JPH0942691A - 大規模床暖房システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】総循環流量が多い大規模の床暖房システムに接
続する熱源機を、温水貯蓄タンクや燃料タンクが必要の
ない瞬間型の熱源機で実現する。 【解決手段】瞬間型の熱源機１に連結される送り配管２
と戻り配管３との間に定流量バイパス手段２０を設け、
熱源機１と定流量バイパス手段２０からの合流する熱媒
体の温度を検知する温度検知手段３０を送り配管２に設
け、さらに、床暖房端末４、５が個別にオフになるとき
その分の流量を流す個別制御用バイパス手段４０を設け
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、瞬間型の熱源機で
加熱された温水等の熱媒体を床に設置したマット内に循
環させるようにした大規模の床暖房システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から実用化されている店舗、飲食
店、銀行窓口、病院などに設置される大規模な床暖房シ
ステムは、総床面積が大きいため循環させる温水等の熱
媒体の量が大きく、一般には温水の貯蔵タンクを設けた
温水ボイラーが熱源機として使用されている。貯蔵タン
クに大量の温水を溜めておくことで、大床面積の温水マ
ットに大量の温水を循環させることができる。そして、
かかる大型の温水ボイラーの場合、燃料として重油もし
くは灯油が使用されることが多くその為には大型の燃料
タンクも設置する必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな大型の温水ボイラーの場合、温水貯蔵タンクや燃料
タンクを有する為そのサイズが大きくなり、狭い土地に
建設しなければならない都会の地域では、スペースの問
題から設置性に問題があり、さらに大型であるため施工
性についても問題がある。

【０００４】一方、温水の貯蔵タンクを用いない瞬間型
の熱源機を利用することが考えられるが、一般に瞬間型
の熱源機の場合は貯蔵タンクがないため大流量を循環さ
せることができず、実用化の大きな障害となっていた。

【０００５】そこで本発明者らは、小型であり且つ十分
な熱能力を持つ瞬間型の熱源機を利用して、大規模な床
暖房システムの研究開発を行った結果、大流量を循環さ
せることができる床暖房システムを発明するに至った。

【０００６】そこで、本発明は、熱能力という点では問
題がないが流量の能力という点で問題がある瞬間型の熱
源機を用いて、大規模な床暖房システムを実現すること
を目的とする。

【０００７】さらに、本発明は、複数の部屋にわたり床
暖房を行う場合、各部屋個別に床暖房を行った場合で
も、瞬間型の熱源機には常に一定の温水等の熱媒体が循
環し、熱源機からの出湯温度の制御系の構造を簡素化さ
せることができる大規模床暖房システムを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の第
一の発明によれば、所定の流量の熱媒体が循環する循環
路を内蔵した床暖房端末と、床暖房端末の循環路に連結
される送り配管と戻り配管と、送り配管と戻り配管の反
対側に連結され、循環する熱媒体に熱量を供給する熱交
換機を有し、第一の流量の熱媒体を送り配管に供給する
瞬間型の熱源機と、送り配管と戻り配管の間に設けら
れ、前記戻り配管から前記送り配管に第二の流量の熱媒
体を流す定流量バイパス手段とを有し、第一の流量と第
二の流量の和が床暖房端末の循環路を循環する流量にほ
ぼ等しいことを特徴とする床暖房システムを提供するこ
とにより達成できる。

【０００９】更に、上記目的は、第二の発明によれば、
上記第一の発明において、送り配管と定流量バイパス手
段との合流点と床暖房端末との間に、循環する熱媒体の
温度を検知する温度検知手段を設け、温度検知手段の出
力に応じて熱源機の熱量を制御することを特徴とする床
暖房システムを提供することにより達成できる。

【００１０】更に、上記目的は、第三の発明によれば、
上記第一または第二の発明において、床暖房端末が送り
配管と戻り配管に対して並列に複数設けられ、更に、複
数の床暖房端末の循環路と送り配管との間にそれぞれ設
けられた開閉可能な端末開閉手段と、端末開閉手段の上
流側であって且つ定流量バイパス手段との合流点の下流
側の送り配管の位置と、定流量バイパス手段との合流点
の上流側の戻り配管の位置との間に設けられ、当該送り
配管から戻り配管に所望の流量の熱媒体を流す比例弁が
設けられた個別制御用バイパス手段とが設けられ、床暖
房端末のうち一の床暖房端末の端末開閉手段が閉じられ
た時、当該一の床暖房端末の循環路の流量と同等の流量
の熱媒体を個別制御用バイパス手段の比例弁に流すこと
を特徴とする床暖房システムを提供することにより達成
される。

【００１１】更に、上記の目的は、第四の発明によれ
ば、上記第三の発明において、更に、床暖房端末が設け
られた部屋内の温度、床表面温度、又は外気温度の何れ
かを検知する第二の温度検知手段を有し、第二の温度検
知手段により検知した温度に応じて端末開閉手段の開閉
制御を行うことを特徴とする床暖房システムを提供する
ことにより達成される。

【００１２】更に、上記目的は、第五の発明によれば、
熱媒体を循環させる送り配管と戻り配管と、送り配管と
戻り配管に並列に連結され、所定の流量の熱媒体が循環
する循環路を内蔵した複数の床暖房端末と、送り配管と
戻り配管の反対側に連結され、循環する熱媒体に熱量を
供給する熱交換機を有し、第一の流量の熱媒体を前記送
り配管に供給する瞬間型の熱源機と、前記の複数の床暖
房端末の循環路と送り配管との間にそれぞれ設けられた
開閉可能な端末開閉手段と、送り配管の途中に設けら
れ、循環する熱媒体の温度を検知する温度検知手段とを
設け、当該温度検知手段の出力に応じて前記熱源機の熱
量を制御し、更に、端末開閉手段の上流側であって且つ
温度検知手段の下流側の前記送り配管の位置と、前記戻
り配管との間に設けられ、当該送り配管から戻り配管に
所望の流量の熱媒体を流す比例弁が設けられた個別制御
用バイパス手段が設けられ、前記の床暖房端末のうち一
の床暖房端末の端末開閉手段が閉じられた時、当該一の
床暖房端末の循環路の流量と同等の流量の熱媒体を前記
個別制御用バイパス手段の比例弁に流すことを特徴とす
る床暖房システムを提供することにより達成される。

【００１３】更に、上記目的は、第六の発明によれば、
上記第五の発明において、更に、床暖房端末が設けられ
た部屋内の温度、床表面温度、又は外気温度の何れかを
検知する第二の温度検知手段を有し、第二の温度検知手
段により検知した温度に応じて端末開閉手段の開閉制御
を行うことを特徴とする床暖房システムを提供すること
により達成される。

【００１４】ここで、瞬間型の熱源機とは、温水ボイラ
ーの様に大量の熱媒体を貯蓄しておくタンクを有さず、
循環する熱媒体に熱交換機を介して熱量を供給する形式
の熱源機である。従って、本発明の瞬間型の熱源機の場
合、床暖房端末の循環路の総循環流量より少ない流量能
力しか有しないものの、上記の通り定流量バイパス手段
を設けたことで、床暖房端末に必要な流量を循環させる
ことができる。

【００１５】また、複数の床暖房端末を個別にオン・オ
フ制御する場合であっても、個別制御用バイパス手段を
設けて、端末開閉手段に連動させたため、大量の流量が
必要な大規模床暖房システムであっても、瞬間型の熱源
機内を流れる熱媒体の流量を所望の一定量に維持するこ
とができる。その為、熱源機として流量の能力に一定の
限界がある小型の瞬間型の熱源機を採用することが可能
になり、また瞬間型の熱源機の出湯温度の制御を簡便に
行うことができる。

【００１６】また、温度検知手段を設けて瞬間型の熱源
機にフィードバック制御を行うことで、通常の家庭用の
瞬間型熱源機よりも低い温度の出湯を実現することが出
来、比較的低い温度設定が行われがちな大規模の床暖房
システムに十分対応することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面に従って説明する。図１は、本発明の床暖房システ
ムの実施の形態の全体図である。

【００１８】１は瞬間型の熱源機で送り配管２と戻り配
管３とに連結されている。４、５は第一、第二の床暖房
端末であり、それぞれ温水等の熱媒体が循環する循環路
７を有するマット６を有し、それらの循環路７は、それ
ぞれヘッダ８を介して送り配管２と戻り配管３とに連結
されている。第一、第二の床暖房端末４、５は、それぞ
れ送り配管２と戻り配管３とに並列に設けられていて、
送り配管２とは電磁バルブのような端末開閉手段５０、
５１を介して連結されている。また、送り配管２の途中
には、温水等の熱媒体を循環させるための循環ポンプ９
が設けられている。

【００１９】瞬間型の熱源機１の概略的な構造は、熱交
換機１１、その熱交換機１１に熱量を供給するバーナー
１２、バーナー１２にガス管１５からの燃料ガスを供給
する比例弁１３、比例弁１３を制御する熱源機制御部１
４からなる。

【００２０】瞬間型の熱源機１では、大規模な床暖房シ
ステム全体に供給する熱媒体をまかなうだけの流量の能
力がないため、送り配管２と戻り配管３との間に定流量
弁２１等の一定の流量を流すことができるものを有する
バイパス手段２０を設けて、戻り配管３からの熱媒体の
一部を送り配管２にバイパスするようにしている。この
バイパス手段の定流量弁２１は、床暖房システムの全て
の床暖房端末に熱媒体を循環させた時の最大循環流量か
ら、熱源機１の最大流量を減算した値の流量を少なくと
も流すことができる能力またはサイズのものが採用され
る。

【００２１】送り配管２のバイパス手段２０の合流点の
下流側に、熱源機１から出てくる熱媒体とバイパス手段
２０からバイパスされる熱媒体とが合流した後の熱媒体
の温度を検知する温度検知手段３０が設けられている。
この温度検知手段３０は種々の装置で実現できるが、例
えばサーミスタによっても実現できる。そして、温度検
知手段３０で検知した温度は、熱源機制御部１４にフィ
ードバックされ、燃料ガスのオン・オフ制御または流量
制御に利用される。また、温度検知手段３０を設けてフ
ィードバックさせることで、瞬間型の熱源機が低温の出
湯を可能にすることができる。この点は、大規模の床暖
房システムの場合、暖房設定温度が比較的低めに設定さ
れることがあり、非常に有用である。

【００２２】本実施の形態では、複数の床暖房端末４、
５を個別に使用または制御する場合の為に、送り配管２
のバイパス手段２０との合流点の下流側で且つ端末開閉
手段５０、５１の上流側の位置と、戻り配管３のバイパ
ス手段２０との合流点の上流側の位置との間に、個別制
御用バイパス手段４０を設けている。そして、この個別
制御用バイパス手段４０は、流量制御をすることができ
るように比例弁４１を有している。

【００２３】この個別制御用バイパス手段４０は、少な
い流量の熱媒体しか出湯できない瞬間型の熱源機１を、
大面積の床暖房を行う大規模床暖房システムに使用した
場合であって、複数の床暖房端末を個別に制御する場合
に特に有用である。即ち、複数の床暖房端末４、５の
内、一の床暖房端末、例えば４の端末開閉手段を閉にし
た場合、床暖房端末４の循環流量と同等の流量を流すよ
う比例弁４１を制御してこの個別バイパス手段４０を開
くことで、総循環熱媒体の流量を変化させずに、床暖房
端末に流れる流量のみを変化させることができる。従っ
て、熱源機１に流れる熱媒体の流量は一定に保たれ、温
度検知手段３０による熱量供給の制御を簡便にすること
ができ、また、熱源機として流量の能力に一定の限界が
ある小型の瞬間型の熱源機を大規模床暖房システムに採
用することが可能になる。

【００２４】上記の様に、バイパス手段２０を定流量に
し、床暖房端末４、５への端末開閉手段５０、５１を個
別にオン・オフすることに連動して制御される個別制御
用バイパス手段４０を設けたことで、図中一点鎖線７０
で示した部分から左側の回路内は、常に一定の流量の熱
媒体の循環が保たれることになるのである。

【００２５】更に、本実施の形態には、第一、第二の床
暖房端末４、５に対して、対応する部屋の室内温度、床
表面積温度、或いは外気の温度の何れかを検知する温度
センサー５２、５３を設けている。これらの温度センサ
ー５２、５３により検知された温度は、コントロールユ
ニット６０に供給され、端末開閉手段５０、５１の開閉
制御に利用される。尚、コントロールユニット６０に
は、暖房スイッチ、温度設定などを管理室或いは部屋か
ら行うためのシステムコントローラ６１が接続されてい
る。

【００２６】次に、具体的な制御フローについて図２の
フローチャート図を参照しながら説明する。

【００２７】先ず、大規模な床暖房システムの施工時に
ついて簡単に説明する（ステップ１００参照）。床暖房
が設置される床材の種類と、暖房温度から熱媒体の温度
が決定される。次に、その熱媒体の温度等から熱媒体の
流量が決定される。その結果、全体の放熱量（Ｋｃａｌ
／ｈ）が決まり、それだけの熱量を供給できる能力を持
った熱源機が決定される。この場合、熱源機の流量につ
いては考慮する必要はない。但し、一台の熱源機では必
要な熱量を供給できない場合は、二台の熱源機を並列に
設ける場合もある。これは、あくまでも熱量の観点から
決められる。

【００２８】そして、床暖房システムの総流量から設置
する熱源機の流量を減算した値の流量を流すことが可能
なサイズの定流量弁２１が決定される。

【００２９】例えば、今仮に第一、第二の床暖房端末の
面積が異なり、それぞれに流す熱媒体の流量が２３リッ
トル／分、４６リットル／分とする。その結果、全体の
放熱量が３０，０００Ｋｃａｌ／ｈであるとする。この
程度の熱量を供給できる瞬間型の熱源機の場合には、一
般には１５リットル／分程度の流量能力しかない。そこ
で、定流量弁には５５リットル／分程度のものが選ばれ
ることになる。

【００３０】次に、第一、第二の床暖房端末を共にオン
した場合（ステップ２００参照）、コントロールユニッ
ト６０からの指令により、瞬間型の熱源機１のガス燃料
の比例弁１３が全開となりバーナー１２が着火する。同
時に循環ポンプ９もオンとなる。例えばバルブのような
端末開閉手段５０、５１が共に開いて、熱媒体がそれぞ
れの端末４、５のパネル６内の循環路に流れる。運転開
始時は、熱媒体が未だ所定の温度に達していないためガ
ス燃料の比例弁１３は全開の状態で運転するが、温度検
知手段３０が所定の設定温度、例えば４０℃に近い温度
を検知すると、安定運転の為に、ガス燃料の比例弁１３
が絞られ、安定した熱量の供給が行われることになる。

【００３１】この場合、端末開閉手段５０、５１が共に
開いているので、個別制御用バイパス手段４０は閉じた
状態である。但し、例えば第一の床暖房端末４の部屋に
設けられた温度センサー５２が、室温または床温度が所
定の温度以上に上がったことを検知した場合、コントロ
ールユニット６０からの指令により端末開閉手段５０が
閉じることになる。このように、端末開閉手段５０を開
閉制御することで、所定の温度に室温、または床温度を
保つことができる。そして、コントロールユニット６０
は、端末開閉手段５０を閉じると共に、個別制御用バイ
パス手段４０の比例弁４１を開いて、システムの総循環
流量が一定に保たれるようにする。従って、第一の床暖
房端末４の流量、例えば、２３リットル／分、に応じた
値の流量が確保されるように比例弁４１がコントロール
ユニット６０により制御される。

【００３２】また、床暖房端末の部屋の温度や床温度の
制御には、瞬間型の熱源機１のオン・オフ動作によって
も行うことができる。

【００３３】次に、図２中のステップ３００の、第一の
床暖房端末がオフ、第二の床暖房端末がオンする場合に
ついて説明する。

【００３４】システムコントローラ６１より、第一の床
暖房端末４の暖房を切る旨の指令が出され、コントロー
ルユニット６０により端末開閉手段５０が閉じられる。
それと同時に、コントロールユニット６０により個別制
御用バイパス手段４０の比例弁４１が開かれる。この比
例弁４１の開く制御は、上記と同様に第一の床暖房端末
４の流量に応じた値の流量が確保されるように行われ
る。そして、第二の床暖房端末５の単独運転となる。や
がて、第二の床暖房端末５の部屋の室温または床温度が
所定温度以上になったことを温度センサー５３により検
知されると、コントロールユニット６０により、当該所
定温度に下がるまで、端末開閉手段５１が閉じられる。
その結果、端末開閉手段５０、５１の何れもが閉じられ
たことになり、同時に熱源機１、循環ポンプ９もオフと
なる。但し、熱媒体がその粘性により循環を続ける場合
は、個別制御用バイパス手段の比例弁４１は、第一と第
二の床暖房端末の流量に応じた値の流量が確保されるよ
う開かれる。

【００３５】前述した通り、第二の床暖房端末５の単独
運転中の温度制御を、熱源機１のオン・オフによって行
うことも可能である。

【００３６】逆に、第一の床暖房端末４がオン、第二の
床暖房端末５がオフする場合は、今度は第一の床暖房端
末とは流量の異なる第二の床暖房端末５の流量、例え
ば、４６リットル／分に応じた流量が個別制御バイパス
手段４０の比例弁４１に流される様制御される。

【００３７】尚、熱媒体としては温水の他に不凍液溶液
を用いることもできる。また、温度センサー５２、５３
は、室内の温度や床温度以外に、外気の温度を検知する
ようにすることも可能である。その場合、外気の温度に
応じた床暖房の制御を行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、定
流量のバイパス手段を設けたことで、瞬間型の熱源機１
の流量の不足を補うことができ、小型の瞬間型の熱源機
を大規模な床暖房システムに使用することができる。従
って、設置面積の狭い都市部においても大規模床暖房シ
ステムを導入することができる。

【００３９】また、定流量バイパス手段から迂回した熱
媒体と熱源機１から送り配管２に供給される熱媒体とが
合流した後に温度検知手段を設けて、検知温度により熱
源機の供給熱量の制御を行うので、一般の家庭用の瞬間
型熱源機よりも低温での出湯をすることができる。従っ
て、施工される物件に応じて柔軟に対応することができ
る。

【００４０】更に、複数の床暖房端末４、５に対して、
個別にオン・オフ制御する場合、個別制御用バイパス手
段を設けて、床暖房端末への熱媒体の循環を閉じること
に連動して、閉じられる端末の循環流量に応じた流量が
確保されるように個別制御用バイパス手段を開くように
しているため、総循環流量を一定に保つことができる。
その結果、瞬間型の熱源機１と定流量バイパス手段に流
れる熱媒体の流量を常に一定にすることができ、上記の
温度検知手段による合流する熱媒体の温度制御をより正
確に且つ簡便に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の床暖房システムの実施の形態の全体図
である。

【図２】床暖房システムの制御フローチャート図であ
る。

【符号の説明】

１ 瞬間型の熱源機 ２ 送り配管 ３ 戻り配管 ４、５ 第一、第二の床暖房端末 ６ マット ７ 循環路 ８ ヘッダー ９ 循環ポンプ ２０ 定流量バイパス手段 ２１ 定流量弁 ３０ 温度検知手段 ４０ 個別制御用バイパス手段 ４１ 比例弁 ５０、５１ 端末開閉手段 ５２、５３ 第二の温度検知手段 ６０ コントロールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の流量の熱媒体が循環する循環路を内
   蔵した床暖房端末と、 前記床暖房端末の循環路に連結される送り配管と戻り配
   管と、 前記送り配管と戻り配管の反対側に連結され、循環する
   熱媒体に熱量を供給する熱交換機を有し、第一の流量の
   熱媒体を前記送り配管に供給する瞬間型の熱源機と、 前記送り配管と戻り配管の間に設けられ、前記戻り配管
   から前記送り配管に第二の流量の熱媒体を流す定流量バ
   イパス手段とを有し、 前記第一の流量と第二の流量の和が前記床暖房端末の循
   環路を循環する流量にほぼ等しいことを特徴とする床暖
   房システム。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記送り配管と定流量バイパス手段との合流点と前記床
   暖房端末との間に、循環する熱媒体の温度を検知する温
   度検知手段を設け、当該温度検知手段の出力に応じて前
   記熱源機の熱量を制御することを特徴とする床暖房シス
   テム。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記床暖房端末が前記送り配管と戻り配管に対して並列
   に複数設けられ、 更に、前記複数の床暖房端末の循環路と前記送り配管と
   の間にそれぞれ設けられた開閉可能な端末開閉手段と、 前記端末開閉手段の上流側であって且つ前記定流量バイ
   パス手段との合流点の下流側の前記送り配管の位置と、
   前記定流量バイパス手段との合流点の上流側の前記戻り
   配管の位置との間に設けられ、当該送り配管から戻り配
   管に所望の流量の熱媒体を流す比例弁が設けられた個別
   制御用バイパス手段とが設けられ、 前記床暖房端末のうち一の床暖房端末の端末開閉手段が
   閉じられた時、当該一の床暖房端末の循環路の流量と同
   等の流量の熱媒体を前記個別制御用バイパス手段の比例
   弁に流すことを特徴とする床暖房システム。
4. 【請求項４】請求項３において、 更に、前記床暖房端末が設けられた部屋内の温度、床表
   面温度、又は外気温度の何れかを検知する第二の温度検
   知手段を有し、該第二の温度検知手段により検知した温
   度に応じて前記端末開閉手段の開閉制御を行うことを特
   徴とする床暖房システム。
5. 【請求項５】熱媒体を循環させる送り配管と戻り配管
   と、 該送り配管と戻り配管に並列に連結され、所定の流量の
   熱媒体が循環する循環路を内蔵した複数の床暖房端末
   と、 前記送り配管と戻り配管の反対側に連結され、循環する
   熱媒体に熱量を供給する熱交換機を有し、第一の流量の
   熱媒体を前記送り配管に供給する瞬間型の熱源機と、 前記複数の床暖房端末の循環路と前記送り配管との間に
   それぞれ設けられた開閉可能な端末開閉手段と、 前記送り配管の途中に設けられ、循環する熱媒体の温度
   を検知する温度検知手段とを設け、当該温度検知手段の
   出力に応じて前記熱源機の熱量を制御し、 更に、前記端末開閉手段の上流側であって且つ前記温度
   検知手段の下流側の前記送り配管の位置と、前記戻り配
   管との間に設けられ、当該送り配管から戻り配管に所望
   の流量の熱媒体を流す比例弁が設けられた個別制御用バ
   イパス手段が設けられ、 前記床暖房端末のうち一の床暖房端末の端末開閉手段が
   閉じられた時、当該一の床暖房端末の循環路の流量と同
   等の流量の熱媒体を前記個別制御用バイパス手段の比例
   弁に流すことを特徴とする床暖房システム。
6. 【請求項６】請求項５において、 更に、前記床暖房端末が設けられた部屋内の温度、床表
   面温度、又は外気温度の何れかを検知する第二の温度検
   知手段を有し、該第二の温度検知手段により検知した温
   度に応じて前記端末開閉手段の開閉制御を行うことを特
   徴とする床暖房システム。