JP4284312B2 - 温風床暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は床下に温風を循環させて全室の暖房を行なう温風床暖房装置の改良に関するものである。

従来の室内の床暖房は、床下に温水を循環させる温水マットタイプと電熱ヒーターを埋設したヒーターパネルタイプとが多く利用されている。しかしながら温水を循環させる温水マットタイプは、床下に温水管を蛇行させて配管し、ここにボイラーで沸かした温水をポンプで循環させるため、設備費や運転コストが高く、しかも床からの荷重が加わるため長期間使用している間に配管に亀裂が発生して水漏れする恐れがある。

また電熱ヒーターを埋設したヒーターパネルタイプも施工費用が高く、床に釘やネジを取付けた時に誤って電熱線を断線してしまう危険がある。更に昼間でも暖房する時にだけ通電するので、運転コストの安い深夜電力を利用することができなかった。またこれら従来の装置は施工費が高いため全室に設置せず、通常はリビングルームや食堂など限られた部屋に設備していることが多かった。

このため本発明者は、建物の床下全体に温風を循環させて全室の床暖房を行なっても、設備費や施工費が安く、冬期間連続して全室を暖房しても運転コストが安く、しかも構造が簡単で腐食などの問題がなく耐久性に優れた温風床暖房装置（特許文献１）を先に開発した。

この温風床暖房装置は、土間の上に断熱層を形成し、この上に所定の間隔で配置した支持台の上に床板を取付ける根太を設けて、この床板と前記断熱層との間に温風通路を形成すると共に、床板の下方に蓄熱体を設け、前記温風通路に温風発生器を設け、温水ボイラーからの温水を前記温風発生器に供給し、ここで発生した温風を密閉された温風通路内に循環させて蓄熱体を加熱し、床暖房する構造である。

しかしながら従来の構造は、温風通路がコンクリート土間と床板との間に形成され、通常はコンクリート土間から床板までの高さは４５ｃｍ程度あることから、大きな床下空間が温風通路となっている。このため温風通路内を循環する温風の量が多く、大量の温風を循環させるための温風発生器の送風機が大型化し、しかも断熱層が形成されているもののコンクリート土間から地面に逃げる熱損失もあることから、温水ボイラーや温風発生器はその能力が大きいものを使用する必要があった。
特開２００１−３０４５９４

本発明は従来の問題点を除去し、温風が循環する通路をコンクリート土間から離れた上方の床板の裏面に設置して、コンクリート土間からの熱損失を少なくすると共に、温風循環通路の断面積を狭く形成して、循環する温風の流速を速めて、効率よく床板を加熱し、温水ボイラーや温風発生器を小型化して、設備費用や運転コストの低減を図った温風床暖房装置を提供するものである。

本発明の請求項１記載の温風床暖房装置は、床板とコンクリート布基礎との間の床下空間に、コンクリート布基礎に沿ってこの上部に枠状に設けた側板と、床板と同形状の通路底板とで密閉された箱状の空間を形成した温風通路ボックスを、その上部を前記床板の裏面に密着して取付けて二重の空間を形成し、前記温風通路ボックスの内部に仕切板を設けて蛇行した温風循環通路を形成し、この温風循環通路の内側底面に断熱材を設け、蛇行した温風循環通路の途中に、温水が循環して放熱する放熱器と送風機とで形成された温風発生器を設置すると共に、この温風発生器の放熱器を、通水管を介して温風循環通路の外側に設置した温水ボイラーに接続して、温水ボイラーからの温水を前記放熱器に供給し、ここで発生した温風を前記送風機で密閉された温風循環通路内に蛇行して循環させて、床暖房することを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の温風床暖房装置は、請求項１において、更に温風循環通路の内側に、床板の裏面に近接して、蓄熱剤を封入したプラスチック板で形成された蓄熱板を温風流入側が低くなるように傾斜して取付けたことを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の温風床暖房装置によれば、床下空間の内側上部に、コンクリート布基礎に沿って、この上部に枠状に設けた側板と、床板と同形状の通路底板とで密閉された箱状の空間を形成した温風通路ボックスを形成して、二重の空間を形成しているので、地面に逃げる熱損失を少なくすることができ、しかも温風通路ボックス内に形成された蛇行した温風循環通路は容積が小さく、循環する温風の量を少なくして、強制的に狭い蛇行した温風循環通路を通すことにより温風の流れが偏らず、温風が床板の裏面全体に均一に接触して効率よく全体を加熱することができる。この結果、温水ボイラーや温風発生器はその能力が小型のものを使用でき、設備費や運転コストを低減させることができる。特に床下空間全体を温風循環通路とした従来のものに比べて運転コストを２５％以上低減することができる。

また請求項２記載の温風床暖房装置によれば、温風循環通路の内側に、床板の裏面に近接して蓄熱板を設けたので、ここからの放熱により温度の急激な低下を防止してほぼ一定の温度で暖房することができる。また蓄熱板を温風流入側が低くなるように傾斜して取付けたので、温風の流れが床板の裏面側にガイドされ、暖房の立ち上がりを速くすることができる。また蓄熱剤を封入したプラスチック板で形成したものは、その溶融温度を選定することにより融解熱を利用して大きな蓄熱量が得られる。

以下本発明の実施の一形態を図１ないし図６を参照して詳細に説明する。図３に示すようにコンクリート布基礎１の内側に、コンクリート土間２が形成され、この上に所定の間隔で束支えブロック３が設置され、この上に束４が立設されている。この束４に支持されて温風通路ボックス５が床板６の裏面に密着して取付けられて、床板６とコンクリート布基礎１との間の床下空間７に二重の空間が形成されている。

温風通路ボックス５は、コンクリート布基礎１に沿ってこの上部に枠状に設けた、側板８と通路底板９とで箱状に形成され、上部が床板６の裏面に密着して密閉された空間を形成している。この温風通路ボックス５は図１に示すように、内部を仕切板１０により蛇行した温風循環通路１１が形成されている。この仕切板１０は、図４に拡大して示すように、圧縮合板により逆Ｔ形状に形成され、この下部が前記束４の上に支持されている。また逆Ｔ形状の仕切板１０の下部側突出部の上に前記通路底板９が取付けられ、また仕切板１０の上部に切欠部が形成され、ここに床受材（根太）１２が嵌合して直交して配置され、この床受材１２の上に合板で形成された床板６が支持されている。

また温風循環通路１１のコーナー部は湾曲して形成され、温風が円滑に流れるようになっている。また温風循環通路１１の内側底面と、側板８の外側には図３に示すように発泡ウレタンなどの断熱材１４が吹き付けられて、内部の熱が側面や底面から逃げないようにすると共に、内部を密閉して温風が漏れないようになっている。

また蛇行した温風循環通路１１の中間には図１に示すように温風発生器１６が設けられている。この温風発生器１６は、温水が蛇行して通過する温水循環パイプ１７と送風機１８とで構成され、前記温水循環パイプ１７は室外に設置した石油燃焼式やガス燃焼式、電熱式の温水ボイラー１９に通水管２０で接続され、ここからの温水が温水循環パイプ１７に循環してここに取付けた放熱フィンを加熱し、送風機１８から送られた空気を加熱して温風とし、蛇行した温風循環通路１１を循環させるようになっている。

また蛇行した温風循環通路１１の上部には図２に示すように、複数の蓄熱板２１が間隔をおいて、支持金具２２により取付けられている。蓄熱板２１は平面が長方形状の蓄熱剤を封入したプラスチック板で形成され、温風の侵入側が低くなるように傾斜して取付けられている。

また室内の床板６には図示しない温度センサーが埋め込まれ、この温度センサーは図示しない制御装置に接続されて、前記温水ボイラー１９と温風発生器１６をオン・オフ制御するようになっている。

上記構成の温風床暖房装置は、例えば初冬に暖房が必要になった時には制御装置のスイッチを入れて加熱温度を設定し、冬期間から春先にかけて連続運転する。先ず運転開始時にスイッチを入れると、温水ボイラー１９と温風発生器１６の送風機１８が運転される。温水ボイラー１９が運転され、例えば６０℃に設定されているとすると６０℃に加熱された不凍液が通水管２０を通って、温風発生器１６に送られ、ここで温水循環パイプ１７を加熱する。

一方、送風機１８が運転されることから、蛇行した温風循環通路１１を通って空気が吸引され、温水循環パイプ１７のフィンに触れて温風となり、温風循環通路１１に排出される。この温風は蛇行した温風循環通路１１を順次通過して床板６の裏面を全体に加熱する。つまり、強制的に狭い蛇行した温風循環通路１１を通すことにより温風の流れが偏らず、温風が床板６の裏面全体に均一に接触して加熱することができる。この後、温度が低下した温風は再び温風発生器１６に吸引されて戻り、ここで再度加熱され、以下同様に温風が密閉された温風循環通路１１をエンドレスに循環して床板６を加熱する。このように密閉された狭く蛇行した温風循環通路１１を送風機１８によりエンドレスに循環させるので、吹き出し圧力と吸引圧力とのバランスが取れ、圧力損失が軽減され、小型の送風機１８でも急速に且つ均一に暖房することができる。

この過程で長方形状の蓄熱剤を封入したプラスチック板で形成された蓄熱板２１が、図５に示すように温風の侵入側が低くなるように傾斜して取付けられているので、温風は蓄熱板２１の上面に沿って流れて床板の底面に当たり、効率よく且つ急速に床板６を加熱することができる。

また蓄熱板２１は温風循環通路１１内に取付けられているので蓄熱板２１も加熱されて、ここに蓄熱される。蓄熱板２１が蓄熱されると、この表面からも徐々に放熱され、放射された熱が床板６を裏面側から長時間に亘って加熱して室内を暖房する。また設定温度に達して温風発生器１６の運転が停止しても、図６に示すように蓄熱された蓄熱板２１から徐々に放熱され、ここから放射された熱が床板６を裏面側から長時間に亘って加熱して室内を暖房することができる。つまり運転開始時には蓄熱板２１が暖まるまでに多少時間がかかるが、一旦、蓄熱板２１に蓄熱されると徐々に放熱して長時間に亘って放熱を続けることができ、温水ボイラー１９や送風機１８の停止時間を長くすることができる。

従って初冬の運転立ち上げ時には設定室内温度に達するまでは多少時間はかかるが、その後は間欠的に運転するだけで室内を設定温度に保持することができる。このため全室を冬中２４時間暖房しても、従来のヒーターパネルタイプや温水を循環させる温水マットタイプに比べて運転コストが安い。

また床下空間７にコンクリート土間２の上方に底部が断熱された温風通路ボックス５を形成して、二重の空間を形成しているので、コンクリート土間２から地面に逃げる熱損失を少なくすることができる。しかも温風通路ボックス５内に形成された温風循環通路１１の容積が小さく、循環する温風の量を少なくできるので、温水ボイラー１９や温風発生器１６はその能力が小型のものを使用することができ、設備費や運転コストを低減させることができる。

実験によると、温風発生器１６の容量を１時間当たり１３２０立方メートル、温風循環通路１１の容積を９．８立方メートル、その長さ３６メートル、床面積６６平方メートルとした場合、温風発生器１６の吹き出し口温度５０℃で入口側温度４０℃、吹き出し口から入口に戻る時間２６秒で、外気温ー４℃の時、床の表面温度２７℃、室内の温度２０℃であり、狭い蛇行した温風循環通路１１を急速に温風がエンドレスに循環することにより、小型の設備で効率よく暖房できることが確認できた。

また蓄熱板２１の蓄熱剤は、溶融温度を任意に調整出来るので、例えば溶融点が３２℃のものを選定すると、３２℃未満では固体で、これを超えると液体になり、この時の融解熱が大きいことから大きな熱エネルギーを蓄熱することができる。

なお上記説明では平家建の住宅に設置した場合について示したが、２階建住宅に設置することもでき、この場合には、天井裏空間の内側に、２階の床板の裏面に蛇行した温風循環通路１１を形成し、ここに温風発生器１６を取り付ければ良い。

本発明の実施の一形態による温風床暖房装置の構成を示す水平断面図である。 図１のＡーＡ線断面図である。 図１のＢーＢ線断面図である。 温風循環通路の要部を拡大して示す断面図である。 温風循環通路に傾斜して取付けた蓄熱板による温風の流れを説明する断面図である。 温風循環通路に傾斜して取付けた蓄熱板による放熱状態を示す断面図である。

符号の説明

１ コンクリート布基礎
２ コンクリート土間
３ 束支えブロック
４ 束
５ 温風通路ボックス
６ 床板
７ 床下空間
８ 側板
９ 通路底板
１０ 仕切板
１１ 温風循環通路
１２ 床受材
１４ 断熱材
１６ 温風発生器
１７ 温水循環パイプ
１８ 送風機
１９ 温水ボイラー
２０ 通水管
２１ 蓄熱板
２２ 支持金具

Claims (2)

1. 床板とコンクリート布基礎との間の床下空間に、コンクリート布基礎に沿ってこの上部に枠状に設けた側板と、床板と同形状の通路底板とで密閉された箱状の空間を形成した温風通路ボックスを、その上部を前記床板の裏面に密着して取付けて二重の空間を形成し、前記温風通路ボックスの内部に仕切板を設けて蛇行した温風循環通路を形成し、この温風循環通路の内側底面に断熱材を設け、蛇行した温風循環通路の途中に、温水が循環して放熱する放熱器と送風機とで形成された温風発生器を設置すると共に、この温風発生器の放熱器を、通水管を介して温風循環通路の外側に設置した温水ボイラーに接続して、温水ボイラーからの温水を前記放熱器に供給し、ここで発生した温風を前記送風機で密閉された温風循環通路内に蛇行して循環させて、床暖房することを特徴とする温風床暖房装置。
2. 請求項１記載の温風床暖房装置において、更に温風循環通路の内側に、床板の裏面に近接して、蓄熱剤を封入したプラスチック板で形成された蓄熱板を温風流入側が低くなるように傾斜して取付けたことを特徴とする温風床暖房装置。