point and a freezing point below the room temperature during cooling. The heat storage unit according to claim 2, wherein the heat storage unit is a heat storage unit.

A hollow portion is formed on one surface of the floor structure flat plate, a latent heat storage material and an elongated heat source are provided in the hollow portion, and the hollow portion surface side is closed with a plate material.
6. The heat storage unit according to claim 2, wherein the elongated heat source is a fluid pipe or a heating cable.

The heat storage unit according to any one of claims 2 to 6, wherein the floor structure flat plate is formed of a mixture of a wood powder and a binder.

A hollow portion is formed on one surface of the flat plate material for floor structure, a latent heat type heat storage material is accommodated in the hollow portion, a sheet heater is laminated below the heat storage material, and a plate material is used to cover the sheet heater. A heat storage unit characterized by being closed.

A hollow portion is formed on one surface of the flat plate material for floor structure, the latent heat type heat storage material is accommodated in the hollow portion, a sheet heater is laminated below the heat storage material, and a plate material is used to cover the sheet heater. Closed
The heat storage unit according to claim 8, wherein the latent heat storage material is composed of a plurality of heat storage materials having different melting points and freezing points.

It is characterized by inserting a latent heat storage material and a heat source into a hollow portion opened along the longitudinal direction in the middle of the thickness of a flat plate material for floor structure integrally molded from wood flour and synthetic tree Thermal storage unit to be used.

In a room where a heat storage unit with a latent heat storage material and a heat source is laid in a cavity or opening formed in a flat plate for floor structure,
The latent heat storage material is heated or cooled by receiving outdoor heat due to seasonal changes and indoor heat or cold energy, and the temperature of the room is maintained even when no heat energy is applied from the heat source. A room temperature control method, characterized in that the amount is arranged so that it can be held almost constant.