JP5325864B2 - 潜熱蓄熱床材 - Google Patents

Description

本発明は潜熱蓄熱床材に関し、特に通常の床材と同様に施工できかつ室内を恒温化できるようにしたものに関する。

従来より、蓄熱材を封入した容器を内部の空洞に内蔵した潜熱蓄熱建材は知られており、特許文献１に示されるものでは、蓄熱材の容器が樹脂フィルム等で構成され、特許文献２のものでは、蓄熱材の容器は合成樹脂シート等で構成されている。

特開２０００−２８３４８１号公報 特開２００５−９８２９号公報

ところで、潜熱蓄熱材は温度に応じた相変化による体積変化があり、凝固時には体積が減少する。そのため、特許文献１及び２に示されているように、蓄熱材を容器に封入して床材の空洞に収容していると、凝固時に潜熱蓄熱材の体積が減少したとき、その容器と床材の空洞部内壁面との間に隙間ができてしまい、この隙間によって熱移動が妨げられて潜熱蓄熱材の応答性が低下するという問題が生じる。

また、容器がポリプロピレン等の剛性があるものである場合、その容器内で潜熱蓄熱材との間に空隙ができるので、やはり同様の問題が生じる。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄熱床材における潜熱蓄熱材の配置構造に工夫を凝らすことにより、蓄熱床材の隙間による熱移動の妨げをなくして潜熱蓄熱材の応答性を向上させるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、潜熱蓄熱材を伝熱材料からなる包袋状の容器に収容して床材本体下面の凹部内に収容するとともに、その容器をクッション材によって凹部の内底面に押し付けるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、室内の床下地上に施工される潜熱蓄熱床材であって、施工時に室内空間と反対側の面となる下面に凹部が形成された床材本体と、この床材本体の凹部内に該凹部の内底面に伝熱可能に接着された状態で収容され、潜熱蓄熱材が充填された伝熱材料からなる可撓性を有する包袋状容器と、この容器を、上面が凹部の内底面に伝熱可能に押し付けられて該凹部の内底面と容器との間に隙間が生じないように付勢するクッション材とを備えていることを特徴とする。

この請求項１の発明では、床材本体下面の凹部に、潜熱蓄熱材が充填された伝熱材料からなる可撓性を有する包袋状容器が収容され、その容器が凹部の内底面に接触されかつクッション材により上方に付勢されて凹部の内底面に押し付けられて、該凹部の内底面と容器との間に隙間が生じないようになっているので、凹部の内底面と容器との間に隙間が生じることはなく、容器内の潜熱蓄熱材もクッション材により凹部の内底面に対し伝熱状態に維持され、これらによって容器内の潜熱蓄熱材と床材表面との間の熱移動がスムーズに行われ、潜熱蓄熱材の応答性を向上させることができる。その結果、熱源を利用せずとも室内空間の温度を恒温化して省エネルギー性を高めることができる。

また、潜熱蓄熱床材は、床材本体下面の凹部に包袋状容器を一体的に収容したものであるので、通常の床材と同様にして施工することができる。

請求項２の発明では、上記潜熱蓄熱材は空気が入らないように包袋状容器に封入されていることを特徴とする。

この請求項２の発明では、潜熱蓄熱材は空気が入らないように包袋状容器に封入されていることから、ゲル化された潜熱蓄熱材が冷却されて固体化し潜熱蓄熱材容量が減った場合も、空気が入っていないので、蓄熱材と容器の間に空気層がなく、包袋容器が変形して、さらに床材の凹部に押し付けられているので、容器内の潜熱蓄熱材と床材表面との間の熱移動がスムーズに行われ、潜熱蓄熱材の応答性を向上させることができる。

請求項３の発明では、上記床材本体に複数の凹部が床材本体の長さ方向及び幅方向に並んで形成され、床材本体は、凹部以外の位置で切断可能であることを特徴とする。

この請求項３の発明では、複数の凹部が床材本体の長さ方向及び幅方向に並んで形成されているので、この凹部以外の部分で床材の踏み込み強度を確保することができ、使用者が踏んだときの沈み込み等の違和感をなくすことができる。

また、凹部以外の部分で床材本体が切断可能であるので、その切断によって床材を任意の寸法に調整できるとともに、潜熱蓄熱材を破損することもない。すなわち、特許文献１及び２に示されるものでは、床材にヒータユニットの配線や温冷水の配管も内蔵されているので、その床材を必要とする寸法に切断することはできないが、請求項２の発明では、そのような問題は生じない。

このとき、床材の裏面側に切断可能な部位（又は切断不可能な部位）が識別できるように印刷等でマーキングされていることが望ましい。

請求項４の発明では、潜熱蓄熱材は容器内面に接着されていることを特徴とする。

この請求項４の発明では、潜熱蓄熱材を容器に常時密着させて蓄放熱特性を最大限、活かすことができる。

以上説明したように、請求項１の発明によると、床材本体下面に凹部を形成して、その内部に、潜熱蓄熱材が充填された伝熱材料からなる可撓性を有する包袋状容器を凹部の内底面に接触された状態で収容するとともに、その容器を、上面が凹部の内底面に伝熱可能に押し付けられて凹部の内底面と容器との間に隙間が生じないように付勢するクッション材を設けたことにより、凹部の内底面と容器との間に隙間が生じることはなく、容器内の潜熱蓄熱材もクッション材により凹部の内底面に対し伝熱状態に維持され、潜熱蓄熱材の応答性を向上させることができ、室内空間の温度を恒温化して省エネルギー性を高めることができる。

請求項２の発明によると、潜熱蓄熱材は空気が入らないように包袋状容器に封入したことにより、潜熱蓄熱材の応答性を向上させることができる。

請求項３の発明によると、床材本体に複数の凹部を床材本体の長さ方向及び幅方向に並んで形成し、床材本体を凹部以外の位置で切断可能としたことにより、凹部以外の部分で床材の踏み込み強度を確保して、使用者の違和感をなくすことができるとともに、凹部以外の部分での床材本体の切断によって潜熱蓄熱材を破損することなく床材を任意の寸法に調整できる。

請求項４の発明によると、潜熱蓄熱材を容器内面に接着したことにより、潜熱蓄熱材を容器に常時密着させて蓄放熱特性を最大限に活かすことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る潜熱蓄熱床を分解した状態で裏側から見て示す斜視図である。 図２は潜熱蓄熱床材の断面図である。 図３は床材本体を裏面から見た平面図である。 図４は、本発明の実施例及び比較例に対する寒熱繰り返し試験の結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１及び図２は本発明の実施形態に係る潜熱蓄熱床材Ａを示し、この床材Ａは例えば室内の床下地Ｂ（図２参照）の上に施工されるもので、床材本体１を有する。この床材本体１は、例えば幅３０３ｍｍ、長さ１８１８ｍｍ、厚さ１２ｍｍの矩形板状のもので、例えば合板やＭＤＦ、或いは大建工業（株）製の商品名「ダイライト」等の無機質系板材等、通常に床材として用いられる材料が用いられる。

図３に示すように、床材本体１の下面、つまり施工時に室内空間と反対側の面には、例えば１２（複数）の一定深さ（例えば８ｍｍ）の矩形状の凹部６，６，…が床材本体１の長さ方向及び幅方向に略等間隔に並んで形成されている。これらの凹部６，６，…は、床材本体１の四周縁部及び凹部６，６間に所定幅を残すように形成されており、床材本体１は凹部６以外の位置で後述する蓋材１５と共に切断可能とされている。図３の破線は切断位置Ｌを例示している。

上記各凹部６内にはそれぞれ包袋状容器８が収容されている。この包袋状容器８は、凹部６よりも少し小さい矩形状の大きさで厚さの薄い（例えば８ｍｍ）可撓性のあるパック（袋）であり、例えばアルミニウム等の伝熱材料からなり、その内部には潜熱蓄熱材１１が充填されている。パックに封入されるため、マイクロカプセル化されていない潜熱蓄熱材１１やゲル化された潜熱蓄熱材等も使用することができる。この容器８の伝熱材料としては、アルミニウムの他に例えばポリエチレンやポリオレフィン等を用いることができるが、充填する潜熱蓄熱材１１と反応しないものを用いる必要がある（潜熱蓄熱材１１としてのパラフィンはオレフィン等と反応する）。また、ＰＥＴ及びポリエチレンの複合体にアルミニウムを蒸着したものを用いることができる。

上記容器８は、上面が床材本体１の凹部６内に該凹部６の内底面６ａと伝熱可能に接着された状態で収容されている。

上記潜熱蓄熱材１１としては、例えばｎ−オクタデカン、ｎ−ヘキサデカンが主原料のノルマルパラフィンが用いられる。このノルマルパラフィンは、融点が２３〜２８℃のもので、基本的に融点よりも低い温度で固体となり、融点よりも高い温度で液体となる。この潜熱蓄熱材１１としてのノルマルパラフィンは略そのまま容器８としてのアルミニウムパックに詰められて使用され、温度変化に応じて固体・液体と相変化する。ノルマルパラフィンの比重は約０．８である。

ノルマルパラフィン以外の潜熱蓄熱材１１としては、無機水和塩（塩化カルシウム六水和塩、硫酸ナトリウム十水和塩等）、脂肪酸類（パルミチン酸、ミリスチン酸等）、芳香族炭化水素化合物（ベンゼン、ｐ−キシレン等）、エステル化合物（パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル等）、アルコール類（ステアリルアルコール等）、ポリアルキレングリコール等を使用することができる。

さらに、上記各凹部６内には、上記包袋状容器８の下側（凹部６の開口側）にクッション材１３が収容されている。このクッション材１３は、その上側に位置する上記容器８を該容器８の上面が凹部６の内底面６ａに伝熱可能に押し付けられるように付勢するものであり、この実施形態では、例えばウレタン等の発泡樹脂やラテックス系樹脂やゴム系樹脂等の軟質樹脂等からなり厚さが３ｍｍ程度の薄板形状のものが用いられる。

尚、クッション材１３は、上記付勢機能があるものであれば、その材料や形状はどのようなものであってもよい。

また、プラスチックダンボール、硬質樹脂発泡体等のクッション性のない断熱材と上記クッション性を有する薄板形状のクッション材１３を組み合わせて、該容器８の上面が凹部６の内底面６ａに伝熱可能に押し付けられるように付勢するようにしてもよい。

そして、床材本体１の下面には、床材本体１と同じ大きさの蓋材１５が床材本体１下面全体に亘り一体的に接着固定されており、この蓋材１５により各凹部６の開口が凹部６内に容器８及びクッション材１３を収容した状態で封閉されている。この蓋材１５は例えばクラフト紙ガラスクロスラミネート板等からなる。

したがって、この実施形態においては、潜熱蓄熱床材Ａは床下地Ｂ上に、通常一般の床材と同様にして例えばウレタン系等の接着剤を用いて接着固定されて施工される。

その場合、潜熱蓄熱床材Ａは潜熱蓄熱材１１を充填した包袋状容器８が床材本体１の各凹部６内に収容されて一体化されたものであるので、この潜熱蓄熱床材Ａを特別な施工法ではなくて通常の床材と同様の施工法で床下地Ｂ上に施工すればよく、その施工が容易となる。

また、潜熱蓄熱床材Ａは床材本体１下面の凹部６，６，…の各々に、潜熱蓄熱材１１が充填された伝熱材料からなる可撓性を有する包袋状容器８が収容され、その容器８が凹部６の内底面６ａに接着されかつクッション材１３により上方に付勢されて凹部６の内底面６ａに押し付けられているので、凹部６の内底面６ａと容器８との間に隙間が生じることはない。しかも、容器８内の潜熱蓄熱材１１もクッション材１３により凹部６の内底面６ａに対し伝熱状態に維持される。これらによって容器８内の潜熱蓄熱材１１と床材Ａの表面（上面）との間の熱移動がスムーズに行われ、潜熱蓄熱材１１の応答性を向上させることができる。また、潜熱蓄熱材１１は包袋状容器８内に該容器８の内面に接着されて収容されているので、潜熱蓄熱材１１を容器８に常時密着させて蓄放熱特性をさらに高めることができる。よって、別途の熱源を利用せずとも室内空間の温度を恒温化して省エネルギー性を高めることができる。

さらに、潜熱蓄熱材１１はそのまま包袋状容器８に充填され、マイクロカプセルとする必要がないので、低コストで単位重量当たり大きな潜熱量を見込むことができ、潜熱蓄熱床材Ａを薄くて軽いものとすることができる。

また、上記複数の凹部６，６，…は床材本体１の下面に床材本体１の長さ方向及び幅方向に並んで形成されているので、この凹部６以外の部分で床材Ａの踏み込み強度を確保することができ、使用者が踏んだときの沈み込み等の違和感をなくすことができる。しかも、凹部６以外の部分で床材本体１が切断可能であるので、その切断によって床材Ａを任意の寸法に調整でき、その際に潜熱蓄熱材を破損することもない。

次に、具体的に実施した実施例について説明する。

（実施例１）
図２に示す構造の潜熱蓄熱床材を作製した。床材本体は厚さ１２ｍｍの尺角サイズの合板であり、その凹部の深さは８ｍｍである（床材本体上面と凹部内底面との厚さは４ｍｍ）。包袋状容器は、ＰＥＴとポリエチレンの複合体にアルミニウムを蒸着したものである。潜熱蓄熱材としてはパラフィン（融点２５℃）を用い、クッション材は厚さ２．５ｍｍのダンプレートを用いた。

（実施例２）
床材本体は熱伝導率が合板よりも高いＭＤＦであり、その厚さは１２ｍｍで、凹部の深さは８ｍｍである。その他の構成は実施例１と同じである。

（比較例１）
実施例１において、クッション材を除いたものである。それ以外は実施例１と同じである。

（比較例２）
通常の合板製の床材であり、凹部、その内部の潜熱蓄熱材収容の包袋、クッション材等は設けられていない。

（寒熱繰り返し試験）
各実施例及び各比較例の各試験体を恒温恒湿槽に入れ、最初に１５℃の試験開始温度で４時間養生した後、（1）１５℃で２時間の保持、（2）その後に２時間かけて４０℃に昇温、（3）この４０℃で２時間保持、（4）その後に２時間かけて２０℃に降温、を複数回繰り返した（図４の「恒温恒湿槽内温度」参照）。

そして、この各試験体の表面に熱電対を貼り、表面温度を測定した。試験体の裏面（凹部開口側面）と木口面は断熱材で断熱し、熱移動は試験体の表面（床材表面）のみからとなるようにした。

その試験の結果を図４に示す。この図４を見ると、比較例２は槽内温度と同様の温度変動を示している。また、実施例１、２及び比較例１は比較例２と比較して温度の一定となる部分があり、表面温度の恒温化を確認できた。その恒温化の効果は実施例２、実施例１、比較例１の順で高くなっており、このことから、表面の熱伝導率が高い方が性能が良く、クッション材のない比較例１では、室温を意図する温度帯に保てないことが判る。

本発明は、通常の床材と同様に施工できかつ室内を恒温化できる潜熱蓄熱床材が得られるので、極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。

Ａ 潜熱蓄熱床材
Ｂ 床下地
１ 床材本体
Ｌ 切断位置
６ 凹部
６ａ 内底面
８ 包袋状容器
１１ 潜熱蓄熱材
１３ クッション材

Claims (4)

1. 室内の床下地上に施工される潜熱蓄熱床材であって、
   施工時に室内空間と反対側の面となる下面に凹部が形成された床材本体と、
   上記床材本体の凹部内に該凹部の内底面に伝熱可能に接触された状態で収容され、潜熱蓄熱材が充填された伝熱材料からなる可撓性を有する包袋状容器と、
   上記容器を、上面が凹部の内底面に伝熱可能に押し付けられて該凹部の内底面と容器との間に隙間が生じないように付勢するクッション材とを備えていることを特徴とする潜熱蓄熱床材。
2. 請求項１において、
   潜熱蓄熱材は空気が入らないように包袋状容器に封入されていることを特徴とする潜熱蓄熱床材。
3. 請求項１又は２において、
   床材本体に複数の凹部が床材本体の長さ方向及び幅方向に並んで形成され、
   床材本体は、凹部以外の位置で切断可能であることを特徴とする潜熱蓄熱床材。
4. 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
   潜熱蓄熱材は容器内面に接着されていることを特徴とする潜熱蓄熱床材。

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