(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を導入する入口部を有する往路管と、出口部を有する復路管とから構成される伝熱管に熱媒体を循環させて、周囲温度を調節する温度調節装置において、前記入口部と前記出口部とが配置された導出入領域における往路管と復路管との間隔が、導出入領域以外の領域である循環領域における往路管と復路管との間隔よりも狭く設定されており、循環領域は床の根太の位置に対応して等間隔で配置された複数の小根太で区分してあり、各小根太間には往路管と復路管とが間隔をあけて配置されており、且つ異なる小根太間では往路管と復路管との間の間隔が異なっているところがあることを特徴とする温度調節装置。
【請求項２】
前記小根太間に配置される往路管と復路管とは互いに平行に且つ直線状を成して配置してあることを特徴とする請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項３】
前記導出入領域では、往路管と復路管とを蛇行して配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度調節装置。
【請求項４】
前記導出入領域では、一対の往路管と復路管とが蛇行してＵ字形状を形成するように、配置したことを特徴とする請求項３に記載の温度調節装置。
【請求項５】
前記導出入領域における往路管と復路管との間隔は、循環領域における往路管と復路管との間隔の略半分であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度調節装置。
【請求項６】
前記導出入領域のおける長手方向に交差する断面において、伝熱管の切断面の数が、循環領域よりも多いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の温度調節装置。
【請求項７】
前記導出入領域及び循環領域において、入口部及び出口部から離れるほど往路管と復路管との間隔が段階的に広くなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の温度調節装置。
【請求項８】
前記導出入領域では、少なくとも入口部及び出口部付近で往路管と復路管とが接触して配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲温度を調節する温度調節装置に関し、特に、室内の床等に配置して室内温度を調節する温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、室内の床に配置され、床から室内を暖房する床暖房装置が公知である。かかる従来の床暖房装置は、例えば、図６に示すように、面状に広がるマット部材１０２と、このマット部材１０２の略全面に熱媒体としての温水が導入される温水パイプ１０３が蛇行して配置されている。
【０００３】
マット部材１０２には、所定の間隔で複数の小根太１０４が配置されており、床に配置されるフローリング（床板）がくぎ打ちにより固定できるようになっている。温水パイプ１０３は、ヘッダー１０５を介して、外部の給湯器等の加熱手段に接続されており、加熱された高温の温水が供給される。即ち、この床暖房装置は、温水パイプ１０３から温水の熱を放熱して、室内を暖房する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の暖房装置にあっては、ヘッダー１０５から、温水パイプ１０３に導入されたばかりの高温の温水が流れる箇所と、この温水が温水パイプ１０３内を所定距離流れた後に放熱されると温水の温度が低下するので、温水の入口側と出口側とでは、熱媒体の温度が異なり、熱が伝わる床面に温度むらが生じるという不都合があった。
【０００５】
特に、高温の温水が導入される往路管１０３ａの入口部では、高い放熱温度が得られるが、温水の温度が低下した復路管１０３ｂの出口部では放熱温度が低く、往路管１０３ａと復路管１０３ｂとが並んで配置された領域に温度むらが生じ、快適な暖房が得られないという問題点があった。特に、ヘッダー１０５付近の領域では、温度むらが著しい。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡易な構成で、温度むらを緩和できる温度調節装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、熱媒体を導入する入口部を有する往路管と、出口部を有する復路管とから構成される伝熱管に熱媒体を循環させて、周囲温度を調節する温度調節装置において、前記入口部と前記出口部とが配置された導出入領域における往路管と復路管との間隔が、導出入領域以外の領域である循環領域における往路管と復路管との間隔よりも狭く設定されており、循環領域は床の根太の位置に対応して等間隔で配置された複数の小根太で区分してあり、各小根太間には往路管と復路管とが間隔をあけて配置されており、且つ異なる小根太間では往路管と復路管との間の間隔が異なっているところがあることを特徴とするものである。
【０００８】
この請求項１に記載の発明は、導出入領域では、熱媒体温度の高い（又は低い）往路管と、すでに熱交換されて熱媒体温度の低い（又は高い）復路管との間隔を狭くして熱移動により両者の温度差の均衡を図っているので、簡易な構成で、隣あう往路管と復路管とにおける温度むらを緩和する。更に、入口部に供給された熱媒体の熱が出口部側に吸熱（又は放熱）されるので、導出入領域における入口部の極端な高温（又は低温）を防止し、導出入領域とこれ以外の領域とにおける温度むらをも緩和する。
循環領域では、伝熱管の距離も短くなるので、伝熱管を流れる熱媒体の圧力損失が少ない。また、各領域では伝熱管のスペースが少ないので、例えばクギ打ち等による設置作業時に伝熱管が邪魔になることが少ない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記小根太間に配置される往路管と復路管とは互いに平行に且つ直線状を成して配置してあることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記導出入領域では、往路管と復路管とを蛇行して配置したことを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明は、往路管と復路管との温度差の特に著しい導出入領域で両者を蛇行させて熱移動の距離を長くとっているから、両者間の熱移動を促進し、温度むらを効果的に低減する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記導出入領域では、一対の往路管と復路管とが蛇行してＵ字形状を形成するように、配置したことを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明は、往路管と復路管とをＵ字形状にしているので、曲がり箇所が一箇所であり、伝熱管内を流れる熱媒体の圧力損失を少なくできる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４に記載の発明において、前記導出入領域における往路管と復路管との間隔は、循環領域における往路管と復路管との間隔の略半分であることを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明は、導出入領域における往路管と復路管との間隔を略半部に設定することによって、導出入領域の全面に対して伝熱管の配置位置を偏りすぎることなく、導出入領域全面に効果的に放熱しつつ、往路管と復路管との温度むらを緩和できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の発明において、前記導出入領域のおける長手方向に交差する断面において、伝熱管の切断面の数が、循環領域よりも多いことを特徴とする。
【００１８】
この請求項６に記載の発明では、導出入領域における伝熱管の密度を高くしているので、往路管と復路管との間の距離が実質的に狭くなり、温度むらを緩和できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６に記載の発明において、前記導出入領域及び循環領域において、入口部及び出口部から離れるほど往路管と復路管との間隔が段階的に広くなることを特徴とする。
【００２０】
この請求項７に記載の発明では、往路管と復路管とに流れる熱媒体の温度差に応じて両者の距離を次第に狭めているから、伝熱管の配置された全領域において、両者の温度むらを効果的に緩和できる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、前記導出入領域では、請求項１乃至７に記載の発明において、少なくとも入口部及び出口部付近で往路管と復路管とが接触して配置されていることを特徴とする。
【００２２】
この請求項８に記載の発明は、往路管と復路管とを接触させているから、両者の熱移動を確実にでき、両者の温度むらを確実に緩和できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面の図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の実施の形態にかかる温度調整装置としての温水暖房装置１０は、温水（水とエチレングリコール、又は水とプロピレングリコールとの混合液）を熱媒体とし、床に設置されるものである。温水暖房装置１０の温水マット１１は、図１に示すように、床構造２０の上に配置されており、好ましくは、暖房する室内の床面積の５０乃至８０％の範囲で配置される。
【００２４】
ここで、温水マット１１が設置される床構造について説明する。床２０は、いわゆる木造建築の床であり、根太２２が並列に間隔Ｌを開けて配置されており、この間隔Ｌは、通常３０３mmである。根太２２、２２の間には、断熱材２４が配置されており、断熱材の厚みは根太２２の厚みと略同じに設定されている。根太２２の上には、いわゆるステコンパネと呼ばれる合板２６が配置されている。この構造用合板２６の上に、温水マット１１が配置されている。
【００２５】
温水マット１１は、この合板２６の上に配置されていると共に、温水マット１１以外の領域にダミーの合板２８が配置されている。この合板２８は、いわゆるダミーコンパネである。
【００２６】
温水マット１１は、熱媒体としての温水が導入される温水パイプ（伝熱管）１４と、この温水パイプ１４を保持するマット１２及び床板（フローリング）を固定するための小根太１６ａ、１６ｂ、及び熱伝導手段としてのアルミ箔１８とを備えている。
【００２７】
マット１２は、断熱材でできており、略１２mmの厚みを有する略長方形形状に形成され、温水パイプ１４の熱が下方に逃げないようになっている。小根太１６ａ、１６ｂも同様に１２mmの厚みを有しており、温水マット１１上に床板３２をくぎにより打ちつけ可能な構成となって、温水マット１１を設置した上から容易に床板３２を施工できる構成となっている。
【００２８】
マット１２は、温水パイプ１４を所定の位置に保持すれば足り、汎用の断熱パネルやこれに代わる熱伝導部材を用いることもできる。この場合には熱伝導部材の下に断熱材を敷く必要がある。更に、マット１２を用いずに、温水パイプ１４を小根太１６ａ、１６ｂに支持させて固定金具で固定する構成とし、温水パイプ１４間に空気を介在させて熱を伝導する構成としてもよい。
【００２９】
マット１２としては、たとえば、断熱機能を持つ発泡ポリエチレン（たとえば発泡率２０倍）やポリスチレンフォーム等により作られている。
【００３０】
熱媒体としての温水を流す温水パイプ１４は、架橋ポリエチレン管、ポリプロピレン管、ポリブデン管又は金属管が使用されるが、可撓性を有するポリエチレン管等の樹脂材料によれば、マット１２を丸めることができ、搬送に便利である。温水パイプ１４は、断面略円形であり、そのパイプ径は例えば７．２mmである。そして、この温水パイプ１４が保持される埋め込み溝４１（図３参照）は温水パイプ１４の断面形状に対応した形状となっている。
【００３１】
尚、温水パイプ１４は断面形状を楕円形形状とすれば、被覆部材との接触面積を増やすことができ、その分伝熱効率を向上させることができる。
【００３２】
アルミ箔１８は温水パイプ１４及びマット１２を覆う被覆部材であるとともに、温水パイプ１４からの熱を伝え、若しくは熱を保持する役割を有する。したがって、図１に示すように、マット１２の略全面に温水パイプ１４を配置し、全面への熱伝導を行なわない場合には、アルミ箔１８はマット１２の表又は裏の一部にのみ設けてもよい。また、アルミ箔１８の厚みを異ならせてもよい。尚、アルミ箔１８には、好ましくは、図１に示すように、マーキング１８ａがされており、小根太１６ａ、１６ｂの位置を示すものであり、小根太１６ａ、１６ｂの長さに対応して形成されている。このマーキング１８ａは、例えば緑色の線で３０mmの幅で構成されている。
【００３３】
小根太１６ａ、１６ｂは、本実施例では、マット１２の略全面にわたって互いに平行に且つ交互に配列されている。具体的には、マット１２の一辺、即ち、図２において上辺からこれと対向する下辺に対して、複数の小根太１６ａが配列され、これらの小根太１６ａの先端側は、下辺に達しないように一定の間隔を１２ａを開けている。これらの小根太１６ａ同志の間には、図２の下辺からこれに対向する上辺に対して延出するように、小根太１６ｂが互いに平行に配置されている。これらの小根太１６ｂの先端側は、上辺に達しないように配置されている。この小根太１６ａ，１６ｂの寸法は、たとえば、厚みが１２mmで、幅が４５mmである。
【００３４】
伝熱管としての温水パイプ１４は、マット１２に１本のジグザグ状に配置されており、一端部に設けられた入口部１３ａから導入された温水が出口部１３ｂから導出されるようになっている。即ち、図２に示すように、温水パイプ１４の配置状態を模式的に示すように、小根太１６ａ、１６ｂに沿ってマット１２の内側に温水パイプ１４を蛇行して配置しており、マット１２の略全体に渡って温水を循環させている。そして、小根太１６ａ、１６ｂにより規定される各領域には、それぞれ一対の往路管１４ａと復路管１４ｂとが並らんで配置されている。
【００３５】
次に、温水パイプ１４の配置について説明する。マット１２の周辺と小根太１６ａ、１６ｂにより規定される領域について、入口部１３ａと、出口部１３ｂとを備えるヘッダー１５を含む領域を導出入領域Ａとし、そこから次第に温水パイプ１４が遠のく領域を循環領域Ｂとし、この循環流域を構成する部分を導出入領域Ａ側から順次第１循環領域Ｃ、第２循環領域Ｄ、第３循環領域Ｅとする。この第３循環領域Ｅでは、温水パイプ１４の往路管１４ａと復路管１４ｂとが切り替わる構成となっており、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは、往路管１４ａと復路管１４ｂとが並んで配置されており、往路管１４ａと復路管１４とでは向流となるように温水を流している。
【００３６】
即ち、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは、一対の往路管１４ａと復路管１４ｂとの２本の管を配置するという構成であるから、４本等の多数配置する従来の構成に比較して、伝熱管の配管が少なくて済み、部品点数の削減と、コストダウンが図れる。更に、全体として熱媒体が循環する伝熱管の距離も短くなるとともに、配管の曲げ部分が少なくてすみ、伝熱管を流れる熱媒体の圧力損失が少ない。従って、温水を供給するためのポンプを小さくすることができるとともにポンプ出力を小さくすることができる。また、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは伝熱管以外のスペースが広く取れるので、上に床板（フローリング）をくぎ等で止める場合にも、謝って温水パイプ１４を破損することを防止できる。
【００３７】
往路管１４ａと復路管１４ｂとは、第１乃至第３循環領域Ｃ、Ｄ、Ｅでは、所定の距離Ｓ１を介して配置されているが、往路管１４ａに導入された温水温度の高い導出入領域Ａでは、往路管１４ａと復路管１４ｂとの間の距離Ｓ２が、Ｓ１よりも狭い寸法で配置されている。従って、導出入領域Ａでは、温水温度の高い往路管１４ａと、循環後に放熱されて温水温度が低くなった復路管１４ｂとの間における熱移動により両者の温度差の均衡を図ることができ、隣あう往路管１４ａと復路管１４ｂとの温度むらを緩和している。更に、往路管１４ａの温水熱が復路管１４ｂに吸熱して両方の管の温度むらを緩和している。結果的に全体として、導出入領域Ａにおける極端な高温を防止し、更に、導出入領域Ａと循環領域Ｂとにおける温度むらをも緩和するものである。特に、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは往路管１４ａと復路管１４ｂとは対向流となるので熱交換効率が向上する。
【００３８】
本実施の形態では、導出入領域Ａでは、一対の往路管１４ａと復路管１４ｂとが蛇行してＵ字形状を形成するように配置している。しかも、図３に示すように、導出入領域Ａのおける熱媒体の流入または流出方向交差する断面において、切断された伝熱管１４の数は４本となっており、循環領域Ｂが２本であり循環領域における往路管１４ａと復路管１４ｂとの間隔の略半分になっている。
【００３９】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００４０】
図示しない温水器から供給された高温の温水は、ヘッダー１５の入口部１３ａから温水パイプ１４の往路管１４ａに流入される。温水の熱は熱伝導によりアルミ箔１８等を介して室内の床に向けてしだいに発散され、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅを通過した後、第３循環領域Ｅで復路管１４ｂを流れ、出口部１３ｂから導出される。これにより、室内の床が温められる。
【００４１】
一方、入口部１３ａから導入された温水は、温水パイプ１４を通過中に次第にその温度が低下して、例えば、入口部と出口部とでは通常約５℃程度の温度差を生じていた。従って、温水パイプの箇所によっては温水の温度差により、温度むらが生じようとする。しかし、導出入領域Ａでは、往路管１４ａと復路管１４ｂとが距離Ｓ１をもって近接して配置されているから、往路管１４ａと復路管１４ｂとにおける熱移動が互いに容易になり、往路管１４ａと復路管１４ｂとにおける温度むらを緩和する。従って、局部的な高温を緩和し、快適な暖房を得ることができる。
【００４２】
更に、導出入領域Ａと循環領域Ｂとにおいても、導出入領域Ａにおける温度むらが緩和されて温度が平均化されることによって、導出入領域Ａと循環領域Ｂとにおける温度むらも緩和できる。
【００４３】
次に、図４及び図５を参照して、上述した実施の形態の変形例について説明する。以下に説明する変形例では、上述した実施の形態と同一部分には同一の符号を付することによってその部分の詳細な説明を省略する。
【００４４】
図４に示す実施の形態では、導出入領域Ａでは、Ｕ字に曲げた温水パイプ１４の入口部１３ａと出口部１３ｂを密着させて配置している。このように配置することによって、往路管１４ａと復路管１４ｂとの熱の移動が容易となり、効率よく両者の温度差を緩和することができる。尚、導出入領域Ａにおいて、Ｕ字の一部だけでなく全体において往路管１４ａと復路管１４ｂとを密着させる構成であっても同様な効果を得ることができる。更に、導出入領域Ａだけでなく、循環領域Ｂにおいても往路管１４ａと復路管１４ｂとを密着させるものであってもよい。この場合には、温水マット１１全体における温度むらを効果的に緩和することができる。
【００４５】
図５に示す実施の形態では、導出入領域Ａから、各循環領域Ｃ、Ｄ、Ｅについて次第に往路管１４ａと復路管１４ｂとの間隔を、第３循環領域ＥではＳ１、第２循環領域ＤではＳ３、第１循環領域ＣではＳ４及び導出入領域ＡではＳ２とし、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ４＞Ｓ２の順序で次第に狭くしたものである。この実施の形態では、各領域で生じる温度差に応じて間隔を換えて熱の移動を調節しているから、マット１２全体における往路管１４ａと復路管１４ｂとの温度むらを緩和することができる。更に、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおける温度むらをも有効に緩和することができる。
【００４６】
本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは、温水パイプ１４を略直線状に配置しているが、各領域Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおいて蛇行して配置しても、同様な効果を得ることができる。また、熱媒体として温水を例に用いて説明したが、これに限らず、冷水や気体または他の熱媒体を用いるものであっても同様な効果を得ることができる。
【００４７】
更に、温水マット１１は、床に配置される床暖房装置に限らず、天井や壁等に配置されるものであってもよい。天井に設置する際には、熱を伝える空間は室内のみに限らず、その裏側である屋根裏側に設けるようにして、暖房装置としてでなく、屋根裏の結露を防止する装置等として構成することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、導出入領域における往路管と復路管との間隔を循環領域における間隔よりも狭くして、熱移動により両者の温度差の均衡を図っているので、簡易な構成で、往路管と復路管との温度むらを緩和できる。更に、導出入領域と循環領域とにおける温度むらをも緩和する。
【００４９】
請求項２に記載の発明は、各領域では、一対の往路管と復路管との２本の管を配置するという構成であるから、伝熱管の配管が少なくて済み、部品点数の削減と、コストダウンが図れ、更に、伝熱管を流れる熱媒体の圧力損失が少なくできる。また、各領域では伝熱管以外のスペースが広く取れるので、設置作業時に伝熱管を破損することが少ない。
【００５０】
請求項３に記載の発明は、温度差の特に著しい導出入領域で往路管と復路管との両者を蛇行させて距離を長くとっているから、両者間の熱移動を促進し、温度むらを更に低減する。
【００５１】
請求項４に記載の発明は、往路管と復路管とをＵ字形状にしているので、曲がり箇所が一箇所であり、圧力損失が少ない。
【００５２】
請求項５に記載の発明は、導出入領域における往路管と復路管との間隔を略半部に設定することによって、導出入領域に対して伝熱管が偏在しすぎることなく、導出入領域全面に効果的に放熱しつつ、往路管と復路管との温度むらを緩和できる。
【００５３】
請求項６に記載の発明は、導出入領域における伝熱管の密度を高くして往路管と復路管との距離を実質的に短くしているので、温度むらを緩和できる。
【００５４】
請求項７に記載の発明は、往路管と復路管とで生じる温度差に応じて両者の距離を次第に狭めているから、伝熱管の配置された全領域において、両者の温度むらを効果的に緩和できる。
【００５５】
請求項８に記載の発明は、往路管と復路管とを接触させているから、両者の熱移動を確実にでき、両者の温度むらを確実に緩和できる。
【００５６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる床暖房装置の一部を切断して示す斜視図である。
【図２】図１に示す温水パイプの配管状態を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のＧーＧ線における断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態にかかる配管状態を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態にかかる配管状態を模式的に示す平面図である。
【図６】従来の暖房装置の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１０  床暖房装置（温度調節装置）
１１  温水マット
１４  温水パイプ（伝熱管）
１３ａ  入口部
１３ｂ  出口部
１４ａ  往路管
１４ｂ  復路管
Ａ  導入領域
Ｂ  循環領域
Ｓ２  導入領域における往路管と復路管との間隔
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４  循環領域における往路管と復路管との間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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