专利名称：地板供暖装置及其控温方法
技术领域：
本发明涉及地板供暖装置的控温方法的改进，尤其是要提供一种在终日或几乎24小时的状态下通电、并保持最低电费而经济高效地控制地板供暖装置的方法。
背景技术：
近年来，在单户住宅和公寓等个人住所、养老院和幼儿园、会馆等公用设施等中，作为保持室内空气清净并充分利用室内地供暖方法，大多使用了地板供暖装置。
作为地板供暖装置的热源，存在着热水等热介质式供暖装置(燃气式装置)和电暖装置。因而，热介质式供暖装置在绝热板顶面上形成了锯齿状沟槽并在沟槽内嵌入了铜管或合成树脂管，并且由管一端供应经锅炉加热的热介质并由另一端排出地使之在锅炉中循环流动。
但是，在这种热介质式供暖装置中有大问题。第一个问题是，当热介质在管中移动的期间内不能供热，所供应的热介质的温度至少为60℃，因而温度在流动于管中时因放热而快速降低，因而沿管的长度方向在床面局部上产生温度不均，不能将整个房屋加热到一定温度。
因此，温度不均在需要供暖的外界温度低时更加明显，在设备初定供暖条件与实际设置工作场合下的条件之间，产生了相当大的温度不均或温差。
在绝热板顶面上形成锯齿形沟槽，并配置使热介质流过其中的管的结构中，热主要传递给管上方而不可能横向地广泛传热，热量不能充分散发到房间中，因此，存在着迫不得以地使热介质温度升高到低温烫伤高温这样的制约。
此外，在这种地板供暖装置中，由于存在着不能简单地改变热介质流动的方式与热介质的温度的约束，因此，存在着不能快速地将整个供暖室内温度加热到均匀温度的缺点。
第二个问题是，在从春到秋这样的不需要地板供暖装置的期间内，热介质不在管中流动，因此不能对其进行净化处理，所以管中的热介质变质并产生异物，并物在管上产生了堵塞，在下个供暖时间里，供暖性能就完全不一样了，供暖能力显著降低。
此外，加热热介质的锅炉容易意外恶化，其平均寿命约为5-8年而比较短。这样一来，由于设备改造时间短而必须改动和维修已经居住且配置了大量家具的房间的地板，因此在这段时间里，存在着移动家具等的工作烦琐且不便、一次扰乱生活的缺点。
另一方面，以下类型的材料被用于构成电动供暖装置的主要部分的发热件。
(a)在合成树脂片等绝缘片上叠加金属箔，蚀刻处理成电阻发热图形地形成金属箔；(b)在绝缘片上通过金属箔带形成了电阻发热图形；(c)在绝热绝缘垫的表面上形成了电阻发热图形槽，在槽内嵌入绝缘的镍铬电热线；(d)在绝缘织物上涂布导电涂料；(e)作为长期并大量使用的材料是这样的面状发热件，即在尼龙、聚丙烯、聚丁烯等热塑性树脂中填充了碳粉等导电粉末，最好在充分混合后将聚合导电热塑树脂片供给成型机，将其挤压成圆筒形片材并同时在直径方向上设置了两根电极线，此外，在软化状态下用一对夹送辊挤压使其平坦，并粘接成一块板状，电极线配置在板的内部构造中。
通常，电暖装置与热介质式供暖装置相比有很多优点，即能够自由地设计发热面积与发热量，在把发热件分成多个区段的场合下能一定地或单独地控制温度，能够将所需部分控制在理想温度下，适于大量生产，此外，能够制造出其使用寿命至少等于房屋寿命的电暖装置等。
不过，这种电暖装置也存在问题。与上述热介质式供暖装置锅炉所用的气体和煤油等的燃料费相比，其电费高昂，并且取决于供暖房间温度条件地也产生很大差异。
因此，为了研究电暖式地板供暖装置的发热件的设定温度与耗电的关系，进行了基础实验，以下对其进行说明。
(基础实验所用的面状发热件)关于上述(e)的技术，贩卖和使用这样的面状发热件，即，在将熔融混有碳粉的塑料小球(聚丁二烯等)并形成为圆筒形片材后，在其内部设置两根电极线的状态下，平坦地挤压连接所述片材地形成了所述发热件。
确切地说，是作为シサト公司商标“プラヒ-ト”销售的标准产品的面状发热件的宽为200毫米，长为2500毫米，将两片并列地准备好500毫米宽的面状发热件。该面状发热件使用100伏电压，其耗电为每1片在20℃时的耗电为300W(稳定时，约50℃时为210W)。
(在基础实验所用的供暖房间)在作为供暖房的大小，地面尺寸为3.5米见方且天井高度为2.6米的地板供暖用实验房间中，在6.25平方米供暖面积上配置了内藏有上述面状发热件的发热板(加热件)，在由混凝土地面构成的支承面上铺设5块地配置了总电功率为1.5千瓦的发热板，在其上铺设了装饰材料(地板用材料)。
(发热板结构)在发热板的基础结构如图9所示，以聚丙烯为原材料在最底层形成的蜂窝结构板1被设置成绝热材料及基础板，其上设置了由合成树脂片构成的垫片2和由发泡树脂或毡构成的缓冲层3、上述面状发热件4，并在其上设置了由合成树脂构成的绝缘片5，利用使用了0.8毫米-1毫米铝板的壳体6覆盖其外周，形成预制件型(在工厂生产，而在工场以最少组装进行作业的结构)的发热板P。
在具有基础结构的发热板P上不设置蓄热件，这样一来的蓄热就是发热板P的热量和被发热板P加热的床板部的热量。
基础实验1(无蓄热材料，外界温度13℃)在采用平均外界温度为13℃的情况下使用发热板P地对面状发热件(一天中)通电以便将室温加热到22℃的方法的场合下，测量使设定温度变为50℃和40℃两个阶段时的耗电量，按照东京电力的普通电费25日元/kWh地计算总电费。
(A)设定温度为50℃时的耗电为22.4千瓦小时，为此所需的电费为560日元/天，16800日元/月。
(B)设定温度为40℃时的耗电为15.2千瓦小时，为此所需的电费为380日元/天，11400日元/月。
根据实验结果，当比50℃低10℃地使设定温度降低到40℃时，电费明显降低了33％。
在只在需要供暖的白天时间区内通电的场合下，床面达到预定温度的升温阶段必然需要更多的时间，同时室内温度不能简单地保持在20℃，因而，例如在事务所等中，在连续通电的场合下，热效率优良，这意味着24小时连续通电地进行实验。
基础实验2(无蓄热材料，外界温度2℃)使用具有与基础实验1一样结构的发热板P，在平均外界温度为2℃时使设定温度变为50℃与40℃两个阶段，由此测量耗电并获得了以下结果。
(A)设定温度为50℃时的耗电为23.5千瓦小时，为此所需的电费为588日元/天，17600日元/月。
(B)设定温度为40℃时的耗电为18.2千瓦小时，为此所需的电费455日元/天，13650日元/月。
对比基础实验1、2，我们发现，当外界温度从13℃降到2℃时，电费增加了5％-19％。
不过，在这两种情况下，就六张席一间的1个月供暖费来说，对一般家庭负担过重。因此，1天连续通电供暖在经济方面是相当不利的。
另一方面，依照电力公司，夜间电力的电费约为3.26日元-7日元，与通常电力相比低了1/8-1/3.6。因此，在有效利用夜间电力预先在地板结构中积蓄热能，可将该热能用于白天地板供暖，则与过去的地板供暖方法相比，能显著地减少电费。
因此，本发明是这样一种方法，即预先在发热板内设置蓄热材料(蓄热剂)或在供暖地板结构中设置蓄热材料，在夜间将蓄热材料且尤其是潜热型蓄热材料保持在该蓄热材料熔点以上的高温下，利用通过蓄热材料潜热被加热到比熔点高的温度的显热而作为高温热能地蓄热并将所蓄热量用于白天供暖。
在这种情况下，供暖房间内的蓄热如上所述地是蓄热材料的潜热与显热、发热板本身显热以及有加热床材而引起的显热的热能。
本发明的地板供暖装置的控温方法的技术思想是要如上所述地在白天将温度设定成尽量不使用电力，而使用便宜的夜间电力，将地板结构整体加热到高温，从而作为热能地积蓄热量并由此显著降低电费。
因此，在白天最好将耗电量控制为零或接近零的状态地进行地板供暖，从而显著提高经济性。
本发明利用上述基础实验所获得的知识而使用添加了蓄热材料且最好是潜热型蓄热材料(蓄热剂)的发热板，且最好是预制装配型发热板。
在这种情况下，本发明提供一种履行与电力公司的夜间用电合同且有效利用很廉价的夜间电力地进行地板供暖的方法。
因此，本发明要提供这样一种尽可能减少电费的地板供暖装置及其控制方法，即通过夜间电力产生的热能被积蓄在地板供暖装置的结构中且尤其是潜热型蓄热材料中并在白天释放出这些热能，由此一来，尽可能减少通常电力消耗地进行供暖，从而极力减少了价格昂贵的白天耗电量。
根据本发明，在地板结构内积蓄热能的效果能够有效地适用于过去产生供暖温度不均等问题的温水式地板供暖装置。
在传统的绝热材料上设置热介质管的地板供暖装置中存在下述问题，即如上所述，供给管的温度在排出温度方面产生了很大差异，由于传热范围被限定在狭窄范围内等，所以难以将整个床面温度控制在一定温度内。
不过，通过采用本发明，能够利用温水等加热的管所发出的热通过蓄热材料被转移到地材一侧，从而即使管温度有差异，由于存在蓄热材料使温度均匀标准化的功能，从而消除了热介质式供暖装置的缺点并且能够进行与电暖装置类似的供暖。
发明内容
实现上述目的的本发明地板供暖装置的控温方法是这样构成的。
(1)在向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上且在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的方法中，将对发热部的通电时段分成普通电费的第一时段和打折电费的第二时段，这两个通电时段的发热部设定温度是有差别的，将第二通电时段的设定温度控制成保持在比第一通电时段的设定温度高的高温下。
(2)在向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上且在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的方法中，蓄热材料是潜热型的。
(3)将第二通电时段的通电发热部的设定温度控制成比第一通电时段的设定温度高5℃-25℃的温度下。
(4)将第一通电时段的设定温度设定成潜热型蓄热材料的凝固温度以下，将第二通电时段的设定温度保持在所述潜热型蓄热材料的熔点以上，温度控制范围是潜热型蓄热材料从凝固状态起吸收显热与潜热而熔融并使熔融的蓄热材料温度上升的范围。
(5)将第一通电时段的设定温度设定成27℃以下。
(6)所述蓄热部蓄积的热量在供暖房间温度加热控制在20℃的条件下为100W/m2-350W/m2。
(7)构成所述蓄热部的蓄热材料是显热蓄热材料或潜热蓄热材料或同时使用显热蓄热材料和潜热蓄热材料的材料。
(8)在向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上的在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的方法中，用潜热型蓄热材料构成所述蓄热部，将对蓄热部的通电时段分为普通电费的第一通电时段和比第一通电时段的电费便宜的第二通电时段，将第一通电时段的设定温度设定成比所述蓄热材料的凝固温度约低5℃，将第二通电时段的温度设定成比蓄热材料的熔化温度高5℃-25℃。
(9)在由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上并且在发热板顶面上铺设地面饰材而形成的地板供暖装置中，所述通电发热部从底层一侧至顶层一侧叠置了塑料制的蜂窝结构板、平板状发热件和蓄热部，同时用金属板制的盖板将整体覆盖住，所述蓄热至少将潜热型蓄热材料容放在容器内部制成平板形状。
(10)在供暖室支承地板上叠置铺设将绝热层与平板形发热板容放在一个箱形盖板内的通电式平板发热板、和与该发热板分开地在内部容放潜热型蓄热材料的平板状蓄热板。
(11)所述通电发热部为热介质循环式发热部。
通常，根据与电力公司的合同，日本的电费在夜间电力或深夜电力与通常电力之间有很大差异。例如，给日本关东地区供电的东京电力的通常电力为25日元/kWh(计量电费)。相反地，夜间电力约为3.26日元/kWh-7日元/kWh，两者间存在1/8-1/3.6的差异。此外，日本分地域的电力公司与特定用途如用于北海道地区的融雪装置一般是相当便宜的。
本发明有效地利用了通常电力与夜间电力之间的电费差，主要将电费便宜的夜间电力用于供暖并因此将地板供暖装置保持在比通常供暖条件高的温度下，从而在夜间积极地把热量储备在包括地板供暖装置的地板结构内部并在白天释放所积蓄的热量。
换句话说，本发明的特点是，它具有作为储热库地使用地板结构的功能并且使之具有作为均温缓冲器的功能地进行地板供暖。
此外，由于在地板供暖装置内以蓄热材料(蓄热剂)为构成部件而没有把发热件的热直接传给地面，从而能够抑制地面的异常升温。
本发明通过将电费高的白天设定温度降低到小于夜间设定温度来尽可能低地抑制电费并进行地板供暖。结果，供暖设备所需的总电费与过去的地板供暖所用的通常电费相比能显著降低。
根据本发明，由于不能使发电厂的发电能力发生大变化，所以在大多数情况下，能够有效地利用未使用而消失的夜间电力或剩余电力，从而能够有助于电力公司运营、使发电设备功率平均化且抑制最近在全世界都成问题的碳酸气的产生量。
日本的核发电量占发电量总体的40％，这样的发电量是不能调节的。在水力发电的场合下，在夜间进行抽水发电地调节发电量，在火力发电的场合下，调节锅炉蒸汽产生量地调节发电量，但这些都不能大幅度调节发电量。因此，夜间电力的利用对电力公司来说是非常经济的问题，目前人们正在开发其用途。
在本发明中，最好在供暖地板结构中设置潜热型的蓄热材料，此时，在夜间加热潜热型蓄热材料的温度根据蓄热材料的特性而不同，但最好是比其熔点高5℃-25℃。此外，在白天因蓄热材料放热而进行供暖的温度采用比蓄热材料凝固温度低的温度是有利的。
就实施例所用的潜热型蓄热材料而言，凝固温度与熔融温度有一定范围，熔点在31℃左右，凝固温度在28℃左右。
尽管在从比其凝固温度低的温度起加热蓄热材料地进入熔融状态的相变期间内吸收潜热，但在比熔融状态进一步提高温度的场合下，吸收对应于其温度的显热。随后，在加热地板等地面结构时进一步吸收显热，由此作为包括发热板的整个地板结构，积蓄了相当多的热能。
为了有效利用上述潜热型蓄热材料特性，在低温区中一直散热到比凝固温度低的温度且最好比该温度低5℃以下，因而，在夜间蓄热时，通过加热到比熔点高5℃-25℃的高温而尽可能地在包含蓄热材料的地板结构内蓄热。
如上所述地，发热板的设定温度包括潜热型蓄热材料的凝固点与熔点之间的相变温度且比熔点高25℃以内，就是说，设定温度被加热到50℃以内意味着没有使蓄热材料热老化而影响持久性地获得最大蓄热量的范围。此外，另一方面，在孩子等长时间直接接触地面的场合下，必须加热到不被低温烫伤的范围内。
(温差固定控制)在地板供暖装置的温控时，一一改变夜间通电时段与白天通电时段的设定温度可能使温度控制变得复杂。因此，将两个时段的设定温度差分成例如强、中、弱三段，“强”固定为25℃，“中”固定为15℃，“弱”固定为10℃，当对应于外界温度决定其中一个设定温度如白天通电时段时，能够自动地设定另一个的温度，温度设定由此变得容易了。
这样，在进行固定温差的控制的场合下，最好如此使控制装置工作，即夜间通电时段的潜热型蓄热材料的最高温度被设定为55℃，最好是50℃以下。
由于如上所述地构成本发明的电暖装置，所以其运营费用与燃烧气体或煤油地加热热介质并靠此供暖的装置相比变得相当便宜。另外，它能够发挥出色的持久性和温度均匀性。
因此，在本发明优选实施例中，可以与发热板并设地在发热板内设置由潜热型蓄热材料构成的蓄热部，当蓄热材料从固体融化成液体地相变时，可以利用相反的相变过程地在地板结构内部保存尽可能多的热量。
蓄热部可以一体地设置在发热板内，考虑到在改变蓄热材料的类型和蓄热量或更换老化蓄热材料这样的场合下的工作性能，最好能够分开重叠地使用发热部与蓄热部。
在夜间把蓄热材料加热到高温地变成熔融状态，并进行包括潜热与显热的蓄热，而在白天蓄热材料成固态或接近固态的浆状地将蓄热材料控制在低温下，由此一来，使夜间通电时段的蓄热在白天通电时段中充分释放，结果，实际上不使用白天电力或只是稍稍使用白天电力地进行供暖是很重要的。因此，即使一天都通电，实际上是根据床的温度来控制通电的启动与关闭。
蓄热材料的蓄热量最好为100瓦/平方米-350瓦/平方米，如果小于这个范围，则无法获得充分的蓄热效果，而如果大于这个范围，则蓄热材料数量增大，其厚度增大，地材支承力降低，所以没有必要大于上述范围。
因此，通过用本发明的地板供暖装置来加热床面，不会象利用空调的暖风式供暖地污染空气，而且，作为地板供暖特性，能够产生可充分利用房间的各种效果。
先前，对在温水式地板供暖装置中因存在传热不均和不能从管的初始到末端地供热，所以必须提高热介质的温度的缺点进行了说明，但通过采用本发明的地板供暖装置，能够提供一种改正了这些缺点的地板供暖装置。
本发明的地板供暖装置的控温方法的特点是，在向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上且在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的方法中，将对发热部的通电时段被分成白天通电时段和夜间通电时段，这两个通电时段的发热部设定温度是有差别的，将夜间通电时段的设定温度控制成保持在比白天通电时段的设定温度高的温度下，这产生了以下效果。
1)在发热板内设置潜热型蓄热材料或者叠置地使用该发热板与显热型蓄热材料或潜热型蓄热材料，在使用电费便宜的夜间电力时，在装有蓄热材料的地板供暖装置内和蓄高温热量，这个热量在白天供暖时被释放出来，如果必要的话，同时使用通常电力地进行地板供暖，从而能够显著减少电费。
2)作为蓄热材料，使用能够利用显热与潜热的潜热型蓄热材料并通过夜间电力来蓄热的方法能够有效地缩减电费。
3)此外，使用潜热型蓄热材料并且将地板供暖装置的白天设定温度控制在比蓄热材料凝固温度略低的温度下，并将夜间蓄热时的设定温度设定得明显高于蓄热材料融化时的温度以及白天温度，即通过以潜热型蓄热材料的相变温度为中心地来设定夜间和白天的温度，从而与使用普通电费的场合相比，能够大幅度降低电费。
在根据与电力公司的特别合同而对夜间电费打折的场合下，本发明可以使电费更大幅度地降低。
图面简介
图1是放大表示内藏潜热型蓄热材料、且上面叠置显热型蓄热材料的发热板的主要部分的截面图。
图2是采用图1所示发热板的地板供暖装置的截面图。
图3是在传统发热板上叠置显热型蓄热材料的发热板的截面图。
图4是分解表示发热板局部的斜视图。
图5是壳体端部的平面图。
图6是从右侧看壳体前端的斜视图。
图7是从左侧看壳体前端的斜视图。
图8是地板供暖装置的控制电路图。
图9是放大表示传统发热板主要部分的截面图。
图10是以截面表示蓄热部结构的斜视图。
具体实施例方式
图1是本发明第一实施例的发热板(加热件)HP的截面图，图2是所述铺设发热板HP的供暖地板结构的截面图。
发热板HP是如此构成的，即叠置在最下面设置了蜂窝结构板1a的发热部10并且在上层叠置蓄热部11，并且用由铝板等金属板构成的壳板12覆盖外表面，从而形成了整个成厚板状的“预制装配型”发热板HP，即工场组装型发热板。
最底层的蜂窝结构板1a是合成树脂成型品，例如，能够使用一块厚7毫米左右的板件，尤其是在考虑抗压强度的场合下，将两块其厚度约为一半的板材重叠并且使连接上下表面板之间的连接壁直交地配置，从而能够显著提高抗压强度。
在蜂窝结构板1a的顶面上铺设了缓冲材料3a，它使用了发泡树脂和合成橡胶等有耐热性与缓冲性的板材。因此，在缓冲材料3a的顶面上铺设面状发热件4a，在面状发热件上面铺设了平板状蓄热部11，还与缓冲材料3a并列地设置了由合成树脂片构成的垫片2a，进行间隙调节。由于垫片2a被制成符合间隙截面形状，因此适应于单板形状、三角形形状、成L形的形状等，并且根据需要与间隙形状相适应地决定垫片。
因此，覆盖上述整个结构地设计铝板制壳板12，壳板12起到了将发热板HP集中成一体的箱体的作用。由此一来，它起到了没有不均匀地把热传给地面一侧的均热板的作用。
此外，当在支承地板上铺设多块发热板HP时，将其相互电连接起来并通过多块发热板HP可在床板下面形成大面积的接地回路，从而防止万一出现的漏电事故。
(蓄热材料(蓄热剂))作为蓄热材料，能够使用固体的显热型蓄热材料、能够在固体与液体之间相变地积蓄显热与潜热的潜热型蓄热材料或同时使用潜热型蓄热材料与显热型蓄热材料，但尤其是最好有效地使用潜热型蓄热材料。
潜热型蓄热材料的功能是，在夜间提高发热部设定温度地控制在高温下，在处于熔融状态时，大量吸收并积蓄显热与潜热。当通过蓄热部所积蓄的热量避开室温异常升高并因而将白天设定为低温地进行控制时，随着蓄热材料放出大量热地发生相变，将通过夜间电力获得的热能转移到白天。
作为本发明的蓄热材料，因其蓄热效果出色而最好使用潜热型蓄热材料。潜热型蓄热材料例如如专利第2659350号所述地能够使用含硫酸钠10水盐、防过冷剂、硅石系增粘剂及硫酸钡的物质。硅石系增粘剂是水玻璃，能够将硼酸钠10水盐用作防过冷剂。
本发明尤其是通过使用潜热型蓄热材料而综合了蓄热材料的潜热与显热，而且能够通过发热板结构和在铺设于其上的地材内部蓄热而尽可能增大蓄热量。这意味着，也能使用由其它材料构成的潜热型蓄热材料，如专利第2929418号所述的材料。
潜热型蓄热材料在常温下是盐的固态，在加热时吸收融化热并融化为液体或近液态，因而反复蓄热放热并且相分离，不发生过冷现象，因此，能够获得大量潜热，它具有耐长时间反复使用的性质。
作为容纳潜热型蓄热材料的蓄热部，可以使用图1所示的结构。具体地说，如图10所示，两块耐热耐蚀的合成树脂片111、112以预定间隔粘接，形成连接部113，在连接部113之间的空间部内可以填充潜热型蓄热材料114。
合成树脂片111、112能够使用在聚乙烯片上叠置尼龙或聚酯膜地赋予气密性的叠层品。但本发明不局限于此。
(面状发热件)在本发明中，对面状发热件4a没有特殊限制，例如，如上述(e)所述，能够使用这样的材料，即在热塑树脂中定量混入碳等导电粉末并形成颗粒，将颗粒供给挤压机并熔融而挤压成片状，同时在片材两侧设置电极线，使其与片材树脂电连接。
壳体12形成了预制装配型加热件HP的外形或外壳，如上所述，作为以此将热传递分散的均热板，形成大面积的接地板，从而防止地板供暖装置漏电、电击或火灾，实现安全性。实际所用的铝板使用了0.8毫米-1.0毫米厚的板。
作为构成本发明发热板HP的发热部，能够使用在电绝缘片上通过金属箔形成电阻图形、在成型于电绝缘片上的槽内按照发热图形铺设镍铬电热丝等各种可靠性高的面状发热件。
不过，在地板供暖装置的场合下，由于它是在较低温度下(约55℃-50℃以下，根据场合，在30℃以下)使面状发热件4a发热的部件，所以使用如上所述地将导电合成树脂制成片状的、具有自电流控制特性以及当达到预定温度以上时电阻急剧增大并与此相应地自动控制电流量以保持一定温度的性质、即具有“正特性”的材料是安全的。
如图1所示，从最底层蜂窝结构板到上层蓄热部11的材料被壳体12集中在一起，从而形成了厚板状发热板HP(加热件)。发热板HP具有在车间内能够进行全部组装的预制结构。
因此，工场组装的发热板HP如图2所示，铺设在地板支承件13(混凝土面、地桩板)上，连接面状发热件4a与电源线C(图5、6)、电流断路器及温度控制装置，在最上层上铺设地面饰材15(滑爽材料)，形成地板供暖装置16。17是对应于发热板HP厚度而有预定厚度的地面饰材(コンパネ材料)，18是壁板。
(显热型蓄热材料)图3表示作为本发明地板供暖装置的蓄热能力略差而设有显热型蓄热材料的地板供暖装置的发热板HP。发热板HP中作为下部结构利用了图9所示的传统结构的发热板HP，在发热板HP上叠置显热型蓄热材料20而形成了发热板HP、即加热件。
显热型蓄热材料20最好是这样的材料，即在受热时保持的热量大且容易叠置在发热板HP上的平板状，因而在受热时，它能够积蓄大量热。
具体地说，虽然能够使用厚10-35毫米且最好厚约20毫米的大理石或花岗石，但也可以使用以水泥把其它各种石板和小碎石固定成厚板的板材。
例如在宽500毫米(外尺寸)、长2500毫米规格产品的情况下，发热板HP适用于配置到供暖室的支承地板上。此外，也能采用从面状发热件4a的长度方向的一方抽出未画出的两根电极线L(图5)以及从两方分别抽出一根电极线L。
在从一方抽出两根电极线L的面状发热件的场合下，能够使用多个构成的电源电缆地进行配线。而在从发热件两边缘分别抽出一根电极线L的场合下，可在面状发热件4a的两侧设置电源电缆C，并用单线使面状发热件4a与之相连地进行配线，从而作业变得极其简单，存在着不是电工也可以配线的优点。
如图1所示，使用潜热型蓄热材料的蓄热部能够是容纳上述潜热型蓄热材料的袋子或多个容器横向并列地隔开适当间隔，并且彼此相连成框架状而具有必要机械强度的部件。
如图4、图1所示，内藏于发热板HP中的潜热型蓄热部11通过超声波焊接等方式在连接部19将由合成树脂片构成的袋子的上下片点状或成有间隔的线状地连接起来并提高了耐压性。而且，如果必要的话，在袋子内设置加强体(合成树脂制的栅格状框)，从而能够提高充分对应于地材的耐压性。
尽管连接面状发热件4a与电缆C的配线的引出部分是必要的，但在图4中画出了配线的切口或孔12d。
蓄热部不仅可以成图1及图4所示的垫状，而且它可以是这样的，即将在使用合成树脂片的长袋子中填充蓄热材料而成的棒状体并设多个，并且用壳体覆盖整体地形成平板状体，并将其叠置在发热板HP上。
图5-图7表示其它壳体12的结构，它们是表示一方的边缘的截面12a成L形且另一个边缘12b成向内コ字形，而且两端不封闭的壳体12的平面图。图6是从左侧看图5所示壳体12前端部的斜视图，图7是从右侧看的斜视图。
在壳体12的平板部前端部12e的左角部12f上，如图6所示地，切掉保护厚部的纵片的前端地形成了切口部，而在右角部12g上，如图7所示地切掉纵片的前端地形成切口部。
因此，图5所示的壳替12的顶面的平板部的前端部的两角部12f、12g通过切口被打开，利用开口插入电源电缆C，能够使之于导线L相连而进行配线。
尽管壳体12能够相互电连接地设置在地面上，但在边缘12a上方留出空间的场合下，可以在这个空间内设置有缓冲性的垫片而使壳体12的顶面变平坦。
上述实施例所用的面状发热件4a使用了由导电塑料片构成的、宽450毫米、长2500毫米、每片耗电功率为280w、稳定耗电功率为210w的产品。作为电绝缘片5，使用了厚2毫米的聚丙烯片，作为壳体6、12，使用了厚0.8-1.0毫米的铝板。
此外，作为本发明最适用的蓄热部2，使用了在合成树脂袋或容器内填充了100w/m2-350w/m2的如专利第2659350号所述的潜热型蓄热材料的部件。
如果蓄热材料的数量小于100w/m2，则蓄热效果变差，不能期待获得充分的地板供暖效果。而如果超过了350w/m2，则在有相当大的容积而蓄热量过高的场合下，超过350w/m2是没有必要的。
此外，作为其它蓄热部的结构，如图1所示，能够采用这样的复合结构，即在底层上叠置由上述组成构成的潜热型蓄热材料11，并在其上叠置象花岗石和大理石这样的有保温性的石制平板状显热蓄热材料20。不过，在这种结构的场合下，也必须设计成潜热型蓄热材料的蓄热量足够高。
接着，说明本发明实施例的地板供暖装置的结构及其控温方法。
1)地板供暖的房间在以下实施例中，也准备出在上述基础实验1、2中使用的3.5米见方的地板供暖面积为6.25平方米、天井高度为2.6米的房间，作为地板供暖装置的结构，使用图1、2所示的结构。
2)地板供暖装置的结构(1)本发明实施例1的地板供暖装置如图2所示，在混凝土支承地板10上铺设宽500毫米、长2500毫米、100伏下使用的最大耗电值为350w(最大输入)的面状发热件4a，总电功率为1.5kW。此外，面状发热体4a相对房间的铺设率为63％。
耗电量表示出电源投入时，随着面状发热件4a的温度上升，电流依次减小，在约35℃下，电流在不超过210w的情况下具有通过电阻变化而稳定的正特性。
图8表示本发明地板供暖装置控制电路的一个例子，输入部30由夜间定时器设定部31、白天定时器设定部32、夜间温度设定部31a、白天温度设定部32a构成，把该信号传递给控制部33。在控制部33中，在经过时钟33a与输出调节部33b地加热加热件4a(面状发热件)的同时，将设置于其上的温度计4s的信号输入温度检测部33c中，从而进行加热件4a的温控。
3)地板供暖装置的结构(2)图3表示本发明第二实施例的地板供暖装置的发热板HP，它使用了与图9及图1所示一样的发热部10的发热板HP并且在其上作为显热型蓄热材料20使用了厚35毫米的大理石板。
接着，根据具有上述各种结构的地板供暖装置来说明其作用效果。
1、实施例1(显热型蓄热材料)这个实施例使用了如图3所示地内藏有面状发光件4的发热板P、叠置厚25毫米的大理石制显热型蓄热材料20的发热板HP构成的地板供暖装置(图2)，在外界温度为13℃时，测量在赋予不同时段以温差地进行控制的场合下的耗电量，按日、月地计算出对应的电费(普通电费25日元/kWh，夜间电费6日元/kWh)，并如以下所示。
表1 (显热型，13℃)
实施例1的各设定温度的每月电费为6309、4173、3165日元，如果降低白天设定温度，则电费显著减少。
在上述基础实验1中，每月电费为16800-11400日元，相反地，通过在该基础实验所用发热板P上添加显热型蓄热材料20并且赋予昼夜时段以温差地进行按照时段的温度控制，从而如上所述地明显减少了电费。
2、实施例2(显热型蓄热材料)这个实施例使用了叠置有与实施例1一样的显热型蓄热材料20的发热板HP，在按照温差、时段区别的温度控制中，显示出外界平均气温为2℃时的测量值。
表2 (显热型，2℃)
如比较实施例1、2所发现的那样，外界温度从13℃降低到2℃时，电费也上涨了40％-60％。
3、实施例3(潜热型蓄热材料+显热型蓄热材料)这个实施例表示作为蓄热材料同时使用潜热型蓄热材料与显热型蓄热材料的场合下的温度差和时段的温度控制中，外界温度平均为13℃时的测量值。
使用了在图1所示的发热板HP上叠置厚30毫米的大理石制显热型蓄热材料的地板供暖装置16(图2)，在外界平均温度为13℃时，如下所述地将设定温度分成3段，并改变日期地改变设定，测定此时的耗电量，结果如下所示。
表3 (潜热型+显热型，13℃)
比较实施例3和实施例2，在设定温度1的情况下，电费减少了56％，则设定温度2的情况下，电费减少了32％，则设定温度3的情况下，电费减少了72％，使用潜热型蓄热材料与显热型蓄热材料的效果很明显。
4、实施例4(显热型蓄热材料+潜热型蓄热材料)这个实施例使用了实施例3的发热板HP，在温差、时段控制中，在外界平均气温为2℃时，如下所述地将设定温度分成3段，改变日期地改变设定，测量此时的耗电量，结果如下所示。
表4 (潜热型+显热型，2℃)
实施例4的设定温度2与3是位于潜热型蓄热材料熔点(约31℃)与固化温度(约28℃)两头的温度设定。
即，在夜间使潜热型蓄热材料熔化并在白天使处于熔融的蓄热材料凝固(约28℃)地设定两者温度，以便确认本发明的效果。
这个实施例的设定温度的特征是，用电量在晚上增大了一些。相反地，白天的用电量变为零，由此一来，降低了整个电费。
此外，该实施例的特点是包夹住潜热型蓄热材料的“凝固温度为28℃，熔融温度为31℃”地决定设定温度。因此，在外界温度为2℃时，每月电费从3624日元减少到2070日元，电费降低了。
尽管在上述各实施例中说明了使用通电发热件作为热源发热件的例子，但本发明也可以用于使用温水和其它热介质的情况，由于设置在其上方的蓄热材料构成了对温度的缓冲材料并且能够将平均化的温度传给地面，从而能够与使用夜间电力的热水器等联合使用，构成本发明的地板供暖装置。
权利要求
1.一种地板供暖装置的控温方法，它是向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上且在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的，其特征在于，将发热部的通电时段分成普通电费的第一时段和打折电费的第二时段，这两个通电时段的发热部设定温度是有差别的，将第二通电时段的设定温度控制成保持在比第一通电时段的设定温度高的温度下。
2.如权利要求1所述的地板供暖装置的控温方法，它是向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上且在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的，其特征在于，所述蓄热材料是潜热型蓄热材料。
3.如权利要求1或2所述的地板供暖装置的控温方法，其特征在于，将第二通电时段的通电发热部的设定温度控制成比第一通电时段的设定温度高5℃-25℃的温度下。
4.如权利要求2所述的地板供暖装置的控温方法，其特征在于，将第一通电时段的设定温度设定在潜热型蓄热材料的凝固温度以下，将第二通电时段的设定温度保持在所述潜热型蓄热材料的熔点以上，温度控制范围是潜热型蓄热材料从凝固状态起吸收显热与潜热而熔融、并使该熔融的蓄热材料温度上升的范围。
5.如权利要求4所述的地板供暖装置的控温方法，其特征在于，将第一通电时段的设定温度设定为27℃以下。
6.如权利要求1所述的地板供暖装置的控温方法，其特征在于，所述蓄热部蓄积的热量在供暖房间温度加热控制在20℃的条件下为100-350W/m2。
7.如权利要求1所述的地板供暖装置的控温方法，其特征在于，构成所述蓄热部的蓄热材料是显热蓄热材料或潜热蓄热材料，或同时使用显热蓄热材料和潜热蓄热材料的材料。
8.一种地板供暖装置的控温方法，它是向由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上且在发热板顶面上铺设地面饰材的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的，其特征在于，用潜热型蓄热材料构成所述蓄热部，将对蓄热部通电的时段被分为普通电费的第一通电时段和比第一通电时段的电费便宜的第二通电时段，将第一通电时段的设定温度设定成比所述蓄热材料的凝固温度约低5℃以下，将第二通电时段的温度设定成比蓄热材料的熔化温度高5℃-25℃。
9.一种地板供暖装置，其特征在于，在由平板状通电发热部和叠置在通电发热部上的蓄热部构成发热板、将该发热板设置在供暖室的支承地板上并且在发热板顶面上铺设地面饰材而形成的供暖房间中，所述通电发热部从底层一侧至顶层一侧叠置了塑料制的蜂窝结构板、平板状发热件和蓄热部，同时用金属板制的盖板将整体覆盖住，所述蓄热部至少将潜热型蓄热材料容放在容器内地制成平板形状。
10.一种地板供暖装置，其特征在于，在供暖室支承地板上叠置铺设了将绝热层与平板形发热板容放在一个箱形盖板内的通电式平板发热板、和与该发热板分开地在内部容放潜热型蓄热材料的平板状蓄热板。
11.如权利要求1所述的地板供暖装置的控温方法，其特征在于，所述通电发热部为热介质循环式发热部。
全文摘要
本发明提供一种使用电暖发热件、且电费便宜的地板供暖装置的控温方法。在向由平板状通电发热部10和叠置在其上的蓄热部11构成发热板HP、将该发热板HP设置在供暖室的支承地板13上且在发热板HP顶面上铺设地面饰材15的地板供暖装置的所述发热部通电来供暖的方法中，将对发热部10的通电时段分成白天通电时段和夜间通电时段，这两个时段的发热部10的设定温度有差异，将夜间通电时段的设定温度控制成保持在比白天通电时段的设定温度高的温度下。
文档编号F24D13/02GK1396413SQ0114071
公开日2003年2月12日 申请日期2001年9月21日 优先权日2001年7月10日
发明者清川晋, 清川太郎 申请人:清川晋, 清川太郎