JP2005308244A - 床暖房装置用温水ヘッダー - Google Patents

Abstract

【技術課題】 製作が容易で小型化が可能であると共に熱ロスの無い温水ヘッダーを提供する。
【解決手段】 温水分配パイプ２と温水集合パイプ３を縒り合わせ、この縒り合わせたことにより左右交互に膨出した温水分配パイプ２側には外向きに温水往き口金２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを取り付けると共に、温水集合パイプ３側には同じように外向きに温水戻り口金３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを取り付ける。床暖房装置内に敷設される温水パイプの往き側は前記温水往き口金２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに接続し、温水パイプの戻り側は前記温水戻り口金３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに接続する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、床暖房装置内に敷設された温水パイプ(放熱チューブ)内に熱源機側から送られて来た温水を送り込み、床暖房装置内を一巡して来た前記温水パイプ内の温水を一旦集合させてから前記熱源機側に送り返すために、床暖房装置（マット又はパネル）内に取り付けて用いられる温水ヘッダーに関するものである。

図４に従来の床暖房装置（温水マット）の典型的な構成例を示す。この床暖房装置１００は、発泡ポリスチレン製のマット本体１０１に小根太１０２を交互に装入し、この小根太１０２間を一巡するように架橋ポリエチレン製の温水パイプ１０３を配管し、この上面に放熱材としてアルミニュウム箔（図示せず）を貼り合わせた構造から成る。

そして、前記温水パイプ１０３は、通常往きと戻りが夫々２本組となっていて、小根太１０２間を蛇行するようにして配管されている。
また、床暖房装置１００の全面において、温度勾配をできるだけ小さくする目的から、温水パイプ１０３は、中央に温水ヘッダー１０４を置き、温水の流れを左右に分けて行う４ループ方式となっている。但し、このような床暖房装置１００は一例であって、小型の温水マットにおいては、温水パイプ１０３が１本で１ループ式のもの等もある。

図４に示した床暖房装置１００の場合、左右に温水を分けて分配する４ループ方式のため、温水ヘッダー１０４は、図５〜図７に示すように、熱源機（図示せず）側から延長された温水循環往き導管が接続される口金１０５と戻り導管が接続される口金１０６は夫々１個であるが、温水パイプ１０３の入側が接続される口金は左右に分けた１０７、１０８、１１０と先端側の１０９の合計４ヶとなり、戻り側が接続される口金も１１１、１１２、１１３、１１４の合計４ヶとなることから、温水ヘッダー１０４全体の口金は熱源機側用のものを合わせて１０個となっている。

そして、これらの口金において、温水循環往き導管接続用の口金１０５と各口金１０７、１０８、１０９、１１０及び温水循環戻り導管接続用の口金１０６と各口金１１１、１１２、１１３、１１４は、温水ヘッダー１０４内において夫々連通していなければならないことから、この温水ヘッダー１０４は、肉厚の亜鉛合金製の金属ブロックに対してその周囲からボール盤を用いて図６、図７に示すように直線的な温水流路で温水の入り側（実線）は入り側同士で、戻り側（点線）は戻り側同士で連通させ、その上で入側と出側の温水流路の径を細く形成して互いに交差しないように加工している。

従来の温水ヘッダー１０４は以上のように、金属ブロックにボール盤を用いて温水を通す為の穴を削り、一方床暖房装置１００においては、温水の往きと戻りのパイプを交互に配管して温度分布の向上を図るように構成するのが一般的となっている。
そこで、温水ヘッダー１０４部分においては、往きと戻りのパイプを交互にするために、一旦、温水ヘッダー１０４内に入った温水を分岐させ、途中で交差させている。
また、温水ヘッダー１０４の厚みは床暖房装置１００の厚みを抑えるために薄く形成してあり、この温水ヘッダー１０４内で温水を交差させる為には配管の内径を温水ヘッダー１０４の厚みの半分以下に抑える必要がある。また、それぞれの部分の肉厚も確保すると更に内径は制限される。

また、配管経路も複雑であり、この配管の径の小ささと相まって、この部分での圧損が大きい。
そして、流路の加工が上手くいっていないと、温水が回らない、温水が漏れる等の大きなクレームになることから、機械加工を行ったのち、肉眼で確認することは難しい為、一つ一つ手作業で孔内にピン等を差し込んだりして確認検査を行っているのが現状である。 また、往きと戻りの温水の流路は薄い壁で仕切られているだけのため、温水ヘッダー１０４内において温度低下した戻りの温水により往きの温水が冷却されてしまうことから、この冷却に見合う分、往きの温度を例えば６５℃位に設定し、実際に床暖房装置１００内には６０℃位で流入するように温度制御を行っている。このため、約５℃分燃料消費が多くなり、省エネの観点から好ましくない。

また、床暖房装置であって、特に既築向け床暖房装置の場合は限られた厚みの中で、フローリング床材と温水マット（床暖房装置）の厚みの取り合いとなり、この中で、フローリング床材の厚みは、足感（歩いた時の感触）に影響があり、厚く取ったほうが足感が良くなることから、出来るだけ厚いフローリング床材を張りたい。しかし、現在の温水マットの厚みが薄く出来ない理由の一つは、ヘッダーの厚みを薄く出来ないことが一つの大きな要因として挙げられている。

本発明は、以上に説明した金属ブロックを機械加工して製作する温水ヘッダーの欠点をすべて解消できる、全く新規な発想に基づく温水ヘッダーを提供するのが目的である。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、床暖房装置用温水ヘッダーにおいて、熱源機側から延長された温水循環往き導管が接続される温水分配パイプと温水循環戻り導管が接続される温水集合パイプの２本を縒り合わせたこと、
この縒り合わせたことにより左右交互に膨出した温水分配パイプ側には外向きに温水往き口金を取り付けると共に、温水集合パイプ側には同じように外向きに温水戻り口金を取り付けたこと、
床暖房装置内に敷設される温水パイプの往き側は前記温水往き口金に接続され、床暖房装置内を一巡して戻って来た前記温水パイプの戻り側は前記温水戻り口金に接続されること、
を特徴とするものである。

更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１において、温水分配パイプ及び温水集合パイプの先端側にも夫々温水往き口金及び温水戻り口金が取り付けられていることを特徴とするものである。
この発明により、口金の数を１系路分無理なく増加させることができる。

更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１において、温水分配パイプと温水集合パイプは、縒りが上下方向に交差する部分が、上下方向に少し押し潰されていることを特徴とするものである。
この発明により、ヘッダーを実用性を確保しながら可及的に薄型化できる。

更に、請求項４に記載の発明においては、請求項１において、温水分配パイプ及び温水集合パイプの双方又は一方には、断熱材が被覆又はコーティングされていることを特徴とするものである。
この発明により、パイプ相互間をより高度に断熱化することができる。

更に、請求項５に記載の発明においては、請求項１において、温水分配パイプと温水集合パイプは、非接触状態で縒り合わせられていることにより、両パイプ間には空気断熱層が形成されていることを特徴とするものである。
この発明により、低コストによりパイプ相互間を断熱化することができる。

更に、請求項６に記載の発明においては、請求項１において、温水分配パイプと温水集合パイプの温水往き口金及び温水戻り口金の取付口には、夫々温水循環往き導管と戻り導管を温水往き口金と温水戻り口金に接続する時に使用する工具引っ掛け用の鍔が形成されていることを特徴とするものである。
この発明により、口金をパイプに取り付ける際に工具を鍔に引っ掛けることができるので、導管を口金に接続するのが容易となる。

熱源機側から送り込まれた温水は、温水分配パイプ内に入り、このパイプ内で各温水往き口金側に分配されてから温水パイプ内に送り込まれる。この温水パイプ内を一巡して来た温水は、各温水戻り口金から温水集合パイプ内に入り、ここで合流し、その後温水集合パイプから出て熱源機側に送り出される。

本発明の効果は次のとおりである。
１．温水ヘッダーは、２本のパイプに各口金を取り付けただけの、極めてシンプルな構成 のため、製作が容易である。
２．温水ヘッダーは、２本のパイプを縒り合わせるだけのため、温水の往きと戻りは夫々 １本の流路だけとなり、従来の温水ヘッダーのように分岐を含めて複雑、かつ小径の流 路構成とならないことから、従来例に比較して、圧損が小さい。この結果、循環ポンプ にかかる負荷を軽減できる。
３．温水ヘッダーは、２本のパイプを縒り合わせるだけのため、機械加工したときのよう なトラブルは発生しない。
４．温水ヘッダーは、２本のパイプを縒り合わせ、左右に膨出した部分に外向きに各口金 を取り付けただけのため、全体の厚さは２本のパイプの外径を足した数値又はこれに小 さな断熱空間分の数値を足しただけとなり、更に左右の口金は２本のパイプに直接取り 付けた構成のため、全体の小型化、軽量化が可能である。
特に、２本のパイプを上下に縒れて交差する部分を押し潰した形状とすることにより 、ヘッダーは本来であると、最小で２本のパイプの外径×２となるところ、例えば直径 ×１．７程度に薄型化することができる。この結果、温水マットもこのヘッダーの薄型 化に合わせて薄型化することができ、この分フローリング床材側を足感の向上のために 厚くできる。
５．温水マット全体を薄くすることにより、バリアフリー等、段差の無い建物用にも適し た床暖房装置の提供が可能になる。
６．温水ヘッダーは、２本のパイプを縒り合わせるだけのため、この２本のパイプの表面 に断熱材又は断熱空間層を形成することにより、往き側の温水が戻り側の低温水で冷却 されることがない。よって、熱源機側から送り出す温水の温度を、温水ヘッダーのとこ ろで失う熱ロス分を計算して高目に制御する必要がないので、省エネ対策としても有効 である。

本発明に係る温水ヘッダー１は、図１〜３に示すように、２本のパイプを縒り合わせて一方を温水分配パイプ２となし、もう一方を温水集合パイプ３とする。このパイプ２、３は、銅又はステンレス材で製作される。そして、温水分配パイプ２と温水集合パイプ３は、床暖房装置側に敷設される温水パイプの本数によりその縒り回数が決定される。例えば、往き２本、戻り２本の温水パイプ用の場合は、２回縒りとなし、その上で個々の縒りの左右に突出した膨出部分に外向きに往きと戻りの口金（通称「タケノコ」）を夫々２個ずつ取り付けた構成とする。あるいは、往き４本、戻り４本の場合には３回縒りとなし、夫々の縒りの膨出部分に口金を３個ずつ取り付け、更に温水分配パイプと温水集合パイプの先端にも口金を取り付けることにより、口金の合計数は８個となるように構成する。
なお、温水分配パイプ及び温水集合パイプに対する口金の取り付けは、温水分配パイプと温水集合パイプの該当位置に穴をあけ、ここに口金を溶接等して取り付ける。但し、温水分配パイプと温水集合パイプの先端側に形成する口金の場合には、夫々のパイプを直接加工して口金としても良いし、別に取り付けるようにしても良い。
温水分配パイプと温水集合パイプの入側には、熱源機側から延長されて来た温水循環往き導管を接続するための口金と戻り導管を接続するための口金が取り付けられる。但し、この口金も、夫々のパイプ２、３の入側、出側を直接加工して形成しても良い。
本発明に係る温水ヘッダーは、口金を含めてすべて金属製であるが、熱可塑性樹脂を用いて射出あるいは、圧縮成形法等により製作することも可能である。

本実施例は、請求項１〜６に記載した発明に対応しており、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。各図において、１は温水ヘッダーであって、この温水ヘッダー１は、図１に示すように、熱源機（図示せず）側から延長された温水循環往き導管Ａが接続される温水分配パイプ２と温水循環戻り導管Ｂが接続される温水集合パイプ３を縒り合わせ、この縒り合わせたことにより左右交互に膨出した部分に温水分配パイプ２側には外向きに温水往き口金２ａ、２ｂ、２ｃを取り付けると共に、温水集合パイプ３側には同じように外向きに温水戻り口金３ａ、３ｂ、３ｃを取り付け、更に、前記温水分配パイプ２の入側には温水循環往き口金４を取り付け、前記温水集合パイプ３の出側には温水循環導管戻り口金５を取り付け、更に、温水分配パイプ２及び温水集合パイプ３の先端側には、夫々温水往き口金２ｄ及び温水戻り口金３ｄを一体に形成した構成である。図３（Ａ）において、６は温水分配パイプ２と温水集合パイプ３の表面に形成した断熱材層、７、７ａは、２本のパイプ２、３を少し離した状態で縒り合わせ、一体化するために、縒り部分の前後部分において２本のパイプ２、３を固定しているスペーサー兼用の固定部である。８，８ａは、熱源機から延長された温水循環往き導管と戻り導管を温水循環往き口金４と戻り口金５に夫々取り付ける際に、工具を引っ掛けるために設けられた鍔である。
図３（Ｂ）は、ヘッダーを薄型化する手段として、縒りが上下に交差する部分のパイプ２、３を上下方向から２ａ、３ａとなるように押し潰し、ヘッダーをｈからｈ₁となるように薄型化した実施例である。
因みに実施例ではｈ＝９ｍｍを押し潰してｈ₁＝７ｍｍまで薄型化している。

上記構成の温水ヘッダー１は、床暖房装置１の一部に配置され、温水循環往き口金４には熱源機側から延長された往き導管Ａが接続され、温水循環戻り口金５には熱源機側に戻る導管Ｂが接続される。更に、温水分配パイプ２の各口金２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄには床暖房装置に配管された温水パイプの入側が接続され、温水集合パイプ３の各口金３ａ、３ｂ、３C、３ｄには温水パイプの戻り側が接続される。
熱源機側から往き導管Ａを経由して送り出された約６０℃の温水は、導管往き口金４から温水分配パイプ２内に入り、ここから各口金２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分岐されて温水パイプ内に流入し、一巡して戻り、口金３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから温水集合パイプ３内に流入して合流する。この合流した温水は、温水集合パイプ４から戻り口金５を経由して温水循環戻り導管Ｂ内に流入し、熱源機に戻る。

このように、本発明の温水ヘッダー１の場合、温水の流れは温水分配パイプ２内から各口金２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ側に分配され、温水パイプを一巡して来た温水は、戻り口金３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから温水集合パイプ３内に流入して、合流するだけのため、温水の流れを阻害する障害物はなく、よって、従来のように温水ヘッダー１内において発生する圧損は殆んどない。
この結果、温水循環ポンプにかかる負荷を小さくできる。

本発明に係る温水ヘッダーの平面図 本発明に係る温水ヘッダーの斜視図 （Ａ）はＡ−Ａ’線拡大断面図、（Ｂ）はパイプを潰して薄型化を図る例の説明図 床暖房装置の説明図 従来の温水ヘッダー部分の説明図 従来の温水ヘッダーの加工例と流路の構成例の説明図 従来の温水ヘッダーの加工例と流路の構成例の説明図

符号の説明

１ 温水ヘッダー
２ 温水分配パイプ
３ 温水集合パイプ
４ 温水循環往き導管用口金
５ 温水循環戻り導管用口金
６ 断熱層
７、７ａ 固定部
８，８ａ 鍔

Claims (6)

1. 熱源機側から延長された温水循環往き導管が接続される温水分配パイプと温水循環戻り導管が接続される温水集合パイプの２本を縒り合わせたこと、
   この縒り合わせたことにより左右交互に膨出した温水分配パイプ側には外向きに温水往き口金を取り付けると共に、温水集合パイプ側には同じように外向きに温水戻り口金を取り付けたこと、
   床暖房装置内に敷設される温水パイプの往き側は前記温水往き口金に接続され、床暖房装置内を一巡して戻って来た前記温水パイプの戻り側は前記温水戻り口金に接続されること、
   を特徴とする床暖房装置用温水ヘッダー。
2. 請求項１において、温水分配パイプ及び温水集合パイプの先端側にも夫々温水往き口金及び温水戻り口金が取り付けられていることを特徴とする床暖房装置用温水ヘッダー。
3. 請求項１において、温水分配パイプと温水集合パイプは、縒りが上下方向に交差する部分が、上下方向に少し押し潰されていることを特徴とする床暖房装置用温水ヘッダー。
4. 請求項１において、温水分配パイプ及び温水集合パイプの双方又は一方には、断熱材が被覆又はコーティングされていることを特徴とする床暖房装置用温水ヘッダー。
5. 請求項１において、温水分配パイプと温水集合パイプは、非接触状態で縒り合わせられていることにより、両パイプ間には空気断熱層が形成されていることを特徴とする床暖房装置用温水ヘッダー。
6. 請求項１において、温水分配パイプと温水集合パイプの温水往き口金及び温水戻り口金の取付口には、夫々温水循環往き導管と戻り導管を温水往き口金と温水戻り口金に取り付ける時に使用する工具引っ掛け用の鍔が形成されていることを特徴とする床暖房装置用温水ヘッダー。
   

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