(57)【要約】【課題】製造工程を簡素化することができる冷暖房用輻射パネル及びその製造方法を提供する。【解決手段】冷暖房用輻射パネル１は、熱媒体が流れる主として樹脂から形成された熱交換パイプ２と、熱交換パイプ２を蛇行した形状に保持する保持部材４と、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、熱交換パイプ２と熱結合した一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流れる主として樹脂から形成された熱交換パイプと、
前記熱交換パイプを蛇行した形状に保持する保持部材と、
厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、前記熱交換パイプと熱結合した板部材と、
を備えた冷暖房用輻射パネル。
【請求項２】
熱媒体が流れる主として樹脂から形成され、直線部分と曲線部分とが交互に位置して蛇行した形状を有する熱交換パイプと、
厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、前記熱交換パイプの前記直線部分が非平行な状態で前記熱交換パイプと熱結合した板部材と、
を備えた冷暖房用輻射パネル。
【請求項３】
前記板部材は、膨張黒鉛を含んで形成された一対の膨張黒鉛シートを、前記熱交換パイプを挟むように接合して形成された請求項１又は２に記載の冷暖房用輻射パネル。
【請求項４】
押出工程を経て製造された熱交換パイプを型に組み込み、前記熱交換パイプに蛇行した形状を付与する工程と、
前記熱交換パイプを前記型から取り出して前記蛇行した形状の前記熱交換パイプを、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有する一対の板部材により挟んで前記熱交換パイプと前記一対の板部材とを熱結合させる工程と、
を含む冷暖房用輻射パネルの製造方法。
【請求項５】
前記蛇行した形状を付与する工程の後、前記熱交換パイプと前記一対の板部材とを熱結合させる工程の前に、前記熱交換パイプの蛇行した形状を保持する保持部材を前記熱交換パイプに取り付ける工程をさらに含む請求項４に記載の冷暖房用輻射パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率に異方性を有する板部材を用いた冷暖房用輻射パネル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、輻射により室内の冷暖房を行う冷暖房用輻射パネルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この冷暖房用輻射パネルは、金属製のパネル本体と、パネル本体の裏面に並設された複数の保持金具と、保持金具により蛇行した状態に保持され、水等の熱媒体が流れる樹脂製の熱交換パイプとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９４８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の冷暖房用輻射パネルの製造には、比較的高価な複数の保持金具が平行になるようにパネル本体に固定する工程、及び保持金具に熱交換パイプを固定する工程が必要となることから、コスト高を招くおそれがある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、製造工程を簡素化することができる冷暖房用輻射パネル及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、熱媒体が流れる主として樹脂から形成された熱交換パイプと、前記熱交換パイプを蛇行した形状に保持する保持部材と、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、前記熱交換パイプと熱結合した板部材と、を備えた冷暖房用輻射パネルを提供する。
【０００８】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、押出工程を経て製造された熱交換パイプを型に組み込み、前記熱交換パイプに蛇行した形状を付与する工程と、前記熱交換パイプを前記型から取り出して前記蛇行した形状の前記熱交換パイプを、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有する一対の板部材により挟んで前記熱交換パイプと前記一対の板部材とを熱結合させる工程と、を含む冷暖房用輻射パネルの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造工程を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの製造方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は、成形型の斜視図、（ｂ）は熱交換パイプを成形型から取り出した状態を示す平面図、（ｃ）は熱交換パイプに保持部材を取り付けた状態を示す平面図である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
この冷暖房用輻射パネル１は、水、ガス等の熱媒体が流れる熱交換パイプ２と、熱交換パイプ２を蛇行した形状に保持する保持部材４と、熱交換パイプ２と熱結合した一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂと、これらの熱交換パイプ２、膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂ及び保持部材４を収容するパネル本体５とを備え、例えば、室内の床、側壁、天井等に配置されて用いられる。一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、板部材の一例である。
【００１４】
（熱交換パイプ）
熱交換パイプ２は、例えば、主として樹脂から形成される。熱交換パイプ２は、すべてが樹脂から形成されていてもよく、一部に金属等の層が組み込まれていてもよい。本実施の形態では、熱交換パイプ２として、例えば３層構造のガスバリア性（酸素不透過）を有するチューブを用いる。このチューブは、ポリウレタンからなる第１層、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）からなる第２層、ポリウレタンからなる第３層を、内側からこの順に有する。ＥＶＯＨは、ガスバリア性が高く、熱交換パイプ２中の流体に空気中の酸素が溶け込むことを防ぐ。これにより、熱交換パイプ２に熱媒体を循環させる熱源装置における錆の発生を防止することができる。
【００１５】
熱交換パイプ２は、本実施の形態では、直線部分２ａと曲線部分２ｂが交互に位置して蛇行した形状を有し、直線部分２ａが非平行な状態で一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂ内に収容されている。また、熱交換パイプ２は、他の熱交換パイプ等と連結するための連結部２ｃを有する。ここで、直線部分２ａが非平行な状態とは、複数（本実施の形態では４つ）の直線部分２ａのうち少なくとも１つの直線部分２ａが３度以上傾いた状態をいう。
また、直線部分２ａは直線に限らず、僅かに蛇行したり湾曲する近似直線状でも構わない。
【００１６】
（膨張黒鉛シート）
膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、膨張黒鉛を含んで構成されている。膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、膨張黒鉛の他に、結合剤や追加剤を含んでもよい。一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄ同士は、本実施の形態では、接着剤を用いずに接合されているが、接着剤を用いて接合されていてもよい。
【００１７】
膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、例えば、５〜５０ｍｍあるいは１０〜４０ｍｍの厚さを有し、床、側壁及び天井に適用される場合には、例えば、平面のサイズとして６００×６００ｍｍ〜１０００×３０００ｍｍを有する。
【００１８】
膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、主面３ａ、３ｂに対して垂直な方向（厚さ方向）の熱伝導率よりも主面３ａ、３ｂに平行な方向（面内方向）の方が高い熱伝導率（例えば１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上）を有する。膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの面内方向の熱伝導率は、例えば５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは厚さ方向に圧縮されることで、所定の密度（例えば０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３）を有する。
【００１９】
（保持部材）
保持部材４としては、熱伝導性の高い金属製のバンドや紐など、公知の結束具が選択できる。
【００２０】
（パネル本体）
パネル本体５は、アルミニウム板、アルミニウム合金板、鋼板等の厚さ０．５〜２ｍｍ程度の金属板から形成されている。パネル本体５は、底壁５０と、側壁５１ａ〜５１ｄと、各側壁５１ａ〜５１ｄの上部に設けられた鍔部５２ａ〜５２ｄとを備える。熱交換パイプ２の端部が露出する側の側壁５１ａには、熱交換パイプ２との干渉を避けるための一対の切欠部５３が形成されている。鍔部５２ｂ、５２ｄには、冷暖房用輻射パネル１を天井等に取り付けるための取付孔５４が形成されている。なお、パネル本体５に室内の騒音を吸収する複数の吸音孔を設けてもよい。
【００２１】
（冷暖房用輻射パネルの製造方法）
次に、本冷暖房用輻射パネル１の製造方法の一例について、図３及び図４を参照して説明する。まず、押出工程を経て製造された熱交換パイプ２を高温（例えば３０〜６０℃）の状態の図３（ａ）に示す成形型６の溝６ａに嵌め込む。成形型６には、蛇行した形状を有し、複数の熱交換パイプ２の直線部分２ａと曲線部分２ｂに対応する溝６ａが形成されている。なお、熱交換パイプ２を成形型６から取り出したときの戻り具合を考慮して、予め熱交換パイプ２の直線部分２ａに対応する溝６ａの部分を傾けてもよい。
【００２２】
次に、熱交換パイプ２を例えば自然空冷により冷却した後、図３（ｂ）に示すように、熱交換パイプ２を成形型６から取り出す。このとき、熱交換パイプ２は、自身が有する弾性力あるいは復元力により図３（ｂ）に示すように緩やかな蛇行形状になる。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示すように、熱交換パイプ２の直線部分２ａと曲線部分２ｂとの境界付近を保持部材４で保持し、熱交換パイプ２の両端部に連結部２ｃを接続する。
【００２４】
次に、図４に示すように、ステージ７上で膨張黒鉛を含んで形成された膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂ間に熱交換パイプ２を配置し、一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂを熱交換パイプ２とともに上方から圧縮する。この圧縮によって一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄ同士が接合され、膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの内面は、熱交換パイプ２の表面に接触した状態となる。また、一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの密度は、接合作業時の圧縮によって所定の値となる。
【００２５】
最後に、熱交換パイプ２及び保持部材４を収容して一体化された膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂをパネル本体５に組み込む。以上のようにして冷暖房用輻射パネル１が製造される。なお、当然、熱交換パイプ２を十分に養生して図３（ａ）の形状に保形できれば、保持部材４を省略することができる。
【００２６】
（実施の形態の動作）
次に、実施の形態の冷暖房用輻射パネル１の動作の一例について説明する。図示しない熱源装置から温度及び流量が制御された熱媒体が熱交換パイプ２に供給されると、熱交換パイプ２に供給された熱媒体は、直線部分２ａ及び曲線部分２ｂを循環して再び熱源装置に戻る。熱媒体が熱交換パイプ２を通過する間に、膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂ及びパネル本体５で熱交換され、冷暖房用輻射パネル１による輻射が行われて室内が冷暖房される。
【００２７】
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）熱交換パイプ２を金属製のパネル本体５側に保持する保持金具が不要となり、保持金具を固定する工程も不要になることから、冷暖房用輻射パネル１の製造工程を簡素化することができる。
（２）膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、厚さ方向よりも面内方向の熱伝導率が優れているため、熱交換パイプ２の直線部分２ａが平行に配置されていなくても膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの主面３ａ、３ｂにおいて均一した温度分布が得られる。
（３）膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂは、熱交換パイプ２の表面全周に密着するため、良好な熱結合が得られる。
（４）パネル本体５を備えることで、冷暖房用輻射パネル１の床、側壁、天井等への取り付けが容易になる。
【００２８】
なお、本発明の実施の形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態に示す膨張黒鉛シート３Ａの主面３ａ側にも金属製の板部材を配置してもよい。また、図示しないが、膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂの主面３ａ、３ｂに、樹脂製の繊維からなる不織布、紙等を表面材として設けてもよい。
【００２９】
また、本発明の要旨を変更しない範囲内で上記実施の形態の構成要素のうち一部を除くことも可能である。例えば、一対の膨張黒鉛シート３Ａ、３Ｂのうち一方、例えば上側の膨張黒鉛シート３Ａを除いてもよい。また、省いた上側の膨張黒鉛シート３Ａの代わりに断熱部材で熱交換パイプ２を覆ってもよい。これにより、使用する膨張黒鉛シート３Ｂの主面３ｂにおける熱交換機能を増大させることができる。また、パネル本体５以外に膨張黒鉛シートを天井等に取り付ける手段があれば、パネル本体５を省略してもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態の製造工程において、本発明の要旨を変更しない範囲内で工程の追加、削除、変更、入替え等が可能である。例えば、上記実施の形態では、押出工程を経て製造された熱交換パイプ２を成形型６の溝６ａに嵌め込んだが、押出工程後、まだ高温の状態の熱交換パイプ２を直接成形型６の溝６ａに嵌め込んでもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…冷暖房用輻射パネル、２…熱交換パイプ、２ａ…直線部分、２ｂ…曲線部分、２ｃ…連結部、３Ａ、３Ｂ…膨張黒鉛シート、３ａ、３ｂ…主面、３ｃ、３ｄ…接合面、４…保持部材、５…パネル本体、６…成形型、６ａ…溝、７…ステージ、５０…底壁、５１ａ〜５１ｄ…側壁、５２ａ〜５２ｄ…鍔部、５３…切欠部、５４…取付孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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