JP2001141249A

JP2001141249A - 床暖房装置の熱源ユニット

Info

Publication number: JP2001141249A
Application number: JP2000257832A
Authority: JP
Inventors: Kiyoo Kobayashi; 清男小林
Original assignee: Yuki KK
Current assignee: Yuki KK
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】建築物の各住居又は各室に比較的容易に配設
することができ、しかも、床暖房装置の始動時の暖房立
ち上げ時間を短縮することができる温水循環式床暖房装
置の熱源ユニットを提供する。【解決手段】床暖房装置１の熱源ユニット２は、床暖
房配管１２に接続された温水供給ヘッダーｈｓ及び温水
還流ヘッダーｈｒと、温水の貯水域３５を有する温水タ
ンク３０と、温水タンクの温水を加熱する温水加熱手段
３１、３２と、ヘッダー及び温水タンクを相互連通する
温水循環配管Ｓ１、Ｒ１とを備える。ヘッダー、温水タ
ンク、温水加熱手段及び温水循環配管は、ケーシング２
８内に収容される。温水タンクの貯水域は、暖房始動時
に供給可能な比較的多量の温水を貯留する。床暖房配管
をヘッダーに接続することにより、温水循環式の床暖房
装置が形成され、温水タンクの貯留水(温水)は、温水供
給ヘッダー、床暖房配管及び温水還流ヘッダーを循環し
た後、温水タンクに還流する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、床暖房装置の熱源
ユニットに関するものであり、より詳細には、建築物の
各住居又は各室に比較的容易に施工することができる温
水循環式床暖房装置の熱源ユニットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、中規模又は大規模建築物等の冷
房装置又は暖房装置を構成する空調機器は、熱媒体液循
環配管を介して比較的大型の熱源機器に連結される。熱
源機器の運転は、中央監視設備等にて集中制御され、配
管系は、熱媒体流体を各空調機に循環する。この種の空
調設備は、一般に大容量の熱源機器及び複雑な熱媒体循
環配管と関連しており、比較的広範囲の室又は空調領域
を画一的に空調し得る反面、比較的高額な空調設備の工
事費を要し、しかも、厳密且つ煩雑な制御及び運転管理
を要することから、多数の室、小部屋又は小区画に分割
された建築物又は空調領域の空調設備としては、一般に
適応し難い。

【０００３】これに対し、各室毎又は各区画毎に任意に
冷・暖房運転可能な個別制御方式の空調装置として、例
えば、ヒートポンプ方式の空調機が、広く実用に供され
ており、この種のヒートポンプ式空調機として、屋外機
及び屋内機から構成される所謂セパレート形式のユニッ
ト型空調機が実用化されている。屋内機は、屋内の居室
に配置され、他方、屋外機は、建物に隣接した地盤、或
いは、ベランダ又はバルコニー等に配置され、屋内機及
び屋外機は、比較的小径の熱媒体循環配管を介して相互
連結される。この種のヒートポンプ式空調機は、新設工
事又は既設改修工事等の工事種別を問わず、設計・施工
を比較的容易になし得るばかりでなく、比較的安価な規
格生産品を容易に入手でき、しかも、時間帯及び使用形
態が異なる室を所望の如く個別空調し得ることから、集
合住宅（所謂マンション建築物）又は一般住宅等の空調
設備として、国内全般に広く普及している。

【０００４】また、温水配管を床に敷設してなる温水循
環方式の床暖房装置が知られている。室内床面を加熱す
る床暖房装置は、快適且つ理想的な暖房設備として一般
に高い評価を得ている。建築物全体の熱源において加熱
された加熱流体（温水）は、温水供給主管を介して各室
の床埋設配管に給送され、床暖房装置は、床埋設配管を
流通する加熱流体と各室の床材との熱交換作用により、
各室の床表面を加熱する。床暖房領域にて降温した温水
は、温水還流主管を介して熱源に還流し、再熱された
後、温水供給主管によって各室の床暖房装置に供給され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、集合住宅又は
ワンルームマンション等の如く、使用時間帯及び使用形
態が異なる多数の小区画又は小部屋を有する建築物にお
いては、各室毎又は各区画毎に独立した床暖房装置を設
置することが望まれる。しかしながら、従来構成の床暖
房設備を集合住宅の各住居又はワンルームマンションの
各室等に施工する場合、床暖房装置の熱源は、各住居又
は各室毎に独立し難く、仮に各住居又は各室毎に独立に
熱源を設置すると、建築物の建設費及び暖房設備の維持
管理費等が高額化する事態が生じてしまう。このため、
床暖房装置は、優れた暖房効果及び快適性が認められて
いるにもかかわらず、この種の建築物の暖房装置として
広く普及するに至っていない。

【０００６】このような欠点を解消すべく、暖房運転時
のヒートポンプ式空調機の熱媒体ガスを床暖房配管に直
に循環する方式、或いは、熱交換器を介して熱媒体ガス
の保有熱量を床暖房装置の循環温水に熱伝達する方式等
の各種空調システムが過去に検討されたが、かかる方式
の空調システムは、熱媒体ガス及び温水の流路を切換制
御する複雑な流路切替装置、或いは、精密且つ高価な熱
媒体ガスの圧力制御手段及び温度制御手段等を要するば
かりでなく、熱媒体ガスの温度制御が実際には非常に困
難であることから、依然として実用化されるに至ってい
ない。

【０００７】しかも、床暖房装置は、冬季早朝等の始動
時に比較的長時間の暖房立ち上げ時間を要することか
ら、ヒートポンプ式空調機のように蓄熱能力が小さい熱
源によっては、現実の暖房運転に具合良く適合し難い事
情がある。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、建築物の各住居又
は各室に比較的容易に配設することができ、しかも、床
暖房装置の始動時の暖房立ち上げ時間を短縮することが
できる温水循環式床暖房装置の熱源ユニットを提供する
ことにある。

【０００９】本発明は又、建築物全体の冷暖房熱源と関
連することなく、建築物の各住居毎又は各室毎に床暖房
装置の施工を可能にする温水循環式床暖房装置の熱源ユ
ニットを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成すべく、温水を流通可能な床暖房配管と、床
暖房配管に温水を循環する温水循環手段とを備えた床暖
房装置の熱源ユニットにおいて、前記床暖房配管に接続
された温水供給ヘッダー及び温水還流ヘッダーと、温水
の貯水域を有する温水タンクと、前記温水タンクの温水
を加熱するための温水加熱手段と、前記ヘッダー及び温
水タンクを相互連通する温水循環配管と、前記ヘッダ
ー、温水タンク、温水加熱手段及び温水循環配管を収容
するケーシングとを備え、前記温水タンクの温水は、前
記温水供給ヘッダー、床暖房配管及び温水還流ヘッダー
を循環した後、前記温水タンクに還流することを特徴と
する床暖房装置の熱源ユニットを提供する。

【００１１】本発明の上記構成によれば、熱源ユニット
は、温水を加熱する温水加熱手段と、温水を貯水する温
水タンクとを備えており、床暖房配管をヘッダーに接続
することにより、温水循環式の床暖房装置が形成され
る。従って、温水循環式床暖房装置の熱源ユニットは、
建築物の各住居又は各室に比較的容易に配設することが
できる。しかも、温水タンクの貯水域は、暖房始動時に
供給可能な比較的多量の温水を貯留するので、暖房立ち
上げ時間は、大幅に短縮する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態によれ
ば、上記温水加熱手段は、上記温水タンクに取付けられ
た電気ヒータを備える。好ましくは、電気ヒータは、昼
間電力（通常電力）を通電可能な第１ヒータと、深夜電
力を通電可能な第２ヒータとを含む。好ましくは、温水
加熱手段の制御装置は、深夜電力を利用可能な時間帯に
第２ヒータを主として作動し、所望により、第１ヒータ
を通常電力により補助的に作動する。他方、制御装置
は、昼間運転時に第１ヒータを主加熱手段として作動す
る。

【００１３】本発明の他の好適な実施形態において、上
記温水加熱手段は、熱媒体流体と温水との熱交換により
温水を加熱する熱交換装置からなり、熱交換装置は、ケ
ーシング内に配置される。好ましくは、ヒートポンプ式
空調装置を循環する熱媒体、或いは、温水ボイラの高温
の温水が、上記熱媒体流体として熱交換装置に供給され
る。

【００１４】このような構成によれば、通電時に発熱す
る電気ヒータ、或いは、高温の熱媒体が供給される熱交
換装置は、床暖房配管を循環する温水を加熱する。従っ
て、電源、或いは、ヒートポンプ式空調装置又は小型温
水ボイラ等の個別熱源を備えた建築物の各住居又は各室
に熱源ユニットを配置し、床暖房配管を熱源ユニットに
接続することにより、床暖房装置を比較的容易に各住居
又は各室に施工することができる。しかも、このような
床暖房装置は、建築物全体の冷暖房熱源と関連すること
なく、各住居又は各室毎に独立して運転することができ
る。

【００１５】本発明の更に好適な実施形態によれば、温
水を加圧する温水循環ポンプが、熱源ユニットのケーシ
ング内に配置され、温水循環ポンプは、上記温水循環手
段を構成する。温水は、温水循環ポンプの循環圧力下に
温水供給ヘッダー、床暖房配管及び温水還流ヘッダーを
循環する。好ましくは、温水供給ヘッダー及び温水還流
ヘッダーを相互連通可能なバイパス管路が設けられると
ともに、バイパス管路を流通するバイパス流量を切換制
御又は可変制御可能な制御弁がケーシング内に設けられ
る。

【００１６】好ましくは、補給タンク又は補助タンク
が、熱源ユニットのケーシング内に配置される。補給タ
ンクは、温水タンクに連結され、温度変化等に伴う貯水
域の温水の熱膨張・収縮を吸収する。補助タンクは、第
１連通管を介して温水タンクと連通し、第２連通管を介
して循環配管の負圧部分と連通する。第１連通管は、補
助タンクの頂部ポートを温水タンクの上部ポートに接続
し、第２連通管は、補助タンクの底部ポートを上記負圧
部分、例えば、循環ポンプ吸引口近傍の配管部分に接続
する。

【００１７】他の観点より、本発明の好適な実施形態に
よれば、給湯器具に接続された給湯配管が、上記温水タ
ンクに接続される。好ましくは、給湯配管の給水と、温
水タンクの温水との熱交換により給水を給湯水に加熱す
る熱交換手段が、温水タンクに設けられる。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の好適な
実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の第１
実施例に係る床暖房装置の全体構成を概略的に示す建築
物の部分縦断面図（図１（Ａ））及び床部分拡大図（図
１（Ｂ））である。

【００１９】建築物の居室Ｔは、床暖房装置１を備えた
床構造体Ｆ１、上階の床構造体（又は屋根構造体）Ｆ２
に懸吊された天井構造体Ｃ、外装窓Ｗ２を備えた外壁構
造体Ｗ１、更には、ドア等を備えた内壁構造体Ｗ３によ
り区画される。図１（Ａ）に指示する“B"部分の拡大図
が、図１（Ｂ）に図示されている。床構造体Ｆ１は、コ
ンクリート床スラブ又は木質系合板等の床基盤８と、床
基盤８上に延在する床下地材６と、床下地材６上に敷設
された床仕上材７とから構成される。

【００２０】温水循環方式の床暖房装置１は、床暖房配
管を構成する温水配管の管路集合体１０と、管路集合体
１０に温水を供給する熱源ユニット２とを備える。複数
の管路集合体１０が床基盤８上に敷設され、各管路集合
体１０の温水管路１２が、接続管１５、１６を介して熱
源ユニット２のヘッダーｈｓ、ｈｒに連結される。熱源
ユニット２は、外壁構造体Ｗ１の室内側壁面に隣接し
て、外装窓Ｗ２の下側に配置される。

【００２１】図１（Ｂ）に示す如く、各々の管路集合体
１０は、幅員方向に所定の間隔を隔てて配置された６本
の温水管路１２と、管路１２の間に延在し且つ隣接する
管路１２同士を相互連結する基板１４とから構成され
る。管路１２は、実質的に円形断面形状を有する管体か
らなり、流体を圧送可能な流体通路１３を中心部に備え
る。管路集合体１０は、合成ゴム等のゴム素材、合成樹
脂、或いは、合成ゴム及び合成樹脂の混合材料を基材と
した一体成形品からなり、好ましくは、合成繊維又は天
然繊維の短繊維強化材を混入した特殊ゴムを母材又は主
材とするハイブリッドポリマーエラストマーの押出成形
品からなる。各管路１２の相互間隔は、例えば、１５乃
至４０mm程度に設定され、各管路１２の外径及び内径は
夫々、１０乃至１５mmおよび５乃至１０mm程度に設計さ
れる。管路集合体１０は、カチオン系接着剤によって床
基盤８の上面に接着され、床下地材６を構成するセメン
ト系又はセラミック系セルフレベリング材により被覆さ
れる。床下地材６上には、一般的な施工方法に従って、
Ｐタイル、塩ビシート又は絨毯等の床仕上材７が敷設さ
れる。

【００２２】図２は、図１に示す熱源ユニット２の内部
構造を示す正面図である。熱源ユニット２のケーシング
２８内には、温水循環ポンプ２１、比例制御式又は二位
置(ON/OFF)制御式（流路切換式）の電動３方弁２４、温
水タンク３０及び補給タンク４０が配置される。温水タ
ンク３０は、温水供給管Ｓ１及びメンテナンスバルブＶ
１を介して温水循環ポンプ２１の吸引口に接続される。
温度計Ｔが、温水供給管Ｓ１に介装され、メンテナンス
バルブＶ２が、温水供給管Ｓ１に接続される。

【００２３】ポンプ２１の吐出口が、温水供給ヘッダー
ｈｓの上流端に接続され、ヘッダーｈｓの下流端が、バ
イパス管路Ｂの上流端に接続される。温水供給ヘッダー
ｈｓは、多数の温水供給ノズルｎｓを有し、温水管路１
２（図１）の上流端に連続する接続管１５（図２に仮想
線で示す）が、各供給ノズルｎｓに連結される。圧力計
Ｐがヘッダーｈｓに接続され、メンテナンスバルブＶ３
が、ヘッダーｈｓとバイパス管路Ｂとの接続部に取付け
られる。

【００２４】管路１２の下流端に連続する接続管１６
（図２に仮想線で示す）は、温水還流ヘッダーｈｒの温
水還流ノズルｎｒに連結される。ヘッダーｈｒは、ヘッ
ダーｈｓの上方に配置され、ヘッダーｈr の下流端は、
３方弁２４の第１ポート２４ａに接続される。３方弁２
４の第２ポート２４ｂが、バイパス管路Ｂの下流端に接
続され、３方弁２４の第３ポート２４ｃが、温水還流管
Ｒ１に接続される。

【００２５】温水タンク３０の本体部分は、水平な中心
軸線を有する金属製円筒体からなり、不凍液等により調
製された温水を封入可能な貯水域３５が、温水タンク３
０の内部に形成される。第１及び第２電気ヒータ３１、
３２が、温水タンクの各端部に対をなして配置され、温
水タンク３０の両端部を密閉する。ヒータ３１、３２は
夫々、電線Ｅ１、Ｅ２を介して制御装置ＥＵに接続され
る。ヒータ３１、３２の発熱体３３、３４が、貯水域３
５内に延び、貯水域３５に封入された温水と伝熱接触す
る。温水温度を検出する温水温度センサ３７が、制御信
号線（一点鎖線で示す）を介して制御装置ＥＵに接続さ
れる。ヒータ３１、３２は又、発熱体３３、３４の過熱
を防止する過熱防止センサ（図示せず）を備え、制御装
置ＥＵは、過熱防止センサが発熱体３３、３４の異常高
温を検出したとき、ヒータ３１、３２に対する給電を強
制的に停止する。また、制御装置ＥＵは、制御信号線
（一点鎖線で示す）を介して、温水循環ポンプ２１及び
３方弁２４の駆動部に接続されるとともに、居室Ｔの室
内温度を検出する室温センサ１７と、室内床面温度を検
出する床面温度センサ１８とに接続される。

【００２６】エア抜き手段及び初期給水手段を構成する
ピーコック３９が、温水タンク３０の左端部に配設さ
れ、補給タンク４０と連通する膨張管３６が、温水タン
ク３０の右端部に接続される。膨張管３６は、メンテナ
ンスバルブＶ４を介して連通管３８の基端部に接続さ
れ、連通管３８の末端部が、補給タンク４０の底部ポー
ト４１に接続される。補給タンク４０は、所定量の空気
を封入した垂直な円筒形容器からなる。ピーコック４９
が、補給タンク４０の頂部に配設され、容器内の温水レ
ベルを表示する水位ゲージ４２が、補給タンク４０の側
面に配置される。補給タンク４０の容器内領域は、温水
タンク３０の貯水域３５と連通し、従って、貯水域３５
の温水の膨張・収縮は、補給タンク４０内の温水及び空
気の体積変化により吸収される。

【００２７】次に、上記構成の床暖房装置１の作動につ
いて説明する。制御装置ＥＵは、第１ヒータ３１に昼間
電力（通常電力）を供給し、第２ヒータ３２に深夜電力
を供給する。深夜電力を利用可能な時間帯には、第２ヒ
ータ３２が温水タンク３０の主加熱手段として作動す
る。深夜電力を通電した第２ヒータ３２は、貯水域３５
の温水を所定温度、例えば、８０℃に加熱する。体積膨
張した温水の部分は、膨張管３６及び連通管３８を介し
て補給タンク４０に流入する。制御装置ＥＵは又、温水
温度センサ３７の温度検出値に基づいて第２ヒータ３２
をＯＮ／ＯＦＦ制御し、貯水域３５の温水温度を上記所
定温度に保持する。貯水域３５内の温水は、例えば、２
５００乃至３０００Kcal/hの暖房熱容量を有する。所望
により、通常電力を第１ヒータ３１に適宜通電し、第１
ヒータ３１を補助的加熱手段として使用しても良い。

【００２８】制御装置ＥＵは、床暖房装置１の始動時
（冬季早朝等）に温水循環ポンプ２１を作動する。温水
タンク３０の温水は、ポンプ２１に吸引され、ポンプ２
１の吐出圧力下にヘッダーｈｓ、管路１２及びヘッダー
ｈｒを循環し、室内暖房負荷により降温した後、温水タ
ンク３０に還流する。制御装置ＥＵは、温度センサ３７
の温度検出値に従って第１ヒータ３１の発熱体３３の通
電を可変制御し、貯水域３５の温水を所定温度に保持す
る。温度変化に伴う貯水域３５の温水の膨張・収縮は、
補給タンク４０によって吸収される。なお、夜間（深
夜）に床暖房装置１を運転する場合、制御装置ＥＵは、
温度センサ３７の温度検出値に基づいて第１及び第２ヒ
ータ３１、３２の双方を作動する。この場合、安価な深
夜電力を利用した第２ヒータ３２を主加熱手段として作
動することが、運転費を軽減する上で有利である。ま
た、所望により、昼間時における床暖房装置１の高負荷
運転時に昼間電力を第２ヒータ３２に適宜通電し、第２
ヒータ３２を補助的加熱手段として使用することも技術
的に可能である。

【００２９】制御装置ＥＵは、室温センサ１７及び床面
温度センサ１８の温度検出値に基づいて床暖房装置１の
暖房負荷を演算し、床暖房装置１の定常運転時又は低負
荷運転時に床暖房装置１の暖房負荷に応じて３方弁２４
の開度調節又は二位置(ON/OFF)制御を行い、バイパス管
Ｂの流量を制御する。制御装置２５は更に、室内温度の
上昇、或いは、床面温度の上昇に伴って床暖房装置１の
暖房負荷が消失したとき、バイパス管Ｂの流量を最大流
量に設定して管路１２の温水循環を完全に停止するか、
或いは、温水循環ポンプ２１の作動を過渡的に停止す
る。

【００３０】このような床暖房装置１の構成によれば、
温水タンク３０を内蔵した熱源ユニット２を各室に配置
し、各室の床暖房配管を熱源ユニット２のヘッダーｈ
ｓ、ｈｒに接続することにより、床暖房装置１を各室毎
に配設することができる。熱源ユニット２は、例えば、
単相２００Ｖ又は３相２００Ｖ電源を有する室に配置さ
れ、深夜電力及び昼間電力をエネルギー源とする床暖房
装置１の温水熱源として使用される。これにより、建築
物全体の温水熱源及び温水循環配管と関連なく温水循環
方式の床暖房装置１を各室に設けたり、或いは、このよ
うな温水熱源及び温水循環配管を備えていない建築物に
おいて温水循環方式の床暖房装置１を比較的容易に設置
することが可能となる。

【００３１】図３は、図２に示す熱源ユニット２の変形
例を示す正面図である。図３に示す熱源ユニット２は、
３方弁２４及びバイパス管路Ｂ（図２）を備えていない
点を除き、図２に示す熱源ユニット２と実質的に同一の
構造を有する。ヘッダーｈｓ及びヘッダーｈｒは相互分
離し、ヘッダーｈｓの末端部には、エア抜き手段及び初
期給水手段を構成するピーコック２９が配設される。制
御装置ＥＵは、前述の如く、第１及び第２ヒータ３１、
３２に対して給電し、貯水域３５の温水温度を上記所定
温度に保持する。制御装置ＥＵは、室温センサ１７及び
床面温度センサ１８の温度検出値に基づいて床暖房装置
１の暖房負荷を演算し、温水循環ポンプ２１の作動をＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御する。温水循環ポンプ２１として、電圧
制御等により圧送流量を可変制御可能な形式の温水ポン
プを使用し、暖房負荷と比例して管路１２（図１）の温
水循環流量を可変制御しても良い。

【００３２】熱源ユニット２の更なる変形例として、上
記構造の電気ヒータ３１、３２に代えて、温水タンク３
０の外周面を被覆する面状電気ヒータを使用し、或い
は、電磁誘導加熱式のヒータを使用しても良い。

【００３３】図４は、図２に示す熱源ユニットの他の変
形例を示す正面図である。図４に示す熱源ユニットは、
還流ヘッダーｈｒ及び温水供給管Ｓ１との間に介装され
た比例制御式又は二位置(ON/OFF)制御式の電動３方弁２
５を備える。制御装置ＥＵは、室温センサ１７及び床面
温度センサ１８の温度検出値に応じて３方弁２５の開度
調節又は二位置(ON/OFF)制御を行い、還流ヘッダーｈｒ
と温水供給管Ｓ１とを相互連通してヘッダーｈｒの温水
を供給管Ｓ１にバイパスする。温水循環ポンプ２１は、
常時作動し、管路１２（図１）の通水流量を実質的に一
定に維持し、３方弁２５は、暖房負荷の低減に応じてバ
イパス流量を増大する。このような構成によれば、温水
循環ポンプ２１の不規則な間欠運転又はハンチング現象
を防止し、ポンプ２１の作動を安定化し且つその耐用年
数を増大することができる。その他の熱源ユニット２の
構成は、図３に示す熱源ユニット２と実質的に同一であ
るので、更なる詳細な説明は、省略する。

【００３４】図５は、図２に示す熱源ユニットの更に他
の変形例を示す正面図である。図５において、電線Ｅ
１、Ｅ２、センサ１７、１８及び制御信号線等は、図示
を省略してある。

【００３５】図５（Ａ）に示す熱源ユニット２は、図２
に示す熱源ユニットと同様の形式のものであり、３方弁
２４を備える。他方、図５（Ｂ）に示す熱源ユニット２
は、図３に示す熱源ユニットと同様の形式のものであ
り、ＯＮ／ＯＦＦ作動型定流量式又は可変流量式の温水
循環ポンプ２１を備える。

【００３６】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す各熱源ユ
ニット２は、温水供給管Ｓ１に接続された補助タンク４
０を備える。補助タンク４０は、垂直な円筒形容器から
なり、容器内の温水レベルを表示する水位ゲージ４２
が、補給タンク４０の側面に配置される。

【００３７】供給管Ｓ１には、管継手４７が介装され
る。管継手４７は、循環ポンプ２１の吸引口の近傍に配
置される。連通管４８の末端部が、管継手４７の下部流
入ポートに接続される。連通管４８の基端部は、補助タ
ンク４０の底部ポート４１に接続される。補助タンク４
０の頂壁には、頂部ポート４３が設けられ、連通管３８
の末端部が、ポート４３に接続される。

【００３８】上部流出ポート４４が、温水タンク３０の
最上部に設けられ、Ｔ型継手４５がポート４４に接続さ
れる。Ｔ型継手４５の各ポートには、コック型開閉弁３
９及びメンテナンスバルブＶ４が夫々取付けられ、バル
ブＶ４には、連通管３８の基端部が接続される。

【００３９】連通管３８、４８の管路直径は、供給管Ｓ
１及び還流管Ｒ１の管路直径の１／３以下に設定され
る。例えば、供給管Ｓ１及び還流管Ｒ１の管路直径が２
５mmであるとき、連通管３８、４８の管路直径は、６〜
８mm程度に設計される。

【００４０】補給タンク４０は、膨張・収縮等に伴う温
水の容積変化を補償する容積補償手段として機能するば
かりでなく、管内エアーのエアー抜き手段として機能す
る。即ち、密閉方式の温水循環回路では、温水の気液分
離により気泡が生成し、気泡は、温水に連行され、循環
回路内を循環する。気泡が配管の一部に局所的に滞留し
た場合、所謂エアー溜りが形成されるが、この種のエア
ー溜りは、円滑な温水循環を阻害することから、望まし
くない。殊に、この種のエアーは、温水タンク３０内に
滞留し易く、これは、温水タンク３０内の温水減少及び
ヒータ３１、３２の過熱を生じさせる虞があるので、上
記熱源ユニット２においては、特に回避すべき必要があ
り、このため、図２乃至図４に示す熱源ユニットは、従
来形式のエアー抜き手段を備える。しかしながら、図５
に示す熱源ユニット２では、循環ポンプ２１の吸引側に
接続された連通管４８に対して循環ポンプ２１の吸引圧
力が作用するので、補助タンク４０内の温水には、連通
管４８を介して循環ポンプ２１の吸引圧力（負圧）が作
用する。このため、補助タンク４０内の温水は、連通管
４８を介して循環ポンプ２１に誘引され、これにより、
微小流量の補助的循環回路（温水タンク３０−連通管３
８−補助タンク４０−連通管４８−供給管Ｓ１）が形成
され、温水の一部が、連通管３８を介して貯水域３５か
ら補助タンク４０の上部に流入する。温水に混入したエ
アー（気泡）は、温水と一緒に補助タンク４０内に連行
され、補助タンク４０の上部に捕捉される。連通管４８
は、補助タンク４０の下部に接続されているので、補助
タンク４０内に捕捉されたエアーは、連通管４８に流出
せず、エアーを分離・除去した温水のみが連通管４８に
流出し、供給管Ｓ１の温水に合流する。かくして、温水
の気液分離により生じた気泡は、温水タンク３０内に滞
留することなく、補助タンク４０内に流入して捕捉され
るので、配管経路のエアー溜り形成、温水タンク３０内
の温水減少及びヒータ３１、３２の過熱等は、確実に防
止し得る。なお、補助タンク４０内に滞留したエアー
は、定期的なコック型開閉弁３９の手動開放等により、
循環回路の系外に放出される。

【００４１】図５に示す各熱源ユニット２は又、温水タ
ンク３０の液位を測定するフロートスイッチ等の液面計
Ｆ（破線で示す）を備える。液面計Ｆは、制御信号線
（図示せず）を介して制御装置ＥＵに接続され、制御装
置ＥＵは、液面計Ｆの検出結果より温水タンク４０の液
位異常（水量低下）を検出したとき、熱源ユニット２を
作動停止し、警告ランプ又は警報ブザー等を作動させ
る。

【００４２】なお、手動調節可能な圧力調整弁を連通管
３８に介装し、連通管３８の管路抵抗を任意にマニュア
ル設定し得るように構成しても良い。また、極端なタン
ク内液位の低下を検出するフロート式液面計等を補助タ
ンク４０に配設し、液位の異常低下時に電気信号系の外
部警報を出力するように構成することも可能である。

【００４３】図６は、本発明の第２実施例に係る床暖房
装置を備えた空調設備のシステムフロー図であり、図７
は、図６に示す熱源ユニットの内部構造を示す正面図で
ある。各図において、図１乃至図５に示す各構成要素と
実質的に同一又は同等の構成要素については、同一の参
照符号が付されている。

【００４４】建築物の居室は、床暖房装置１を備えると
ともに、所謂セパレート型のヒートポンプ式空調装置Ｈ
Ｐを備える。空調装置ＨＰの屋内機６０は、居室の室内
側壁面に取付けられ、空調装置ＨＰの屋外機７０は、建
築物の外壁面に隣接して屋外地盤又はバルコニー等に配
置される。屋内機６０は、蒸発／凝縮器６１及び室内空
気循環ファン６２を備え、他方、屋外機７０は、蒸発／
凝縮器７１、外気循環ファン７２及びケーシング７３を
備える。屋内機６０及び屋外機７０は、熱媒体流体の循
環回路を構成する熱媒体管路Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３によって
相互連結される。空調装置ＨＰは更に、屋内機６０及び
屋外機７０の作動を協調制御する空調ユニット制御装置
（図示せず）を備える。

【００４５】空調装置ＨＰの熱媒体管路Ｌ１：Ｌ２：Ｌ
３は、流路規制ユニット５を介して熱源ユニット２の熱
交換器２０に接続される。流路規制ユニット５は、熱媒
体管路Ｌ１と常時連通する管路５３と、熱媒体管路Ｌ２
と常時連通する管路５４と、管路５３、５４の間に配置
された逆止弁ＣＶ１と、熱媒体往流管５５に介装された
逆止弁ＣＶ２とを備える。各逆止弁ＣＶ１：ＣＶ２は、
機械的な弁内流路開閉手段により流体の流通方向を規制
するスプリング内蔵型の逆止弁からなる。逆止弁ＣＶ１
は、熱媒体管路Ｌ１から熱媒体管路Ｌ２に向かう熱媒体
ガス流の流通を阻止し、他方、熱媒体管路Ｌ２から熱媒
体管路Ｌ１に向かう熱媒体ガス流の流通を許可する方向
に配向される。従って、空調装置ＨＰの熱媒体ガス流
は、冷房運転時に管路Ｌ２から管路Ｌ１に流通し、この
結果、熱交換器２０の循環回路（熱媒体往流管５５及び
熱媒体還流管５６）を流通する熱媒体ガス流、即ち、熱
交換器２０を循環する熱媒体ガス流は、形成されない。
他方、空調装置ＨＰの熱媒体ガス流は、暖房運転時に管
路Ｌ１から往流管５５の逆止弁ＣＶ２に向かって流通す
る。

【００４６】逆止弁ＣＶ２は、管路Ｌ１から往流管５５
に向かう熱媒体ガス流の流通を許可し、逆方向の熱媒体
ガス流の流通を阻止するように配向される。従って、空
調装置ＨＰの熱媒体ガス流は、暖房運転時に熱媒体管路
Ｌ１から熱媒体往流管５５に導入され、熱交換器２０を
流通し、熱媒体還流管５６を介して熱媒体管路Ｌ２に流
通する。他方、逆止弁ＣＶ２は、冷房運転時に閉塞し、
熱媒体ガス流は、熱交換器２０の循環回路（往流管５５
及び還流管５６）を循環することなく、管路Ｌ２から管
路Ｌ１に直に流通する。

【００４７】熱源ユニット２の内部構造が図７に図示さ
れている。図７に示す如く、熱源ユニット２は、ケーシ
ング２８、温水循環ポンプ２１、比例制御式又は二位置
制御式の電動３方弁２４、温水タンク３０及び補給タン
ク４０を備えるとともに、空調装置ＨＰの熱媒体流体と
床暖房装置１の温水との熱交換を行う上記熱交換器２０
をケーシング２８内に内蔵する。温水タンク３０は、上
記第１実施例と同様に水平な中心軸線を有する金属製円
筒体から構成され、不凍液等により調製された温水を封
入可能な貯水域３５を形成する。しかしながら、円筒体
の両端部は、閉塞部材により閉塞しており、温水タンク
３０は、上述の電気ヒータ３１、３２を備えていない。

【００４８】温水タンク３０の温水は、温水循環ポンプ
２１の循環圧力下に熱交換器２０、ヘッダーｈｓ、管路
１２及びヘッダーｈｒを循環する。室内暖房負荷により
降温した温水は、熱交換器２０において空調装置ＨＰの
熱媒体流体と熱交換し、所望の温度、例えば、６０℃以
上の温度に加熱される。制御装置ＥＵは、室温センサ１
７及び床面温度センサ１８の温度検出値に基づいて床暖
房装置１の暖房負荷を演算し、床暖房装置１の定常運転
時又は低負荷運転時に床暖房装置１の暖房負荷に応じて
３方弁２４の開度調整又は流路切換制御を実行し、バイ
パス管Ｂの流量を制御する。室内温度の上昇、或いは、
床面温度の上昇に従って床暖房装置１の暖房負荷が消失
したとき、制御装置ＥＵは、バイパス管Ｂの流量を最大
流量に設定して管路１２（図１）の温水循環を完全に停
止する。この結果、温水は、熱交換器２０及びヘッダー
ｈｓ、ｈｒからなる熱源ユニット２内の循環回路を循環
し、温水タンク３０の貯水域３５は、熱交換器２０によ
り加熱された比較的高温の温水を貯留する。

【００４９】図８は、図７に示す熱源ユニットの変形例
を示す正面図である。図８に示す熱源ユニット２は、図
７に示す熱源ユニット２と実質的に同一の全体構造を有
するが、３方弁２４（図７）を備えておらず、また、深
夜電力により作動する電気ヒータ３２を備える。ヘッダ
ーｈｓとヘッダーｈｒとは相互分離し、ヘッダーｈｓの
末端部には、エア抜き手段及び初期給水手段を構成する
ピーコック２９が配設される。制御装置ＥＵは、夜間に
深夜電力を電気ヒータ３２に給電し、貯水域３５の温水
を所定温度、例えば、８０℃に加熱するとともに、温水
温度センサ３７の温度検出値に基づいて電気ヒータ３２
をＯＮ／ＯＦＦ制御し、貯水域３５の温水温度を上記所
定温度に保持する。

【００５０】制御装置ＥＵは、床暖房装置１の始動時
（冬季早朝等）に温水循環ポンプ２１を作動する。温水
タンク３０の温水は、ポンプ２１の循環圧力下に熱交換
器２０、ヘッダーｈｓ、管路１２及びヘッダーｈｒを循
環し、熱交換器２０により加熱され且つ室内暖房負荷に
より降温した後、温水タンク３０に還流する。制御装置
ＥＵは、室温センサ１７及び床面温度センサ１８の温度
検出値に基づいて床暖房装置１の暖房負荷を演算し、温
水循環ポンプ２１の作動をＯＮ／ＯＦＦ制御する。な
お、深夜電力を利用可能な時間帯（深夜）に床暖房装置
１を運転する場合、制御装置ＥＵは、温度センサ３７の
温度検出値に基づいて電気ヒータ３２を適当に作動す
る。また、温水循環ポンプ２１として、流量を可変制御
可能な形式の温水ポンプを使用し、暖房負荷に比例して
管路１２の温水循環流量を可変制御しても良い。所望に
より、昼間時における床暖房装置１の高負荷運転時に昼
間電力を電気ヒータ３２に適宜通電し、電気ヒータ３２
を熱源ユニット２の補助的加熱手段として併用すること
も技術的に可能である。

【００５１】熱源ユニット２の更なる変形例として、上
記第１実施例における昼間電力作動型の電気ヒータ３１
と同様な電気ヒータを温水タンク３０に更に配設し、昼
間運転時に上記熱交換器２０及び電気ヒータ３１の双方
を使用して熱源ユニット２の温水を加熱しても良い。

【００５２】上記熱源ユニット２の他の変形例として、
熱交換器２０を温水ボイラーの温水循環配管に接続し、
温水ボイラーの温水を熱媒体流体として使用することも
可能である。この場合、温水ボイラー又は給湯器とし
て、一般住宅用の灯油又はガス焚き小型ボイラー、深夜
電力利用型の貯湯式電気温水器、或いは、ガス焚き式給
湯器等を使用することができ、これにより、この種の簡
易且つ小型の温水ボイラーを熱源とした床暖房装置１を
建築物の各住居又は各室に配設することが可能となる。

【００５３】図９は、図７に示す熱源ユニットの他の変
形例を示す正面図である。図９において、センサ１７、
１８及び制御信号線等は、図示を省略してある。

【００５４】図９（Ａ）に示す熱源ユニット２は、図７
に示す熱源ユニットと同様の形式のものであり、３方弁
２４を備える。他方、図９（Ｂ）に示す熱源ユニット２
は、図８に示す熱源ユニットと同様の形式のものであ
り、ＯＮ／ＯＦＦ作動型定流量式又は可変流量式の温水
循環ポンプ２１を備える。

【００５５】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す各熱源ユ
ニット２は、温水供給管Ｓ２に接続された補助タンク４
０を備える。補助タンク４０は、図５に示す補助タンク
４０と実質的に同一の構成のものであり、循環ポンプ２
１の吸引側に接続された連通管４８に対して循環ポンプ
２１の吸引圧力が作用する。補助タンク４０内の温水に
は、連通管４８を介して循環ポンプ２１の吸引圧力（負
圧）が作用し、補助タンク４０内の温水は、連通管４８
を介して循環ポンプ２１に誘引される。この結果、微小
流量の補助的循環回路（温水タンク３０−連通管３８−
補助タンク４０−連通管４８−供給管Ｓ１）が形成さ
れ、温水の一部が、連通管３８を介して貯水域３５から
補助タンク４０の上部に流入する。温水に混入したエア
ー（気泡）は、温水と一緒に補助タンク４０内に連行さ
れ、補助タンク４０の上部に捕捉される。かくして、循
環回路を循環する温水のエアーは、補助タンク４０の上
部に捕捉されるので、配管経路のエアー溜り形成、温水
タンク３０内の温水減少及びヒータ３１、３２の過熱等
は、確実に防止し得る。

【００５６】各熱源ユニット２は又、温水タンク３０の
液位を測定するフロートスイッチ等の液面計Ｆ（破線で
示す）を備え、制御装置ＥＵは、液面計Ｆの検出結果に
基づいて異常な水量低下時に熱源ユニット２を作動停止
し、警告ランプ又は警報ブザー等を作動させる。

【００５７】図１０は、本発明の第３実施例に係る床暖
房装置を構成する熱源ユニットの正面図である。各図に
おいて、図１乃至図９に示す各構成要素と実質的に同一
又は同等の構成要素については、同一の参照符号が付さ
れている。

【００５８】本例の熱源ユニット２において、温水タン
ク３０は、床暖房装置１の温水貯留槽として使用される
ばかりでなく、給湯設備の熱源として使用される。温水
タンク３０の貯水域３５には、熱交換器８０が配置さ
れ、熱交換器８０は、流し台、洗面台又は浴槽等の給湯
器具（図示せず）に接続された給湯配管８１、８２に連
結される。給湯配管８１から熱交換器８０に供給された
給水は、熱交換器８０を流通する間に貯水域３５の温水
と熱交換し、所望の温度、例えば、４０℃程度の温度に
加熱された後、給湯配管８２を介して給湯器具に給送さ
れる。その他の熱源ユニット２の構成は、図２に示す熱
源ユニット２の構成と実質的に同一であるので、更なる
詳細な説明は、省略する。

【００５９】図１１は、図１０に示す実施例の変形例を
示す温水タンク３０の正面図である。図１１（Ａ）に示
す温水タンク３０は、温水タンク３０の外周に配置され
たジャケット型の熱交換器８３を備える。給湯配管８
１、８２が、熱交換器８３のケーシング（外筒）に接続
され、熱交換器８３の貯湯域８５と連通する。温水タン
ク３０のケーシングは、多数の放熱フィン８５を備え、
放熱フィン８５は、貯湯域８５に供給された給水と伝熱
接触する。従って、貯湯域８５の給水は、温水タンク３
０のケーシング及び放熱フィン８５を介して温水タンク
３０内の温水と熱交換し、加熱される。貯湯域８５にお
いて所望の温度に加熱された給湯水は、給湯配管８２を
介して給湯器具に供給される。

【００６０】図１１（Ｂ）に示す温水タンク３０は、給
湯配管８１、８２に直結される。給湯配管８１を介して
貯水域３５に供給された給水は、電気ヒータ３１、３２
により加熱される。貯水域３５の温水は、給湯配管８２
を介して給湯器具に供給される。なお、このような使用
形態においては、床暖房装置１の管路１２を循環する温
水として、不凍液を含まない一般的な水道水又は井水等
が使用される。

【００６１】図１１（Ｃ）に示す温水タンク３０では、
温水供給管Ｓ１及び温水還流管Ｒ１を相互連通する伝熱
管ＳＲが、温水タンク３０を貫通する。伝熱管ＳＲは、
温水タンク３０の中心軸線上に延びており、等間隔に配
列した多数の放熱フィン８４が、伝熱管ＳＲの外周面に
固定される。床暖房装置１の管路１２（図１）を循環す
る温水は、熱交換器２０（図８）により加熱され、伝熱
管ＳＲを流通し、伝熱管ＳＲの管壁及び放熱フィン８４
を介して貯湯域８５の給湯水と熱交換する。貯湯域８５
の給湯水は、給湯配管８２を介して給湯器具に供給され
る。このような構成の温水タンク８０によれば、暖房負
荷の低減時に生じる床暖房装置１の温水の余剰熱が、給
湯域８５の給湯水に蓄熱され、給湯水が保有する熱は、
暖房負荷の増大時又は急増時に床暖房装置１の温水に伝
熱する。

【００６２】以上、本発明の好適な実施例について詳細
に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で
種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例
も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、い
うまでもない。

【００６３】例えば、上記実施例における比例制御式電
動３方弁２４、２５に代えて、手動制御式の３方弁を使
用し、運転形態又は使用時期に応じてバイパス管路Ｂの
バイパス流量をマニュアル設定しても良い。

【００６４】また、上記各実施例では、熱源ユニット２
は、セルフレベリング材に埋設したゴム又は樹脂製の床
暖房配管１２に接続されているが、熱源ユニット２を接
続可能な床暖房配管は、これに限定されるものではな
く、他の形式の温水配管、例えば、軽量コンクリート内
に埋設した金属製床暖房配管、或いは、温水循環式床暖
房パネル内の床暖房配管などの各種床暖房配管に対して
熱源ユニット２を接続しても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の上記構成
によれば、温水循環式床暖房装置の熱源ユニットは、温
水を加熱する温水加熱手段と、温水を貯水する温水タン
クとを備えており、床暖房配管をヘッダーに接続するこ
とにより、建築物の各住居又は各室に比較的容易に配設
することができ、しかも、床暖房装置の始動時の暖房立
ち上げ時間を短縮することができる。

【００６６】更に、本発明の上記構成によれば、熱源ユ
ニットは、通電時に発熱する電気ヒータ、或いは、ヒー
トポンプ式空調装置又は小型温水ボイラ等の個別熱源の
高温熱媒体が供給される熱交換装置を温水加熱手段とし
て備えることにより、建築物全体の冷暖房熱源と関連す
ることなく、各住居又は各室毎に独立して運転すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る床暖房装置の全体構
成を概略的に示す建築物の部分縦断面図（図１（Ａ））
及び床部分拡大図（図１（Ｂ））である。

【図２】図１に示す熱源ユニットの内部構造を示す正面
図である。

【図３】図２に示す熱源ユニットの変形例を示す正面図
である。

【図４】図２に示す熱源ユニットの他の変形例を示す正
面図である。

【図５】図２に示す熱源ユニットの更に他の変形例を示
す正面図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る床暖房装置を備えた
空調設備のシステムフロー図である。

【図７】図６に示す熱源ユニットの内部構造を示す正面
図である。

【図８】図７に示す熱源ユニットの変形例を示す正面図
である。

【図９】図７に示す熱源ユニットの他の変形例を示す正
面図である。

【図１０】本発明の第３実施例に係る熱源ユニットの正
面図である。

【図１１】図１０に示す実施例の変形例を示す温水タン
クの正面図である。

【符号の説明】

１床暖房装置２熱源ユニット１０管路集合体１２温水管路（床暖房配管）２０プレート型熱交換器２１温水循環ポンプ（温水循環手段）２４電動３方弁３０温水タンク３１、３２電気ヒータ３５貯水域４０補給タンク；補助タンクｈｓ温水供給ヘッダーｈｒ温水還流ヘッダーＢバイパス管路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温水を流通可能な床暖房配管と、床暖房
配管に温水を循環する温水循環手段とを備えた床暖房装
置の熱源ユニットにおいて、前記床暖房配管に接続された温水供給ヘッダー及び温水
還流ヘッダーと、温水の貯水域を有する温水タンクと、前記温水タンクの温水を加熱するための温水加熱手段
と、前記ヘッダー及び温水タンクを相互連通する温水循環配
管と、前記ヘッダー、温水タンク、温水加熱手段及び温水循環
配管を収容するケーシングとを備え、前記温水タンクの温水は、前記温水供給ヘッダー、床暖
房配管及び温水還流ヘッダーを循環した後、前記温水タ
ンクに還流することを特徴とする床暖房装置の熱源ユニ
ット。
【請求項２】前記温水加熱手段は、前記温水タンクに
取付けられた電気ヒータを備えることを特徴とする請求
項１に記載の熱源ユニット。
【請求項３】前記電気ヒータは、昼間電力を通電可能
な第１ヒータと、深夜電力を通電可能な第２ヒータとに
より構成されることを特徴とする請求項２に記載の熱源
ユニット。
【請求項４】前記温水加熱手段は、高温の熱媒体流体
と前記温水との熱交換により該温水を加熱する熱交換装
置からなることを特徴とする請求項１に記載の熱源ユニ
ット。
【請求項５】ヒートポンプ式空調装置を循環する熱媒
体が、前記熱媒体流体として前記熱交換装置に供給され
ることを特徴とする請求項４に記載の熱源ユニット。
【請求項６】温水ボイラの高温の温水が、前記熱媒体
流体として前記熱交換装置に供給されることを特徴とす
る請求項４に記載の熱源ユニット。
【請求項７】前記温水供給ヘッダー、床暖房配管及び
温水還流ヘッダーを循環するように温水を加圧する温水
循環ポンプが、前記ケーシング内に配置され、該循環ポ
ンプは、前記温水循環手段を構成することを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
【請求項８】前記温水タンクに連結され且つ前記貯水
域の温水の熱膨張・収縮を吸収する補給タンクが、前記
ケーシング内に配置されることを特徴とする請求項１乃
至７のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
【請求項９】第１連通管を介して前記温水タンクと連
通し且つ第２連通管を介して前記循環配管の負圧部分と
連通する補助タンクを備え、前記第１連通管は、前記温
水タンクの上部ポートと前記補助タンクの頂部ポートと
を相互連通し、前記第２連通管は、前記負圧部分と前記
補助タンクの底部ポートとを相互連通することを特徴と
する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱源ユニッ
ト。
【請求項１０】前記負圧部分は、前記温水循環手段の
吸引圧力が作用する前記循環回路の配管部分であること
を特徴とする請求項９に記載の熱源ユニット。
【請求項１１】前記温水供給ヘッダー及び温水還流ヘ
ッダーを相互連通可能なバイパス管路が設けられること
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の
熱源ユニット。
【請求項１２】前記バイパス管路を流通するバイパス
流量を切換制御又は可変制御可能な制御弁が設けられる
ことを特徴とする請求項１１に記載の熱源ユニット。
【請求項１３】給湯器具に接続された給湯配管が、前
記温水タンクに接続されることを特徴とする請求項１乃
至１２のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
【請求項１４】前記給湯配管の給水と、前記温水タン
クの温水との熱交換により前記給水を給湯水に加熱する
熱交換手段が前記温水タンクに設けられることを特徴と
する請求項１３に記載の熱源ユニット。