JP2020118413A - 暖房システム - Google Patents

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Abstract

【課題】１台の熱源機で加熱した暖房熱媒を複数の暖房端末の要求温度に調整して各暖房端末に供給することができる暖房システムを提供すること。【解決手段】暖房熱媒を加熱する熱源機と、暖房熱媒の熱を利用して暖房する複数の暖房端末と、暖房熱媒の循環手段と、熱源機と複数の暖房端末と循環手段を接続して構成された循環回路と、熱源機をバイパスするように循環回路に設けられたバイパス通路を備え、熱源機で加熱した暖房熱媒とバイパス通路の暖房熱媒を混合して循環させる暖房システムにおいて、循環回路に、熱源機で加熱された暖房熱媒を分配する第１分配手段と、バイパス通路を流れる暖房熱媒を分配する第２分配手段と、第１，第２分配手段で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合する混合手段を有する分配混合手段を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、暖房熱媒を加熱する熱源機と暖房熱媒の熱を利用して暖房する暖房端末の間で暖房熱媒を循環させる循環回路を備えた暖房システムに関する。
従来から、例えば特許文献１のように、暖房熱媒を加熱する熱源機と暖房端末の間で暖房熱媒を循環させて暖房を行うと共に、この暖房熱媒の熱を利用して給湯を行う暖房給湯装置を備えた暖房システムが知られている。このような暖房システムは、１台の熱源機で暖房熱媒を加熱するので、複数の暖房端末を備えた場合には各暖房端末に同じ温度の暖房熱媒が分配供給されることになる。それ故、例えば温風暖房機のように高温の暖房熱媒を要求する暖房端末と、床暖房装置のように低温の暖房熱媒を要求する暖房端末を混在させることが困難である。
一方、異なる温度の暖房熱媒を供給するために、例えば特許文献２のように、複数の熱源機を備えることにより、高温の暖房熱媒を要求する暖房端末と低温の暖房熱媒を要求する暖房端末に、要求される温度の暖房熱媒を同時に供給可能なように構成された暖房システムが知られている。
実開昭４９−４８７４６号公報 特許第６００９７９７号公報
特許文献２のような暖房システムは、暖房熱媒を複数の熱源機で異なる温度に加熱して暖房端末に供給するので、暖房熱媒の流通経路が複雑になっている。しかし、施工現場で複雑な流通経路を形成する複数の配管を接続することは、複数の配管をまとめて接続する分岐ヘッダーによってある程度緩和されるが、容易ではない。また、複数の熱源機によって、暖房システムの構築コストが高くなるという問題もある。
本発明の目的は、１台の熱源機で加熱した暖房熱媒を複数の暖房端末の要求温度に調整して各暖房端末に供給することができる暖房システムを提供することである。
請求項１の発明の暖房システムは、暖房熱媒を加熱する熱源機と、暖房熱媒の熱を利用して暖房する複数の暖房端末と、暖房熱媒の循環手段と、前記熱源機と前記複数の暖房端末と前記循環手段を接続して構成された循環回路と、前記熱源機をバイパスするように前記循環回路に設けられたバイパス通路を備え、前記熱源機で加熱した暖房熱媒と前記バイパス通路の暖房熱媒を混合して循環させる暖房システムにおいて、前記循環回路は、前記熱源機で加熱された暖房熱媒を分配する第１分配手段と、前記バイパス通路を流れる暖房熱媒を分配する第２分配手段と、前記第１，第２分配手段で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合する混合手段を有する分配混合手段を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、熱源機で加熱された暖房熱媒をバイパス通路の暖房熱媒と混合して複数の暖房端末に供給する際に、前記第１，第２分配手段で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合する。互いに対応する暖房熱媒を混合するとは、第１分配手段で分配された一方の暖房熱媒に第２分配手段で分配された一方の暖房熱媒を混合し、第１分配手段で分配された他方の暖房熱媒に第２分配手段で分配された他方の暖房熱媒を混合することである。従って、複数の暖房端末に夫々混合した暖房熱媒を供給することができるので、各暖房端末にその要求温度に調整した暖房熱媒を供給することができる。
請求項２の発明の暖房システムは、請求項１の発明において、前記循環回路の一部は、前記熱源機に接続される熱源機往き通路部及び熱源機戻り通路部と、前記熱源機往き通路部に接続された循環戻り通路部と、前記熱源機戻り通路部に接続された循環往き通路部と、前記循環戻り通路部を前記循環往き通路部に接続する前記バイパス通路を備えたヘッダー部材により構成され、前記分配混合手段は、前記循環往き通路部に装備されたことを特徴としている。
上記構成によれば、分配混合手段を装備したヘッダー部材で熱源機と複数の暖房端末を接続することによって、複数の暖房端末に夫々混合した暖房熱媒を供給する暖房システムを容易に構成することができる。
請求項３の発明の暖房システムは、請求項２の発明において、前記第１分配手段は、前記熱源機戻り通路部に連通する前記循環往き通路部の開口部の開口面積を異ならせて構成されたことを特徴としている。
上記構成によれば、熱源機で加熱された暖房熱媒を開口面積に応じた所定の分配比で分配することができるので、各暖房端末に供給するための異なる温度の暖房熱媒を容易に生成することができる。
請求項４の発明の暖房システムは、請求項３の発明において、前記第１分配手段は前記循環往き通路部の内部を仕切る仕切壁によって構成されると共に、前記仕切壁によって前記第２分配手段が構成されることを特徴としている。
上記構成によれば、簡単な構造で第１，第２分配手段を構成することができる。
本発明の暖房システムによれば、１台の熱源機で加熱した暖房熱媒を複数の暖房端末の要求温度に調整して各暖房端末に供給することができる。それ故、複数の熱源機を必要としないので、複雑な暖房熱媒の流通経路の暖房システムにならず、暖房システムの構築コストを抑えることができる。
本発明の実施例に係る暖房システムの暖房熱媒の循環回路を示す図である。 図１の循環回路の接続通路部に相当するヘッダー部材の斜視図である。 図２のヘッダー部材の正面図である。 図３のヘッダー部材のIV−IV線断面図である。 図２のヘッダー部材の平面図である。 図５のヘッダー部材のVI−VI線断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
最初に暖房システムにおける暖房熱媒の循環回路について説明する。説明を容易にするために、２台の暖房端末を有する暖房システムの例を説明するが、暖房端末の種類や台数は暖房する箇所に応じて適宜設定される。
図１に示すように、暖房システム１は、暖房熱媒を加熱する１台の熱源機２と、暖房熱媒の熱を利用して暖房する複数の暖房端末３ａ，３ｂと、暖房熱媒の循環手段としてポンプ４ａ，４ｂと、熱源機２と複数の暖房端末３ａ，３ｂとポンプ４ａ，４ｂを接続して構成された循環回路５を備えている。尚、熱源機２は、矢印ＣＷで示すように導入した上水を加熱して矢印ＨＷで示すように給湯する給湯機能を有する暖房給湯装置であるが、暖房専用の熱源機であってもよい。尚、暖房熱媒としては、水が使用される。
循環回路５は、熱源機２をバイパスするように設けられたバイパス通路６を備え、暖房端末３ａとポンプ４ａを有する暖房通路５ａ及び暖房端末３ｂとポンプ４ｂを有する暖房通路５ｂに分岐されている。これら暖房通路５ａ，５ｂは、熱源機２を共用するために、バイパス通路６を含む熱源機２に接続される接続通路部５ｃの大部分を共用している。
暖房通路５ａは、ポンプ４ａを駆動させて熱源機２で加熱された暖房熱媒とバイパス通路６を流通する暖房熱媒を混合して暖房端末３ａに供給し、暖房端末３ａで暖房に利用された暖房熱媒を熱源機２とバイパス通路６に送る。同様に暖房通路５ｂは、ポンプ４ｂを駆動させて熱源機２で加熱された暖房熱媒とバイパス通路６を流通する暖房熱媒を混合して暖房端末３ｂに供給し、暖房端末３ｂで暖房に利用された暖房熱媒を熱源機２とバイパス通路６に送る。
循環回路５は、接続通路部５ｃに、熱源機２で加熱された高温の暖房熱媒を暖房通路５ａ，５ｂに分配する第１分配手段７と、バイパス通路６を流れる暖房端末３ａ，３ｂで放熱した低温の暖房熱媒を暖房通路５ａ，５ｂに分配する第２分配手段８を備えている。そして接続通路部５ｃは、第１，第２分配手段７，８で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合する混合手段９ａ，９ｂを有する。ここで、互いに対応する暖房熱媒を混合するとは、第１分配手段７で分配された高温の暖房熱媒の一方に第２分配手段８で分配された低温の暖房熱媒の一方を混合し、第１分配手段７で分配された高温の暖房熱媒の他方に第２分配手段８で分配された低温の暖房熱媒の他方を混合することである。
第１，第２分配手段７，８によって、熱源機２で加熱された高温の暖房熱媒と暖房に利用されて低温になったバイパス通路６の暖房熱媒を夫々分配し、分配された温度が異なる暖房熱媒を混合手段９ａ，９ｂで夫々混合して、第１の中間温度の暖房熱媒と、第２の中間温度の暖房熱媒を生成する。これら第１，第２分配手段７，８と混合手段９ａ，９ｂをまとめて分配混合手段と呼ぶことにする。
暖房端末３ａは、例えば高温の暖房熱媒を要求する温風暖房機であり、暖房端末３ｂは、暖房端末３ａよりも低温の暖房熱媒を要求する例えば床暖房装置である。暖房端末３ａと暖房端末３ｂとで要求される暖房熱媒の温度が異なるので、その温度に応じた暖房熱媒を循環させるために暖房通路５ａと暖房通路５ｂに分けられている。図示を省略するが、暖房通路５ａ，５ｂには暖房熱媒の体積膨張を吸収する膨張タンクや暖房通路５ａ，５ｂを開閉するバルブ等の部材が配設されている。
次に、接続通路部５ｃに相当するヘッダー部材１１について説明する。
図２〜図６に示すように、暖房通路５ａ，５ｂが共用する循環回路５の接続通路部５ｃは、例えば複数の銅管又は合成樹脂管を接続して形成されたヘッダー部材１１により構成されている。ヘッダー部材１１は、熱源機２に接続される熱源機往き通路部１２及び熱源機戻り通路部１３と、熱源機往き通路部１２に接続された循環戻り通路部１４と、熱源機戻り通路部１３に接続された循環往き通路部１５と、循環戻り通路部１４を循環往き通路部１５に接続するバイパス通路６に相当するバイパス通路部１６を備えている。熱源機往き通路部１２はその通路を開閉するバルブ１２ａとメンテナンス用のパージポート１２ｂを備え、熱源機戻り通路部１３はその通路を開閉するバルブ１３ａとパージポート１３ｂを備えている。
循環戻り通路部１４は、暖房通路５ａ，５ｂに夫々接続するための接続部１４ａ，１４ｂを備え、暖房通路５ａ，５ｂを流通するときに暖房端末３ａ，３ｂで放熱して低温になった温度が異なる暖房熱媒が循環戻り通路部１４内で混合される。混合により温度が略均一になった暖房熱媒は、熱源機往き通路部１２とバイパス通路部１６に供給される。また、循環戻り通路部１４はパージポート１４ｃを備えている。
循環往き通路部１５は、暖房通路５ａ，５ｂに夫々接続するための接続部１５ａ，１５ｂを備え、接続部１５ａ，１５ｂにその通路を開閉するバルブ１５ｃ，１５ｄを備えている。この循環往き通路部１５には、分配混合手段である第１，第２分配手段７，８及び混合手段９ａ，９ｂが装備されている。
循環往き通路部１５は、熱源機戻り通路部１３との接続部から暖房通路５ａ，５ｂに接続される接続部１５ａ，１５ｂに至る２つの通路に分岐され、循環往き通路部１５の内部を２つの通路に仕切る仕切壁１５ｅを備えている。また、循環往き通路部１５はパージポート１５ｆを備えている。仕切壁１５ｅは、循環往き通路部１５が例えば銅管であればその内部に挿入した銅板をロウ付け等により固定して形成され、循環往き通路部１５が合成樹脂管であれば例えば射出成形により管内部に一体的に形成される。
熱源機戻り通路部１３と循環往き通路部１５の接続部には、仕切壁１５ｅによって分岐された循環往き通路部１５が熱源機戻り通路部１３に夫々連通するように、開口部１５ｇが形成されている。この開口部１５ｇは、分岐された循環往き通路部１５に夫々連通する開口面積を異ならせるように、仕切壁１５ｅによって分けられている。
例えば高温側の暖房通路５ａに接続される接続部１５ａに連なる側の開口面積を、低温側の暖房通路５ｂに接続される接続部１５ｂに連なる側の開口面積よりも大きくして、熱源機２で加熱された暖房熱媒を高温側に多く供給可能なようにしている。このように仕切壁１５ｅによって開口部１５ｇの開口面積を異ならせるように構成された熱源機戻り通路部１３と循環往き通路部１５の接続部が、熱源機２で加熱された暖房熱媒を暖房通路５ａ，５ｂに分配する第１分配手段７に相当する。
バイパス通路部１６は、仕切壁１５ｅによって分岐された循環往き通路部１５に夫々接続されている。仕切壁１５ｅは、循環往き通路部１５の通路断面積を不均等に分け、バイパス通路部１６を流通する低温の暖房熱媒を分岐された循環往き通路部１５に分配する。このように仕切壁１５ｅによって循環往き通路部１５の通路断面積を不均等に分けるように構成された循環往き通路部１５とバイパス通路部１６の接続部が、バイパス通路部１６を流れる暖房熱媒を暖房通路５ａ，５ｂに分配する第２分配手段８に相当する。
また、熱源機戻り通路部１３から分配されて導入される高温の暖房熱媒とバイパス通路部１６から分配されて導入される低温の暖房熱媒が、分岐された循環往き通路部１５の夫々の通路内を流通する間に混合される。これら分岐された循環往き通路部１５が、第１，第２分配手段７，８で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合する混合手段９ａ，９ｂに相当する。尚、熱源機戻り通路部１３と循環往き通路部１５の接続部、及び循環往き通路部１５とバイパス通路部１６の接続部が近接するので、それら接続部近傍で発生する乱流等によって分岐された循環往き通路部１５の一方から他方への暖房熱媒の混入が生じる虞があるが、これを防ぐために仕切壁１５ｅがバイパス通路部１６内に延びていてもよい。
ヘッダー部材１１では、熱源機戻り通路部１３から供給される熱源機２で加熱された高温の暖房熱媒が第１分配手段７により分配され、バイパス通路部１６から供給される暖房に利用された低温の暖房熱媒が第２分配手段８により分配される。第１，第２分配手段７，８により分配された高温の暖房熱媒と対応する低温の暖房熱媒が混合手段９ａ，９ｂによって混合されて、例えば混合手段９ａで高温側の第１の中間温度の暖房熱媒が生成され、混合手段９ｂで低温側の第２の中間温度の暖房熱媒が生成される。
仕切壁１５ｅによって定まった開口面積の比と通路断面積の比と、暖房通路５ａ，５ｂの夫々の暖房熱媒の流量と、バイパス通路部１６の暖房熱媒の温度と熱源機戻り通路部１３の暖房熱媒の温度等によって、生成される第１，第２の中間温度が定まる。それ故、ヘッダー部材１１を備えた暖房システム１では、ポンプ４ａ，４ｂの流量や熱源機２の加熱目標温度を調整することによって、暖房通路５ａ，５ｂに供給する暖房熱媒の温度を調整可能である。
次に、本発明の暖房システム１の作用、効果について説明する。
暖房システム１は、熱源機２で加熱された高温の暖房熱媒とバイパス通路６の低温の暖房熱媒を混合して暖房端末３ａ，３ｂに供給し、暖房端末３ａ，３ｂは供給された暖房熱媒の熱を利用して暖房する。このとき、第１，第２分配手段７，８で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合手段９ａ，９ｂで混合するので、暖房端末３ａ，３ｂに夫々混合した暖房熱媒を供給することができ、各暖房端末３ａ，３ｂにその要求温度に調整した暖房熱媒を供給することができる。
また、第１，第２分配手段７，８及び混合手段９ａ，９ｂを有するヘッダー部材１１によって熱源機２と暖房通路５ａ，５ｂを接続することにより、暖房端末３ａ，３ｂに夫々混合した暖房熱媒を供給する暖房システム１を容易に構成することができる。
第１分配手段７は、熱源機戻り通路部１３に連通する循環往き通路部１５の開口部１５ｇの開口面積を異ならせて構成されたので、熱源機２で加熱された暖房熱媒を開口面積に応じた所定の分配比で分配することができ、各暖房端末３ａ，３ｂに供給するための異なる温度の暖房熱媒を容易に生成することができる。
第１分配手段７は循環往き通路部１５の内部を仕切る仕切壁１５ｅによって構成されると共に、仕切壁１５ｅによって第２分配手段８が構成されているので、簡単な構造で第１，第２分配手段７，８を構成することができる。
ヘッダー部材１１の仕切壁１５ｅは、循環往き通路部１５の通路断面積を均等に分割するように循環往き通路部１５の軸心を通り、且つ、開口部１５ｇの開口面積を不均等に分割するように開口部１５ｇに対して傾けて配設されていてもよい。例えば仕切壁を１つ追加して３種類の異なる温度の暖房熱媒を生成するようにすることもできる。また、ヘッダー部材１１を使用せずに複数の配管部材等を接続して接続通路部５ｃを構成し、それらの配管内径を異ならせることによって第１，第２分配手段を形成することもできる。その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく上記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
１ ：暖房システム
２ ：熱源機
３ａ，３ｂ ：暖房端末
４ａ，４ｂ ：ポンプ（循環手段）
５ ：循環回路
５ａ，５ｂ ：暖房通路
５ｃ ：接続通路部
６ ：バイパス通路
７ ：第１分配手段
８ ：第２分配手段
９ａ，９ｂ ：混合手段
１１ ：ヘッダー部材
１２ ：熱源機往き通路部
１３ ：熱源機戻り通路部
１４ ：循環戻り通路部
１５ ：循環往き通路部
１５ｅ ：仕切壁
１５ｇ ：開口部
１６ ：バイパス通路部
ＣＷ ：矢印
ＨＷ ：矢印

Claims (4)

  1. 暖房熱媒を加熱する熱源機と、暖房熱媒の熱を利用して暖房する複数の暖房端末と、暖房熱媒の循環手段と、前記熱源機と前記複数の暖房端末と前記循環手段を接続して構成された循環回路と、前記熱源機をバイパスするように前記循環回路に設けられたバイパス通路を備え、前記熱源機で加熱した暖房熱媒と前記バイパス通路の暖房熱媒を混合して循環させる暖房システムにおいて、
    前記循環回路は、前記熱源機で加熱された暖房熱媒を分配する第１分配手段と、前記バイパス通路を流れる暖房熱媒を分配する第２分配手段と、前記第１，第２分配手段で分配された互いに対応する暖房熱媒を混合する混合手段を有する分配混合手段を備えたことを特徴とする暖房システム。
  2. 前記循環回路の一部は、前記熱源機に接続される熱源機往き通路部及び熱源機戻り通路部と、前記熱源機往き通路部に接続された循環戻り通路部と、前記熱源機戻り通路部に接続された循環往き通路部と、前記循環戻り通路部を前記循環往き通路部に接続する前記バイパス通路を備えたヘッダー部材により構成され、前記分配混合手段は、前記循環往き通路部に装備されたことを特徴とする請求項１に記載の暖房システム。
  3. 前記第１分配手段は、前記熱源機戻り通路部に連通する前記循環往き通路部の開口部の開口面積を異ならせて構成されたことを特徴とする請求項２に記載の暖房システム。
  4. 前記第１分配手段は前記循環往き通路部の内部を仕切る仕切壁によって構成されると共に、前記仕切壁によって前記第２分配手段が構成されることを特徴とする請求項３に記載の暖房システム。
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