JP2881584B1 - 温水式床暖房装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【目的】温水式床暖房の伝熱性能を改善向上すると共
に、機材のコストダウン、設置時の付帯工事の減少を目
的とする。 【構成】内径１０ｍｍ以下の小径チューブに空気と液体
の混合流を吐出し気液を分離したままの状態で流動せし
める流体回路で、吐出ポンプ、気液分離器、気液混合
部、液体加熱器、連結管から構成しており、数ｃｍ間隔
で床面に敷設した長いチューブに加熱された気液を吐出
循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】温水式の床暖房に関するもので住
宅設備産業分野で利用される。

【０００２】

【従来の技術と課題】温水式床暖房は既に広く使用され
ており、加熱源として石油ボイラーやガスボイラー、さ
らに深夜割引電力を利用する電気温水機などがある。そ
れぞれは互いに長所、短所を持っており競合しながら技
術的 経済的な改良開発が続けられている。体育館等の
様に広い床面の場合は大型ボイラーによる給湯となる
が、一般住宅の場合は小型の給湯器がその熱源となる。

【０００３】熱源のいかんを問わず温水床暖房は銅パイ
プやポリエチレンチューブを５〜３０ｃｍ程度の間隔で
床面に敷設し、温水をポンプで循環させている。温水チ
ューブを密に敷設すれば伝熱性能は良くなるがチューブ
全長が長くなって、ポンプの吐出圧力が高くなり、チュ
ーブも耐圧力のある材料が必要でコストアップになる。
敷設間隔を広くするとチューブ全長は短く、吐出圧力は
低くなるが、伝熱面積が小さくなり床面温度の上昇に時
間がかかりすぎる。また温水温度を高くせねばならない
他、温度むらを防止するための金属製均熱板が必要とな
る。温水チューブは内径１０〜２０ｍｍが、チューブの
敷設間隔は１０〜２０ｃｍ程度が一般的であり、面積１
畳当たりのチューブ長さは１５ｍ前後が多い。

【０００４】熱源としてガスや石油を燃やす場合は排ガ
スが出るため、室外に給湯機を設置せざるを得ないし、
深夜電力利用の貯湯式温水床暖房の場合も、温水タンク
が大きく狭い室内には設置できない。床暖房は優れた暖
房方式でわあるが高価である他、付帯工事が多い等の欠
点があり、その改良開発が待たれている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１、図４、図５に本発
明の実施例を示す。図１において、１はポンプで気液分
離器２に 気体管５、液体管６を介して連結しており、
吐出側に加熱器３を連結している。加熱器内の液中ｂ内
に電熱ヒータ４を設けて、液体を加熱する。加熱器内部
の上部で空気ａ、液体ｂは分離しており、この位置に吐
出チューブ７の一端が開口保持されている。チューブ内
は戻り側チューブ８の一部を拡大図示した様に空気ａ、
液体ｂが分離した状態にある。

【０００６】吐出チューブ７は暖房しようとする床面９
に数ｃｍ間隔で敷設され、戻り側チューブ８から気液分
離器２に帰る。チューブは空気ａと液体（水や不凍液）
ｂが表面張力によって完全に分離する小径管で、内径６
ｍｍ以下が選ばれる。内径が１０ｍｍ以上では図６の様
に空気ａは上部に分離するが、液体ｂは下部に長く繋が
る。

【０００７】床面９に敷設されたチューブは適宜分岐し
て複数の並列チューブ郡を形成する。図２は既存の温水
床暖房を示し、ポンプ１は液体のみを吐出しチューブ７
から温水が出ていき、チューブ８から温水機１１に戻
る。温水機１１の加熱源１２はガスや灯油や電気ヒータ
が使用されるが、チューブ内は温水のみで完全に満たさ
れている。

【０００８】図４は気液分離器２をポンプ１の吐出側に
設け、電熱ヒータ４をその分離器内の液中に設けた実施
例を示す。このばあい、分離器２はポンプの吐出圧を保
持するために気密構造となる。

【０００９】図５は既存の温水機１１から温水のみを気
液分離器２に引き込んだ実施例である。この場合、ポン
プ１には加熱された気液が通過するので耐高温仕様が必
要となる。

【００１０】

【作用と効果】図３は本発明による実施例と、図２に示
す従来技術による実施例を比較してポンプ１の作動時の
圧力変化図を示している。Ｐ２はチューブに温水を満た
した従来技術による場合で、液体が非圧縮性流体である
為、始動時に高いピーク圧力が発生する。Ｐ１は本発明
による場合で、チューブ内は空気ａと液体ｂが分離した
まま流動するので、空気の圧縮性の効果で始動時のピー
ク圧力は発生しないし、その後の作動圧力も格段に低
い。

【００１１】さらに停止時にはチューブ内の空気室ａが
冷えて収縮するので圧力も低下する。この効果からポン
プ始動時には閉じ込められていた吐出側圧力が低下して
おり、始動時の必要圧力は一層低くてすむ。

【００１２】本発明による実施例では図３に示す様に既
存の床暖房に比して、システム全体をより低い圧力で駆
動出来る。この効果はポンプ１及びその駆動モータのコ
ストダウンに直結する。またチューブもより小径で薄肉
の低圧仕様のもので良い。このことは、より柔軟で低価
格の樹脂チューブが使え図１に示す曲がり部分１０での
曲げ半径を従来システムに比べはるかに小さくでき、チ
ューブ敷設の間隔を２〜３ｃｍ程度にまで密にすること
ができ、床面積１畳当たりのチューブ長さを６０〜８０
ｍと従来技術の５〜１０倍にでき、コストアップを抑制
したままで、伝熱性能が格段に良くなる。

【００１３】管径の大きいチューブに混合気液を流すと
図６に示す様に液体ｂは繋がって下部に、空気ａは上部
に分離する。このためチューブ上面への熱伝導よりチュ
ーブ下面へ逃げる熱が大きくなり、床面への伝熱性能を
低下させる。本発明では空気ａと液体ｂは完全に分離し
ており熱伝導は均一である他、管径が小さいので気液の
流速が速く伝熱性能ははるかに良くなる。

【００１４】床暖房は温まるまでに時間がかかるのが欠
点の一つであるが、本発明によって格段に改良される
他、チューブに小径管を使用することから、暖房面機材
の厚みを薄くできる効果もある。さらに温度むらが少な
くなるので既存技術では必要な金属シート状の均熱板が
不用になり、システム全体のコストダウンに効果があ
る。

【００１５】本発明の実施例では、ポンプ１、気液分離
器２、加熱器３、はいずれも小型で一つのポンプボック
スに集合することが容易であり、しかも電気ヒータを使
用すれば排気ガスを出さないので、床暖房する室内に全
ての機器を設置でき壁面の穴明け工事が不要になる効果
もある。

【００１６】図５の実施例では室外に設置した既存の温
水機から温水のみを分岐して利用することも出来る効果
もある。この場合は熱源の種類は問わず、ガスでも灯油
でも電力でも同じである。

【００１７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成図

【図２】従来技術の構成図

【図３】始動時の圧力変化比較図

【図４】本発明による別の実施例構成図

【図５】本発明による別の実施例構成図

【図６】管径の大きいチューブ内の気液分離図

【符号の説明】

１ ポンプ、 ２ 気液分離器、 ３ 加熱器、 ４
ヒータ、５ 気体管 ６ 液体管、７ 吐出側チューブ、８ 戻り側チュー
ブ、ａ 空気、ｂ 液体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径１０ｍｍ以下の小径チューブに空気
   と液体の混合流を吐出し気液を独立分離したままの状態
   で流動させる流体回路で、ポンプの吐出側又は吸入側の
   一方に気液分離器を設け、その分離器に連結する気体管
   と液体管を合流させる混合部を付属せしめ、液体部に加
   熱手段を付加するか、または分離器と独立した加熱器を
   流体回路中に追加して構成し、数十〜数百ｍの長い小径
   チューブを床面に数ｃｍ間隔で敷設して床面を暖め、放
   熱冷却した戻りチューブをポンプの吸入側に連結して構
   成する温水式床暖房。