(57)【要約】      （修正有）【課題】熱媒体を搬送する管の断面形状が円形のものと比べて熱伝導板の表面における熱交換効率を改善することが可能な冷暖房用輻射パネルを提供する。【解決手段】冷暖房用輻射パネル１は、熱媒体が流れる所定の方向に長く扁平した熱交換パイプ２２を有する配管部材と、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、面内方向が所定の方向となるように熱交換パイプ２２と熱結合した一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流れる所定の方向に長く扁平した流路を有する配管部材と、
厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、前記面内方向が前記所定の方向となるように前記流路と熱結合した熱伝導板と、
を備えた冷暖房用輻射パネル。
【請求項２】
前記熱伝導板は、前記配管部材を挟むようにして互いに接合された一対の熱伝導板である請求項１に記載の冷暖房用輻射パネル。
【請求項３】
前記熱伝導板の表面に接触する金属からなる板部材を、さらに備えた請求項１又は２に記載の冷暖房用輻射パネル。
【請求項４】
前記熱伝導板の一方の表面に接触する金属からなる板部材と、
前記熱伝導板の他方の表面に設けられた断熱材と、
をさらに備えた請求項１に記載の冷暖房用輻射パネル。
【請求項５】
前記所定の方向に扁平した流路は、高さに対する幅の比が１．５〜７である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷暖房用輻射パネル。
【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熱伝導板を用いた冷暖房用輻射パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、壁暖房、天井暖房或いは床暖房のような平面的に配置された暖房装置要素と関係して利用することを目的として、平面にわたる迅速かつ一様な熱分配を達成するため、平面内における優れた熱伝導を可能にした熱伝導板及びそれを用いた暖房装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、板平面に対して平行方向（面内方向）において少なくとも５．５Ｗ／ｍ・Ｋ、板平面に対して垂直方向（厚さ方向）において３．６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する熱伝導板が開示されている。また、特許文献１には、上記熱伝導板を用いた暖房装置として、一対の熱伝導板の間に熱媒体を搬送する断面形状が円形の管を配置し、一対の熱伝導板を管とともに圧縮して一対の熱伝導板間を結合剤なしに接合した暖房装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６４２９６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、従来の暖房装置は、熱媒体を搬送する管の断面形状が円形であり、周囲の熱伝導板は厚さ方向の熱伝導率が面内方向よりも小さいため、熱伝導板の表面における熱交換効率が低下するおそれがある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、熱媒体を搬送する管の断面形状が円形のものと比べて熱伝導板の表面における熱交換効率を改善することが可能な冷暖房用輻射パネル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、熱媒体が流れる所定の方向に長く扁平した流路を有する配管部材と、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、前記面内方向が前記所定の方向となるように前記流路と熱結合した熱伝導板と、を備えた冷暖房用輻射パネルを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱媒体を搬送する管の断面形状が円形のものと比べて熱伝導板の表面における熱交換効率を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１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、本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１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。
【００１２】
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所定の方向に長く扁平した流路を有する配管部材２と、厚さ方向よりも面内方向の方が高い熱伝導率を有し、配管部材２を挟むように接合され、面内方向が所定の方向となるように配管部材２の流路と熱結合した一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂと、上側の熱伝導板３Ａの表面である主面３ａに設けられた表面材４と、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂ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。
【００１３】
（配管部材）
本実施の形態の配管部材２は、熱媒体が供給される側に配置される供給側メインパイプ２０と、熱媒体が戻る側に配置される戻り側メインパイプ２１と、供給側メインパイプ２０と戻り側メインパイプ２１とを接続する複数の熱交換パイプ２２とを備える。なお、図１に示す矢印は、熱媒体の流れを示す。熱交換パイプ２２は、流路の一例である。
【００１４】
配管部材２は、例えば熱可塑性樹脂等からなり、供給側メインパイプ２０と戻り側メインパイプ２１と熱交換パイプ２２をそれぞれ押出成形し、これらを溶着して組み立てたものである。なお、配管部材２は、射出成型等により一体的に形成してもよい。配管部材２は、熱伝導板３Ａ、３Ｂに対する補強材としても機能する。また、配管部材２の全部又は一部が銅等の金属により形成されてもよい。
【００１５】
供給側メインパイプ２０は、一端に導入口２０ａを有し、他端に止水部２０ｂを有する。戻り側メインパイプ２１は、一端に導出口２１ａを有し、他端に止水部２１ｂを有する。供給側メインパイプ２０の導入口２０ａには、図示しない熱源装置から供給側配管が接続される。戻り側メインパイプ２１の導出口２１ａには、図示しない熱源装置から戻り側配管が接続される。供給側メインパイプ２０及び戻り側メインパイプ２１は、互いに平行に配置されているが、平行でなくてもよい。本実施の形態では、供給側メインパイプ２０、戻り側メインパイプ２１及び熱交換パイプ２２は、同一のサイズを有する。なお、供給側メインパイプ２０及び戻り側メインパイプ２１が熱交換パイプ２２よりも大きい幅又は厚さを有してもよい。熱交換パイプ２２の高さＨに対する幅Ｗの比は、１．５〜７が好ましく、２〜５がより好ましい。
【００１６】
（熱伝導板）
熱伝導板３Ａ、３Ｂは、膨張黒鉛を含んで構成されているが、膨張黒鉛の他に、結合剤や追加剤を含んでもよい。一対の熱伝導板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】
熱伝導板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】
熱伝導板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。熱伝導板３Ａ、３Ｂの面内方向の熱伝導率は、例えば５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。一対の熱伝導板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】
表面材４は、例えば樹脂製の繊維からなる不織布、紙等を用いることができる。表面材４を接着する接着剤としては、合成系接着剤や無機系接着剤等を用いることができる。なお、表面材４は、上側の熱伝導板３Ａの主面３ａだけでなく、下側の熱伝導板３Ｂの主面３ｂにも設けてもよい。
【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、裏面が熱伝導板３Ｂの表面である主面３ｂに接触する底壁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。配管部材２の導入口２０ａ、導出口２１ａが露出する側の側壁５１ａ、５１ｃには、配管部材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。ここで、パネル本体５は、板部材の一例である。
【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説明する。まず、ステージ上で膨張黒鉛を含んで形成された熱伝導板３Ａ、３Ｂ間に配管部材２を配置し、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂを配管部材２とともに上方から圧縮する。この圧縮によって一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄ同士が接合され、熱伝導板３Ａ、３Ｂの内面は、配管部材２の表面に接触した状態となる。また、一対の熱伝導板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。
【００２２】
次に、熱伝導板３Ａの主面３ａのみ（または熱伝導板３Ａ、３Ｂの主面３ａ、３ｂ）に表面材４を接着剤により接着し、パネル本体５に組み込む。このとき、例えば熱伝導板３Ａ、３Ｂの側面及び熱伝導板３Ｂの主面３ｂとパネル本体５の内面とは熱伝導性の接着剤や両面テープ等で接合すると、熱交換効率が高まるので望ましい。以上のようにして冷暖房用輻射パネル１が製造される。
【００２３】
（第１の実施の形態の動作）
次に、第１の実施の形態に係る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配管部材２の供給側メインパイプ２０の導入口２０ａに導入されると、供給側メインパイプ２０の導入口２０ａに導入された熱媒体は、図１の矢印に示すように、供給側メインパイプ２０の止水部２０ｂに向かって流れるとともに、各熱交換パイプ２２に分岐する。各熱交換パイプ２２に分岐した熱媒体は、戻り側メインパイプ２１で合流して戻り側メインパイプ２１の導出口２１ａから熱源装置に戻る。熱媒体が配管部材２を通過する間に、熱伝導板３Ａ、３Ｂ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。
【００２４】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ア）熱交換パイプ２２の幅を高さよりも大きくすることで、熱伝導板３Ａ、３Ｂの厚さ方向の熱伝導性を補うことができ、熱媒体を搬送する管の断面形状が円形のものと比べて熱伝導板３Ｂの主面３ｂ、すなわちパネル本体５の底壁５０における熱交換効率を改善することが可能になる。
（イ）熱交換パイプ２２の幅を高さよりも大きくすることで、熱伝導板３Ａ、３Ｂの厚さを薄くでき、これによりパネル本体５も薄くなり、側壁、天井等への取り付けが容易になる。
（ウ）熱交換パイプ２２の周囲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熱伝導板３Ａ、３Ｂにより覆っているため、パネル本体５の底壁５０における温度分布の均一化が図れる。
（エ）熱伝導板３Ａ、３Ｂは、熱交換パイプ２２の表面全周に密着するため、良好な熱結合が得られる。
（オ）パネル本体５を有しているので、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。
【００２５】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの要部断面図である。第１の実施の形態では、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂを用い、上側の熱伝導板３Ａの表面のみ（または熱伝導板３Ａ、３Ｂの表面）に表面材４を配置したが、本実施の形態は、一つの熱伝導板３を用い、表面である主面３ａに断熱材６を配置したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００２６】
本実施の形態の冷暖房用輻射パネル１は、水、ガス等の熱媒体が流れる配管部材２と、配管部材２の上側に配置されて配管部材２と熱結合した熱伝導板３と、熱伝導板３の上側の主面３ａに設けられた断熱材６と、配管部材２及び熱伝導板３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。
【００２７】
断熱材６としては、例えば、発泡スチロール、発泡ポリエチレン等の断熱性を有する合成樹脂、発泡ポリウレタン、発泡ゴム等の断熱性を有する合成ゴム等を用いることができる。
【００２８】
（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説明する。まず、ステージ上にパネル本体５を配置し、パネル本体５の底壁５０の裏面及び側壁５１ａ〜５１ｄの内面に熱伝導性の接着剤を塗布する。底壁５０の裏面に配管部材２を配置し、その上に熱伝導板３を配置し、その上方から圧縮する。この圧縮によって配管部材２及び熱伝導板３とパネル本体５とが接合される。熱伝導板３の密度は、接合作業時の圧縮によって所定の値となる。次に、熱伝導板３の主面３ａに断熱材６を接着剤により接着する。以上のようにして冷暖房用輻射パネル１が製造される。また、断熱材６の弾性を利用して熱伝導板３をパネル本体５に押圧すれば、熱伝導板３とパネル本体５との間の接着剤を省くことができる。
【００２９】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ア）熱交換パイプ２２の幅を高さよりも大きくすることで、熱伝導板３の厚さ方向の熱伝導性を補うことができ、熱媒体を搬送する管の断面形状が円形のものと比べて熱伝導板３の主面３ｂ、すなわちパネル本体５の底壁５０における熱交換効率を改善することが可能になる。
（イ）熱交換パイプ２２の幅を高さよりも大きくすることで、熱伝導板３の厚さを薄くでき、これによりパネル本体５も薄くなり、側壁、天井等への取り付けが容易になる。
（ウ）熱交換パイプ２２の上面及び側面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熱伝導板３により覆っているため、パネル本体５の底壁５０における温度分布の均一化が図れる。
（エ）熱伝導板３の上側の主面３ａに断熱材６を配置して、上方への熱の伝達を抑制しているので、断熱材を有していないものと比べてパネル本体５の底壁５０における熱交換効率を改善することができる。
（オ）パネル本体５を有しているので、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。
【００３０】
［変形例］
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、配管部材２と接触する熱伝導板の面に予め凹部を形成し、配管部材の位置合わせを行ってもよい。
【００３１】
また、上記各実施の形態の構成要素を、本発明の要旨を変更しない範囲内で任意に組み合わせることができる。例えば、第１の実施の形態の構成において、表面材４の上に第２の実施の形態の断熱材６を配置してもよい。また、第２の実施の形態の構成において、断熱材６の下に第１の実施の形態の表面材４を配置してもよい。
【００３２】
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、表面材４や断熱材６を配置しなくてもよい。また、パネル本体５以外に熱伝導板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。
【符号の説明】
【００３３】
１…冷暖房用輻射パネル、２…配管部材、３、３Ａ、３Ｂ…熱伝導板、３ａ、３ｂ…主面、３ｃ、３ｄ…接合面、４…表面材、５…パネル本体、６…断熱材、２０…供給側メインパイプ、２０ａ…導入口、２０ｂ…止水部、２１…戻り側メインパイプ、２１ａ…導出口、２１ｂ…めくら部、２２…熱交換パイプ（流路）、５０…底壁、５１ａ〜５１ｄ…側壁、５２ａ〜５２ｄ…鍔部、５３…切欠部、５４…取付孔、Ｈ…高さ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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