JP3691819B2 - Floor heating system - Google Patents
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- Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床暖房システムに関し、特に、床板の下部において送出される温められた空気によって、床板を間接的に温める床暖房システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の床暖房においては、フローリングの下に中空管を蛇行させて配設し、この中空管内に温水を循環させる構成として床面を温め、室内を暖房するもの、温水に替えて中空管内にヒーターケーブルを内挿したものにより床面を温め、室内を暖房するもの等が知られている。これらのシステムは消費エネルギーの節約という観点からは効果のあるものではあるが、施工、メンテナンス等のコストが高いものとなっていた。そこで、本出願人は、特願平11−348877号に記載するように、室内冷暖房システムに使用する空気循環パネルを提案している。この空気循環パネルを使用した冷暖房システムは送出ポンプを使用し、床面や壁面に使用されるパネル内部に温風又は冷風を送り込んで循環させるシステムであり、従来の冷暖房システムと比較すると、施工及びメンテナンスコストを削減できるものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空気は熱伝導率が低いことから床面を温めるのに時間がかかり、室内を一定温度に保ちつつ、消費エネルギーを節約するという観点から検討した場合には、さらに改良の余地を残すものであった。
【0004】
本発明は、上記の点に鑑み、空気が保有する熱をできるだけ短時間で床面に伝達させて、室内を一定温度に保つとともに消費エネルギーを節約することができる床暖房システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、床板の下部に温められた空気を送出してなる床暖房システムであって、上記床板の下面に熱伝導板を設けるとともに、この熱伝導板よりも下方に所定距離を有しつつ断熱パネルを設け、上記熱伝導板及び断熱パネルの間に隔壁を設けて複数の区画に仕切られてなる空気衝突空間を構成し、この空気衝突空間ごとに空気を送出する往路管を設けるとともに、該空気衝突空間内の空気を吸引する復路管を設け、上記往路管から分岐しつつ先端が閉塞されてなる空気噴出パイプを上記空気衝突空間のそれぞれに内挿し、上記空気衝突空間内で上向きに開口する空気噴出孔を上記空気噴出パイプに穿設し、上記復路管から分岐しつつ先端が閉塞されてなる空気吸引パイプを上記空気衝突空間のそれぞれに内挿し、上記空気衝突空間内で開口する空気吸引孔を上記空気吸引パイプに穿設してなることを特徴とする床暖房システムを要旨としている。
【0007】
上記床暖房システムにおいて、断熱パネルには、空気噴出パイプ及び空気吸引パイプを埋設できる凹部を構成してなることができ、隔壁は、断熱パネルで構成することができる。
【0008】
また、本発明は、床板の下部に温められた空気を送出してなる床暖房システムであって、床板下部に配置される根太の間に凹部を有する断熱パネルを設置するとともに、6面が熱伝導板で構成してなる空気循環ユニットを上記断熱パネルの凹部に収納し、複数の空気循環ユニットが収納された上面に床板を設置し、上記空気循環ユニット内部に空気を送出する往路管を設けるとともに、該空気循環ユニット内の空気を吸引する復路管を設け、上記往路管の一部で構成される空気噴出パイプを上記空気循環ユニットのそれぞれの内部に設け、上記空気循環ユニット内で開口する空気噴出孔を上記空気噴出パイプに穿設し、上記復路管の一部で構成される空気吸引パイプを上記空気循環ユニットのそれぞれの内部に設け、上記空気循環ユニット内で開口する空気吸引孔を上記空気吸引パイプに穿設してなることを特徴とする床暖房システムを要旨とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態の床暖房システムを使用した状態の全体を示す図である。この図に示すように、床板4の下部には熱伝導板3fが設けられ、この熱伝導板3fのさらに下方に断熱パネル3eが設けられており、上記熱伝導板3fと断熱パネル3eとの間には所定の距離を有する構成となっている。また、上記両者間には隔壁3a(図3)が設けられ、複数に仕切られてなる空気衝突空間5が構成されている。この空気衝突空間5には、空気噴出パイプ2aと、空気吸引パイプ2bとが内挿されており、空気噴出パイプ2aは、空気が送出される往路管2fから分岐され、一方の空気吸引パイプ2bは、空気を吸引する復路管2gから分岐するものである。
【0010】
ここで、上記往路管2f及び復路管2gは、送出ポンプP1又は吸引ポンプP2を介して、ボイラー1に接続されているのである。従って、このボイラー1で所定の温度に温められた空気は送出ポンプP1から空気循環パイプである往路管2fを経由して空気循環パネル3内の空気噴出パイプ2aへと送られるのである。そして、空気循環パネル3内では、上部に設置された熱伝導板3fへ空気の有する熱の一部が伝達された後、この空気は吸引ポンプP2の吸引力によって空気吸引パイプ2bから空気循環パイプである復路管2g内に吸引されてボイラー1へと戻され、ボイラー1内で所定の温度に温められて再び空気循環パネル3内に供給されるのである。従って、上記のように温められた空気が循環するサイクルを持続させることによって、空気循環パネル3の熱伝導板3fの上部に設置される床板を間接的に所定の温度となるように温めて室内の暖房を行うことができるのである。
【0011】
なお、上記の説明における空気循環パネル3とは、断熱パネル3eと熱伝導板3fとの間において、往路管2fの一部で構成される空気噴出パイプ2aと、復路管2gの一部で構成される空気吸引パイプ2bとが、それぞれ内挿されてなるものであって、床板4の下部に設置される全体を示すものである。
【0012】
図2は、上記隔壁3aにより仕切られてなる空気衝突空間5の一区画分について、空気循環パネル3を拡大した図である。この図に示すように、空気循環パイプである往路管2fの側部から空気循環パネル3内へと往路管2fの一部である空気噴出パイプ2aが分岐しており、この空気噴出パイプ2aの上部には所定の間隔をあけて空気噴出孔2c,2c・・が穿設されている。又、空気噴出パイプ2aの一端2dは閉塞されている。そして、空気噴出パイプ2aに対して平行に復路管2gの一部である空気吸引パイプ2bが配設されており、この空気吸引パイプ2bの一端2dは閉塞され、他端は空気循環パイプである復路管2gの側部に連結しているのである。この空気吸引パイプ2bの上部には所定の間隔をあけて空気吸引孔2e,2e・・が、上述の空気噴出パイプ2aの空気噴出孔2cとは横方向で一致しない位置に穿設されている。尚、空気循環パネル3の側面は隔壁3a,3a,3b,3cにより他の区画との間が仕切られており、空気噴出パイプ2aから噴出する空気が他の区画には漏れることがないようになっている。
【0013】
図3は図1のA−A断面図である。この図に示すように、空気噴出パイプ2aと空気吸引パイプ2bとは断熱パネル3eの凹部3dに収容されている。又、各区画の側面は隔壁3aによって仕切られていて、隔壁3aの上部には熱伝導板3fが設置されている。そして、この熱伝導板3fの上面に床板4が設置されるのである。この隔壁3aは複数の空気衝突空間に仕切る目的のほかに、上記のように熱伝導板3fの設置状態を維持するために所定の高さに設けられており、従って、この隔壁3aの上部に設置される熱伝導板3fは、断熱パネル3eとの間で、所定の距離を有する構成となっている。この距離は、後述のとおり、数ミリから数センチの範囲内に設定されている。
【0014】
また、図3において明確に示されているように、空気噴出パイプ2aには、上部に穿設されてなる空気噴出孔2cを備えているため、この空気噴出孔2cから供給される空気は上向きに噴出することとなり、即ち、噴出される空気は、まず熱伝導板3fの下面に衝突することとなるのである。その後、方向を変更しつつ隔壁3a又は断熱パネル3eの表面にも衝突しつつ、再び熱伝導板3fの下面に衝突することとなるのである。
【0015】
一方、空気吸引パイプ2bに穿設される空気吸引孔2eは、当該空気吸引パイプの上部に設けられているものの、上述のように、空気噴出孔2cから離れた位置(例えば、図2に示すように、2個の空気噴出孔2c,2cの中間あたり)に設けられるため、噴出した空気が移動できない状態となったものを順次吸引するものである。従って、温められた空気の熱を十分に熱伝導板3fに伝達した後、空気循環パネル3から外方に排出されることとなるのである。
【0016】
次に、図1乃至図3を用いて空気循環パネル内の空気の流れを説明する。先ず、ボイラー1で温められた空気は送出ポンプP1の排出力により空気循環パイプである往路管2fを矢印の方向に進行し、その一部は分岐する空気噴出パイプ2aへと流れるのである。そして、空気噴出パイプ2aの一端2dに到達すると空気の抜け道は空気噴出孔2c以外にはなくなるのである。一方、送出ポンプP1は所定の圧力に到達するまで空気の送出を続けるため、空気噴出パイプ2a内の空気の圧力は高まるのである。そして、空気噴出孔2cからは勢いよく空気が噴出し、断熱パネル3eと、隔壁3a,3a,3b,3cと、熱伝導板3fとで形成される空気衝突空間5内を図3の矢印で示すように隔壁3aや熱伝導板3f等に衝突しつつ空間内を移動するのである。
【0017】
ここで、断熱パネル3eの上面と熱伝導板3fとの間の距離Aは数ミリから数センチの幅に設定されており、この幅Aは、空気噴出孔2cから噴出す空気が所定の割合で熱伝導板3fに衝突するように設定されているのである。このように、ボイラー1で温められた空気を熱伝導板3fに複数回衝突させることにより、空気の有する熱の熱伝導板3fに伝わる熱量は飛躍的に高まるのである。一般に静止している空気と比較して、運動している空気の熱伝達量は数倍から数十倍になることが知られており、本発明は、この点に着目して空気循環パネル3の構成を工夫しているのである。
【0018】
さらに、この空気衝突空間5内での空気の衝突を促進させるために、空気吸引パイプ2bの空気吸引孔2eから吸引ポンプP2の吸引力によって、空気衝突空間5内の空気を吸引し、さらに空気吸引パイプ2bから空気循環パイプである復路管2gへ流れ、図1で示したようにボイラー1へと戻されて温められ、送出ポンプP1により再び空気循環パイプである往路管2fへと送られて、この循環サイクルが繰り返されるのである。
【0019】
図4は本発明に使用される空気循環パネルの第2の実施形態を示す図である。図4(a)に示すように、空気循環パネルにおいて1区画内で往路管の一部である空気噴出パイプ6aを一側端に、復路管の一部である空気吸引パイプ7aを他側端に各々配設し、この双方のパイプ6a,7aが向い合う側の側面に空気噴出パイプ6aには噴出孔6bが空気吸引パイプ7aには吸引孔7bが各々設けられている。そして、熱伝導板3fと断熱パネル3eとの間に形成される空気衝突空間5には迂回壁8a,8bが所定の間隔をあけて熱伝導板3f及び断熱パネル3eに設置されている。図4(b)は空気循環パネルの第2の実施形態の一区画を示す図である。この図に示すように断熱パネル3eは空気噴出パイプ6a及び空気吸引パイプ7aを配設できる凹部と、熱伝導板3fとの間で空気衝突空間5を形成する平面とを有するものである。そして、熱伝導板3fは、空気噴出パイプ6aの上面、空気吸引パイプ7aの上面及び断熱パネル3eの両端上面に当接して設置されるのである。
【0020】
図5は本発明に使用される空気循環パネルの第3の実施形態を示す図である。図5(a)は一つの空気循環ユニット16を示しており、この図に示すように、空気循環ユニット16は、復路管の一部である空気吸引パイプ9を一側端に配設し、この空気吸引パイプ9の側面の下半分に往路管の一部である空気噴出パイプ10を当接している。そして、空気噴出パイプ10の中央側面には噴出孔10aが設けられており、空気吸引パイプ9の端部近傍の側面には吸引孔9a,9aが設けられている。この空気循環ユニット16は6面がアルミニウム板等で覆われてなるものであり、熱伝導板の機能を有しているものである。なお、図は断面を示しているが、空気吸引パイプ9及び空気噴出パイプ10が通過する部分を除き、図中手前側及び奥側の端面にもアルミニウム板等が存在している。そして、この空気循環ユニット16を工場等において予め製作しておけば、図5(b)に示すように施工時には根太11の間に空気循環ユニット16が収納できる凹部を有する断熱パネル3eを設置し、この断熱パネル3e内に空気循環ユニット16を収納した後、上面に床板4を設置することによって、本発明に係る床暖房システムを容易に構築することができるのである。
【0021】
図6は、空気の循環経路の一例を示す図である。図6(a)は、空気を温めるためにボイラーを使用した場合の経路図である。先ず、ボイラー1で温められた空気は、送出ポンプP1により、ヘッダー12aに送られる。このヘッダー12aは空気循環パネル3に送出される空気の圧力が複数の往路管2f,2f・・内で均一となるようにするためのものである。そして、ヘッダー12aから各往路管2fを介して空気循環パネル3の各区画の空気噴出孔(図示せず)へと空気が送られるのである。次に、吸引ポンプP2により各区画の空気吸引孔(図示せず)へ吸引された空気は各復路管2gを介してヘッダー12bへと送られた後、再びボイラー1へと戻されるのである。
【0022】
図6(b)は、ボイラー1に代えてエアコン等を使用した場合の経路図である。この図に示すように、エアコン等は、室外機13と、室内機14との間で冷媒を循環させて熱交換を行うことにより、空気を温めることができるものであるが、この室内機14には、空気室15が取り付けられており、室内機14から排出される温められた空気がこの空気室15に送り込まれることになるのである。そして、送出ポンプP1及びヘッダー12aを経由して復路管2fに送られ、空気循環パネル3に供給されることとなるのである。一方、上記空気室15には、復路管2g、ヘッダー12b及び吸引ポンプP2を介して吸引された空気が戻されることとなる。そこで、この戻された空気が再び空気室内で温められ、さらに、往路管2fへと送られることとなるのである。
【0023】
本発明の実施形態は以上のとおりであるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる実施の態様をとることができることは無論である。例えば、空気循環パネルの第2の実施形態において、迂回壁8a,8bを設置した状態を示しているが、空気衝突空間内における空気の衝突を増加させる目的で第1又は第3の実施形態に設置してもよいものである。又、空気循環パネルの第1〜第3の実施形態で示した空気噴出パイプと空気吸引パイプの配設位置を逆にして配設してもよいものである。さらに、空気循環パネルを長手方向に複数連結する場合には、閉塞されている空気噴出パイプ及び空気吸引パイプの一端を開放して連結する構成とすることもできるものである。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、温められた空気を空気衝突空間内において噴出させることにより、この空気を熱伝導板に幾度も衝突させることができ、熱伝導板との熱交換が促進されることによって、短時間で床面に熱を伝達させ、室内を一定温度に保つとともに消費エネルギーを節約することができる。
【0025】
また、空気循環ユニットを使用する場合には、本発明に係る床暖房システムを容易に構築することができるとともに、空気衝突空間を構成する6面が熱伝導板により構成されるので、当該熱衝突空間における壁面の衝突による熱伝導板及び床板への熱の伝達も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を使用した状態の全体を示す説明図である。
【図2】空気循環パネルの一区画を拡大した説明図である。
【図3】図1のA−A断面図である。
【図4】空気循環パネルの第2の実施形態を示す説明図である。
【図5】空気循環パネルの第3の実施形態を示す説明図である。
【図6】空気の循環経路を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ボイラー
2a 空気噴出パイプ
2b 空気吸引パイプ
2c 空気噴出孔
2e 空気吸引孔
2f 往路管
2g 復路管
3 空気循環パネル
3e 断熱パネル
3f 熱伝導板
4 床板
5 空気衝突空間
8a,8b 迂回壁
11 根太
12a,12b ヘッダー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a floor heating system, and more particularly, to a floor heating system that indirectly warms a floor board with warmed air delivered at the bottom of the floor board.
[0002]
[Prior art]
In the conventional floor heating, a hollow tube is meandered under the flooring, and the floor surface is warmed as a configuration in which hot water is circulated in the hollow tube to heat the room. There are known ones that heat a floor by heating a room with a heater cable inserted. Although these systems are effective from the viewpoint of saving energy consumption, they are expensive in construction and maintenance. In view of this, the present applicant has proposed an air circulation panel used in an indoor air conditioning system as described in Japanese Patent Application No. 11-348877. This air-conditioning system using an air circulation panel is a system that uses a delivery pump to send and circulate hot air or cold air inside the panel used on the floor or wall surface. Maintenance costs can be reduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since air has low thermal conductivity, it takes time to warm the floor, and when considering from the viewpoint of saving energy consumption while keeping the room at a constant temperature, there is still room for improvement. Met.
[0004]
In view of the above points, the present invention provides a floor heating system capable of transmitting heat held by air to the floor surface in as short a time as possible to keep the room at a constant temperature and save energy consumption. Objective.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention is a floor heating system in which warmed air is sent to the lower part of a floor board, and a heat conduction plate is provided on the lower surface of the floor board and has a predetermined distance below the heat conduction plate. However, a heat insulation panel is provided, a partition wall is provided between the heat conduction plate and the heat insulation panel to form an air collision space partitioned into a plurality of sections, and an outward pipe for sending air is provided for each air collision space. In addition, a return pipe for sucking air in the air collision space is provided, and an air ejection pipe branched from the forward pipe and closed at the tip is inserted into each of the air collision spaces, upward bored openings for air ejection holes in the air ejection pipe, an air suction pipe tip with branches, which are closed from the condensate pipe interpolated in each of the air impingement space, the air impingement space In which an opening for air suction hole in the Abstract a floor heating system characterized by being formed in the air suction pipe.
[0007]
In the floor heating system, the heat insulating panel can be formed with a recess in which an air ejection pipe and an air suction pipe can be embedded, and the partition wall can be formed with a heat insulating panel.
[0008]
In addition, the present invention is a floor heating system in which warmed air is sent to the lower part of a floor board, in which a heat insulating panel having a recess is installed between joists placed at the lower part of the floor board, and six surfaces are heated. An air circulation unit composed of a conductive plate is accommodated in the recess of the heat insulation panel, a floor plate is installed on the upper surface where a plurality of air circulation units are accommodated, and an outward pipe for sending air is provided inside the air circulation unit. In addition, a return pipe for sucking air in the air circulation unit is provided, and an air ejection pipe constituted by a part of the forward pipe is provided in each of the air circulation units, and is opened in the air circulation unit. An air ejection hole is drilled in the air ejection pipe, and an air suction pipe constituted by a part of the return pipe is provided in each of the air circulation units. The opening to the air suction hole is to the gist of the floor heating system characterized by being formed in the air suction pipe.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Drawing 1 is a figure showing the whole state where the floor heating system of this embodiment is used. As shown in this figure, a heat
[0010]
Here, the
[0011]
The
[0012]
FIG. 2 is an enlarged view of the
[0013]
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in this figure, the air ejection pipe 2a and the
[0014]
Further, as clearly shown in FIG. 3, since the air ejection pipe 2a is provided with an
[0015]
On the other hand, although the
[0016]
Next, the flow of air in the air circulation panel will be described with reference to FIGS. First, the air heated by the
[0017]
Here, the distance A between the upper surface of the
[0018]
Further, in order to promote the collision of the air in the
[0019]
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the air circulation panel used in the present invention. As shown in FIG. 4 (a), in the air circulation panel, an air ejection pipe 6a that is a part of the forward path pipe is located at one end and an
[0020]
FIG. 5 is a view showing a third embodiment of the air circulation panel used in the present invention. FIG. 5 (a) shows one
[0021]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an air circulation path. FIG. 6A is a route diagram when a boiler is used to warm the air. First, the air heated by the
[0022]
FIG. 6B is a route diagram when an air conditioner or the like is used instead of the
[0023]
The embodiments of the present invention are as described above, but it goes without saying that various embodiments can be employed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the second embodiment of the air circulation panel, the state where the
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to make the air collide with the heat conduction plate several times by ejecting the warmed air in the air collision space, and by promoting heat exchange with the heat conduction plate, Heat can be transferred to the floor in a short time, keeping the room at a constant temperature and saving energy.
[0025]
In addition, when the air circulation unit is used, the floor heating system according to the present invention can be easily constructed, and the six surfaces constituting the air collision space are configured by the heat conduction plate, so that the heat collision Heat transfer to the heat conductive plate and the floor plate due to the collision of the wall surface in the space is also facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an entire state in which an embodiment of the present invention is used.
FIG. 2 is an explanatory diagram enlarging a section of the air circulation panel.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a second embodiment of the air circulation panel.
FIG. 5 is an explanatory view showing a third embodiment of the air circulation panel.
FIG. 6 is an explanatory view showing a circulation path of air.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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