JP3837198B2

JP3837198B2 - 流体分岐ブロック

Info

Publication number: JP3837198B2
Application number: JP02144697A
Authority: JP
Inventors: 多加志佐々木; 典顯井上; 滋子飯島
Original assignee: 三菱化学産資株式会社
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH10220672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体分岐ブロックに関する。さらに詳しくは、一般住宅、集合住宅、商業ビルまたはホテルなどの建築物に用いられる床暖房用の流体を分岐する改良された流体分岐ブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般住宅、集合住宅、商業ビルまたはホテルなどの居住性を向上させるために、床面からの放熱によって屋内を暖房する床暖房方式が提案され実用化されている。床暖房方式で従来から提案されている手法には、(a)通常の床の表層材の上に放熱板を載置する方式、(b)通常の床の表層材の下に放熱板を載置する方式、(c)通常の床面の下に配置した厚手の断熱材層の表面に溝を刻設し、この溝に熱媒用チューブを埋設して、この上に金属薄板、床の表層材を順次配置する方式などがある。
【０００３】
上記(a)、(b)などの方式によると、放熱板はその内部に発熱体を配置しこれに通電することによって発熱させる構造のものは、発熱体が均一な密度に配置されている限り、床面の場所により温度差が生ずることがない。しかしながら、上記(a)、(b)、(c)ともに放熱板が熱媒チューブに熱媒を通して加熱する構造のものは、熱媒が熱媒チューブに入る部分近傍と、熱媒が熱媒チューブを循環した後に戻る部分近傍との間には大きな温度差が生ずる場合がある。すなわち、広い面積の放熱板に一本の熱媒チューブを蛇行させて配置して暖房する場合には、熱媒チューブの長さに応じて圧損失が生じ、しかも、熱媒の入り口側から離れる程熱媒の温度が低下し、熱媒の入り口側と戻り口側との間には相当の温度差が生じるという欠点がある。
【０００４】
上記欠点を改良するために、熱媒を一個の主入り流路から別方向に複数の往き流路（通路）に分岐させ、複数の戻り流路（通路）を一個に合流させて主戻り流路に戻す熱媒分岐ブロック（ヘッダー）が提案され（後記する図７、図８、図９などを参照）、実用化されている。図７に示した例は、熱媒の流路をＦ字型に構成しこれを二個背中合せに配置するものであり、図８に示した例は、熱媒の流路をＴ字型に構成し分岐ブロック内で上下に配置したものであり、図９に示した例は、熱媒の流路を変形Ｔ字型としこれを分岐ブロック内で上下に配置したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとした課題】
しかしながら、図７に平面略図で示した熱媒の流路をＦ字型にした分岐ブロック７０は、主入口７１から入った熱媒を二個の往き流路口７２に分岐させ熱媒チューブ７３によって放熱体に送られる。熱媒チューブ７３を循環した熱媒は、戻り流路口７４に達し分岐ブロック７０内で合流させられ一個の主戻り口７５から主熱媒チューブに送られる。二個の往き流路口７２と、二個の戻り流路口７４よりなる分岐ブロック７０を使用した場合は、各一個の場合よりは圧損失が生じ難くなるが、放熱板の中央部分を除き、隣接する熱媒用チューブ７３、７４を流れる熱媒の方向が同じとなり、床面の場所の違いによる温度差を解消することはできない。なお、図７において７６は、分岐ブロック７０に接続した短管（図示されていない）に熱媒チューブを固定するバンドである。
【０００６】
また、図８に平面略図で示した分岐ブロック８０は、熱媒を主入口８１から二個の往き流路口８２に分岐させ熱媒チューブ８３によって放熱体に送られる。熱媒チューブ８３を循環した熱媒は、戻り流路口８４に達し分岐ブロック８０内で合流させられ一個の主戻り口８５から主熱媒チューブに戻される。分岐ブロック８０を使用した場合には、図７に示した分岐ブロックを使用した場合に比し熱媒チューブを半分の面積で使用することができるので、図７の場合に比して温度差は小さくすることができるが、放熱板の場所の違いによる温度差を完全に無くするまでには至らない。
【０００７】
さらに、図９に平面略図で示した分岐ブロック９０は、熱媒の主入口９１からの熱媒を異なる二方向の往き流路口９２、９３に分岐させ、熱媒チューブ９４、９５によって放熱体に送られる。熱媒チューブ９４、９５を循環した熱媒は、戻り流路口９６、９７に達し分岐ブロック９０内で合流させられ一個の主戻り口９８から主熱媒チューブに戻される。分岐ブロック９０を使用した場合は、相互に隣接する熱媒チューブを流れる熱媒の方向を対向するようにできるので、放熱板の場所の違いによる温度差を無くすることができるが、分岐ブロック内で熱媒の流路、すなわち、主入口９１と往き流路口９３間の流路、および、戻り流路口９６と主戻り口９８間の流路が、それぞれ上下に平行に重なりあい、一方の流路と他方の流路とを仕切る壁面に穴が開かないように精度よく正確に穿孔する必要があり、作業が繁雑であるという欠点がある。
【０００８】
本発明者らは、かかる状況にあって、上記従来技術の諸欠点を一挙に解決した流体分岐ブロックを提供すべく、鋭意検討の結果本発明を完成したものである。本発明の目的は、次の通りである。
１．熱媒の往き流路口側と戻り口側との間に温度差が生じない放熱板が得られる改良された流体分岐ブロックを提供する。
２．熱媒の圧損失が少なく、耐久性に優れ、製作が容易な改良された流体分岐ブロックを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、床暖房用の熱媒を一つの主入り流路から別方向に複数の往き流路に分岐させ、複数の戻り流路を一個に合流させて主戻り流路に戻す分岐ブロックにおいて、分岐ブロックは、金属材料またはエンジニアリングプラスチックスより構成され、板状で、かつ、平面形状が多角形または円形にされてなり、上記複数の往き流路および複数の戻り流路のそれぞれに、断熱材層に埋設された熱媒チューブと接合するための短管を取り付けられ、穿孔によって、分岐ブロック内で一個の流入口からの流体往き流路を二個以上に分岐させ、二個以上の流体戻り流路を一個の主戻り流路に合流させるようにされてなり、かつ、上記流体往き流路と流体戻り流路とを分岐ブロック内でＸ字状に立体交差させて穿孔されてなることを特徴とする、流体分岐ブロックを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る流体分岐ブロックは、一般住宅、集合住宅、商業ビルまたはホテルなどの居住性を向上させる目的で床に配置される床暖房用放熱体の内部に配置される熱媒流体を分岐するブロックであって、放熱体の外に配置された熱媒の主入り流路と熱媒の主戻り流路に連接され、かつ、放熱体内では放熱体に蛇行して刻設された溝に埋設される熱媒チューブの端部が接合される。
【００１１】
流体分岐ブロックは、熱媒チューブを埋設する断熱材層の中に埋設するのが好ましい。従って、その厚さの最大は断熱材層の厚さとし、これよりも薄くするのが好ましい。その形状は、板状の多角形または円形などとすることができるが、四角形、長方形などが特に好ましい。流体分岐ブロックの素材は、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属材料が好適であるが、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイドなどの耐熱性、耐薬品性、剛性などに優れたエンジニアリングプラスチックであってもよい。
【００１２】
流体分岐ブロックには、板状で四角形状の板状ブロックの一個の側面（４個の側面を順次、ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面としたときのａ面）に熱媒の主入り流路から熱媒を取り入れる熱媒主入口と、熱媒チューブを循環した後の熱媒を主戻り流路に戻す戻し口とを設ける。これら二個の口の開口部には外周面に凹凸が設けられた短管を固定する。短管は熱媒の主入り流路および主戻り流路を、チューブによって流体分岐ブロックと繋ぐためのものである。
【００１３】
流体分岐ブロックに短管を固定する方法は、ブロックの開口部内周面には雌ネジを刻設し、短管の一端に雄ネジを設け、この短管の雄ネジを開口部の雌ネジに螺合させてる方法、溶接する方法、熱溶着する方法、接着剤によって接着する方法、接着剤を使用して螺合する方法などが挙げられる。素材が金属の場合は、ネジの螺合、溶接などによるのが好ましく、素材がエンジニアリングプラスチックの場合は、熱溶着、接着剤によって接着する方法などによるのが好ましい。
【００１４】
流体分岐ブロック内では、一個の熱媒入口からの熱媒を複数の往き流路に分岐させ、かつ、複数の戻り流路を一個の流路に合流させるようにされてなる。熱媒を二個の流路に分岐させ、かつ、二個の戻り流路を一個の流路に合流させる場合（以下「二個／二個の組合せ」と略称する）を例にすると、熱媒の主入り流路から分岐した流路はｄ面とｂ面との二面に設け、ａ面の主入り流路とｄ面の流路とはａ面側寄りに両流路が直角を形成するように配置し、ａ面の主入り流路とｂ面の流路とは四角形状のブロックの対角線に沿って形成するように配置する。
【００１５】
複数の戻り流路も同様にｄ面とｂ面との二面に設け、ａ面の主往き流路とｂ面の戻り流路とはａ面側寄りに両流路が直角を形成するように配置し、ａ面の主戻り流路とｄ面の戻り流路とは四角形状のブロックの対角線を形成するように配置する。これにより、ａ面とｄ面との対角線に沿うように配置された流路と、ａ面とｂ面との対角線に沿うように配置された二個の流路とは四角形状のブロックの中央部分でＸ字状に交差させるが、二個の流路は連通しないように立体交差させる。ここで、立体交差とはａ面とｄ面とを結ぶ熱媒入り流路と、ａ面とｂ面を結ぶ熱媒戻り流路とは、四角形状のブロックの中央部分で交差しているが、それぞれのの流路を仕切る壁面に穴が開かないようにされてなり、相互に連通しないようにされていることを意味する。
【００１６】
流体分岐ブロック内では、主入り流路からの熱媒を三個の往き流路に分岐させ、三個の戻り流路を一個の流路に合流させることもできるし（以下、「三個／三個の組合せ」と略称する）、熱媒を四個の往き流路に分岐させ、かつ、四個の戻り流路を一個の流路に合流させることもできる（以下、「四個／四個の組合せ」と略称する）。三個／三個の組合せの場合は、ａ面に設けた主入り流路から分岐した往き流路はｂ面の中央部に一個と、ｄ面のａ面側寄りとｃ面側寄りに二個設ける。この三個／三個の組合せの場合も、上記と同様に入り流路と戻り流路はＸ字状に立体交差させる。この場合は、Ｘ字状に立体交差する箇所は二箇所となる。四個／四個の組合せの場合も、上記三個／三個の組合せの場合に準ずることができる。流体分岐ブロック内に設けるＸ字状に立体交差の数は、流体分岐ブロックを配置する放熱板の面積、熱媒の温度、放熱板を設置する地域、放熱板を設置する建造物の種類などにより、適宜選ぶことができる。
【００１７】
流体分岐ブロックの熱媒の往き流路口、熱媒の戻り口の開口部には、外周面に凹凸が設けられた短管を固定する。固定方法は、熱媒の主入り流路および主戻り流路用の短管の固定方法と同様とすることができる。これら短管には熱媒チューブの管端を外嵌させ、熱媒の圧力で外れないように熱媒チューブの外側から固定バンドで短管に強固に固定するのが好ましい。
【００１８】
本発明に係る流体分岐ブロックでは、二個／二個の組合せの場合はＸ字状に立体交差する箇所は一箇所となり、熱媒チューブのループを二個とすることができ、その際隣接する熱媒チューブを流れる熱媒の流れ方向を対向させることが可能である。三個／三個の組合せの場合はＸ字状に立体交差する箇所は二箇所となり、熱媒チューブのループを三個とすることができ、四個／四個の組合せの場合はＸ字状に立体交差する箇所は三箇所となり、熱媒チューブのループを四個とすることができる。放熱板は、熱媒チューブのループ数が多いほど温度差が生じ難くなる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を図面に基いて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り以下の記載例に限定されるものではない。
【００２０】
図１は本発明に係る流体分岐ブロックの一例の平面図であり、図２は図１に示した流体分岐ブロックの側面図であり、図３は三個／三個の組合せの例の平面図であり、図４は四個／四個の組合せの例の平面図であり、図５は図４に示した流体分岐ブロックを使用して熱媒チューブを配置した際の平面略図を示し、図６は図５におけるVI部分の拡大平面図である。
【００２１】
図１に示した流体分岐ブロック１は板状で平面形状が四角形にされており、側面ａに主往き流路２と主戻り通路３が設けられ、主往き流路２からの流体は側面ｄであって側面ａ寄りに設けられた主往き流路４と、側面ｂであって側面ｃ寄りの設けられた往き流路５との二個の流路に分岐され、主往き流路２と往き流路５との間はブロック１の対角線に沿って設けられた流路によって連通されている。例えば、発泡樹脂製板状成形品からなる放熱体に埋設された熱媒チューブを循環した熱媒は、側面ｂであって側面ａ寄りに設けられた戻り流路７と、側面ｄであって側面ｃ寄りに設けられた戻り流路８が主戻り流路３に合流され、主戻り流路３と戻り流路８との間はブロック１の対角線に沿って設けられた流路９によって連通されている。流路８と流路９とは、ブロック１の中央部でＸ字状に立体交差する様に穿孔されている。熱媒は、図示されていない熱媒循環装置において、温度・圧力を調節して、主往き流路２から供給し、熱媒チューブを循環させたあと、主戻り流路３から熱媒循環装置に戻される。
【００２２】
図３は、三個／三個の組合せ流体分岐ブロック２１の平面図であり、側面ａに主往き流路２２と主戻り流路２３が設けられ、主往き流路２２からの流体は、側面ｄの側面ａ寄りに往き流路２４、側面ｃ寄りに往き流路２６、側面ｂの中央に往き流路２５の三個の流路に分岐され、往き流路２４と往き流路２５とは流路２７によって連通され、往き流路２５と往き流路２６とは流路２８によって連通されている。放熱板と熱媒チューブを循環した熱媒は、側面ｂの側面ａ寄りの戻り流路２９、側面ｃ寄りの戻り流路３１、側面ｄの中央の戻り流路３０の三個の流路が主戻り流路２３に合流され、戻り流路２９と戻り流路３０とは流路３３によって連通され、戻り流路３０と戻り流路３１とは流路３４によって連通されている。流路２７と流路３３、流路２８と流路３４はそれぞれブロック１の中央部でＸ字状に立体交差する様に穿孔されている。熱媒は、主往き流路２２から供給し、熱媒チューブを循環させたあと、主戻り流路２３から熱媒循環装置に戻される。図４は、四個／四個の組合せ流体分岐ブロック２１の平面図であり、側面ａに主往き流路３２と主戻り流路３３が設けられている。主往き流路３２からの熱媒は、往き流路３２ ^１、３２ ^２、３２ ^３および３２ ^４に接続し、放熱板に埋設された熱媒チューブに循環される。放熱板を循環した熱媒は、戻り流路３３ ^１、３３ ^２、３３ ^３および３３ ^４から主戻り流路３３に合流される。
【００２３】
図５は、四個の流路を合流させる四個／四個の流体分岐ブロックを使用して、四本の熱媒チューブのループを形成した放熱板の平面略図を示す。図において、例えば、発泡樹脂製板状成形品からなる断熱材５０の長さ方向の一端中央部に流体分岐ブロック５１が配置され、この流体分岐ブロック５１に四本の熱媒チューブ４０が接続されて四個のループが形成されている。長方形の流体分岐ブロック５１の拡大平面図を図６に示した。流体分岐ブロック５１の側面ａに主往き流路５２と主戻り流路５３が設けられ、側面ｂには往き流路５２ ^２、５２ ^４、戻り流路５３ ^１、５３ ^３がそれぞれ設けられ、側面ｄには往き流路５２ ^１、５２ ^３、戻り流路５３ ^２、５３ ^４それぞれ設けられている。流体分岐ブロック５１の各流路口には、短管を取り付けられ、この短管に熱媒チューブ４０を接合され、バンド５４によって強固に固定されている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．本発明に係る改良された流体分岐ブロックは、ブロック内に穿孔される流路は、Ｘ字状に立体交差させて穿孔し、上下の流路が平行にならないので、穿孔作業が容易である。
２．本発明に係る改良された流体分岐ブロックを使用すると、熱媒チューブによって複数のループを形成することができ、熱媒往きチューブと熱媒戻りチューブとを相互に隣接させて配置できるので、熱媒の入り口側と戻り口側との間に温度差が生じない放熱板が得られる。
３．本発明に係る改良された流体分岐ブロックを使用すると、熱媒の往き流路と戻り流路が隣接させて配置でき、複数の熱媒チューブをほぼ同じ長さとすることができ、しかも流体分岐ブロックから流体（熱媒）を、複数の熱媒チューブに一斉に送り出すので、複数の熱媒チューブには熱媒の圧力差、圧力損失が生じ難く、熱効率に優れた面積の広い放熱板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体分岐ブロックの一例の平面図である。
【図２】図１に示した流体分岐ブロックの側面図である。
【図３】三個／三個の組合せの流体分岐ブロックの例の平面図である。
【図４】四個／四個の組合せの流体分岐ブロックの例の平面図である。
【図５】四個／四個の流体分岐ブロックを使用して、四個の熱媒チューブのループを形成した放熱板の平面略図である。
【図６】図５のVI部分の拡大平面図である。
【図７】従来の流体分岐ブロックの一例の平面略図である。
【図８】従来の流体分岐ブロックの他の例の平面略図である。
【図９】従来の流体分岐ブロックのさらに他の例の平面略図である。
【符号の説明】
１、２１、３１、５１：流体分岐ブロック
２、２２、３２、５２：主往き流路
３、２３、３３、５３：主戻り流路
４、５、２５、２５、２６、３２^１、３２^２、３２^３、３２^４、５２^１、５２^２、５２^３、５２^４：往き流路
７、８、２９、３０、３３^１、３３^２、３３^３、３３^４、５３^１、５３^２、５３^３、５３^４：戻り流路
６、９、２７、２８、３３、３４：流路
４０：熱媒チューブ
５４：バンド

Claims

床暖房用の熱媒を一つの主入り流路から別方向に複数の往き流路に分岐させ、複数の戻り流路を一個に合流させて主戻り流路に戻す分岐ブロックにおいて、分岐ブロックは、金属材料またはエンジニアリングプラスチックスより構成され、板状で、かつ、平面形状が多角形または円形にされてなり、上記複数の往き流路および複数の戻り流路のそれぞれに、断熱材層に埋設された熱媒チューブと接合するための短管を取り付けられ、穿孔によって、分岐ブロック内で一個の流入口からの流体往き流路を二個以上に分岐させ、二個以上の流体戻り流路を一個の主戻り流路に合流させるようにされてなり、かつ、上記流体往き流路と流体戻り流路とを分岐ブロック内でＸ字状に立体交差させて穿孔されてなることを特徴とする、流体分岐ブロック。
流体往き流路と流体戻り流路とを分岐ブロック内でＸ字状に立体交差させた部分が２倍以上も設けられてなる、請求項１に記載の流体分岐ブロック。